211service.com
Een bug bouwen om olie te oogsten
Microben die in olievelden en steenkoollagen leven, zouden nieuwe methoden kunnen inspireren om fossiele brandstoffen uit de diepten van de aarde te winnen. Dat is de hoop van Ari Patrinos , een genomics-pionier die hielp bij het runnen van het Human Genome Project en nu de president is van Synthetische genomica , een in Maryland gevestigde biotech-startup opgericht door J. Craig Venter. Het doel van Synthetic Genomics is om genomics te gebruiken om nieuwe energietechnologieën te ontwikkelen. Als onderdeel van een nieuwe samenwerking met oliegigant BP zal Synthetic Genomics microben bestuderen die zich van nature voeden met koolwaterstoffen, op zoek naar aanwijzingen voor biologische manieren om olie en steenkool te extraheren en te verwerken.
Microbiële pleitbezorger: Ari Patrinos, president van Synthetic Genomics, is een pionier in het toepassen van microbiële genomics op energieproblemen. Hij zegt dat microben die zich voeden met koolwaterstoffen aanwijzingen kunnen geven over biologische manieren om olie en steenkool te winnen en te verwerken.
Na enkele decennia bij het Department of Energy (DOE) te hebben gewerkt, is Patrinos een groot voorstander van het gebruik van biotech-oplossingen voor de energieproblemen van de wereld. Hij hielp bij de oprichting van het Joint Genome Institute van de DOE en creëerde het Genomes to Life-programma van het bureau, dat onder meer energiegerelateerde toepassingen voor microben ontwikkelt. Patrinos werd vorig jaar door Venter weggelokt van de DOE. Hij praat met Technologie beoordeling over de plannen van Synthetic Genomics en de toekomst van biobrandstoffen.
Technologie beoordeling : Waarom kijken naar microben als bronnen van alternatieve energie?
Ari Patrinos : Microben zijn de virtuozen van de levende wereld. Ze bestaan ongeveer vier miljard jaar, een derde van de tijd dat de planeet bestaat, en ze hebben een enorme variabiliteit en diversiteit ontwikkeld. We kunnen veel van hen leren nu we te maken hebben met de opwarming van de aarde en proberen te leren onze hulpbronnen efficiënter te gebruiken.
KINDEREN : Hoe helpt genomics ons om te profiteren van het diverse functionele repertoire van microben?
AP : Als resultaat van genomica hebben we ontdekt dat er overal microben zijn, die bij elke temperatuur en druk leven. Ze kunnen overleven bij 100 keer de atmosferische druk en bij temperaturen van bijna 100 graden Celsius. Mensen hebben microben geïdentificeerd die enorme hoeveelheden straling kunnen weerstaan. Microben spelen een cruciale rol in de koolstofcyclus en nemen koolstofdioxide op in de oceaan. Meer dan 50 procent van de levende biomassa op deze planeet is microbieel van aard. Daarom zouden we naar microben moeten kijken om sommige van onze problemen op te lossen. Ze zijn buitengewoon effectief geworden in de processen van het leven. We moeten ze begrijpen en ze vervolgens nabootsen voor sommige van deze toepassingen.
KINDEREN : Synthetic Genomics is onlangs een samenwerking aangegaan met BP. Wat is de nadruk van die deal?
AP : We hebben enorme voorraden zware oliën in dit continent, maar de winning ervan is moeilijk. Het vereist energie en water en produceert veel koolstofdioxide. Er kunnen manieren zijn om microbiële gemeenschappen te gebruiken om de kwaliteit van de olie te verbeteren terwijl ze zich nog in de ondergrond bevinden. We zullen dus kijken naar microben die in steenkoollagen of olievelden en oliezanden leven.
KINDEREN : Hoe zal dat de brandstofproductie helpen?
AP : Het idee van olievelden als reservoir dat je kunt aanboren is naïef. Olie bestaat als een matrix in verschillende lagen. Als je olie uit bronnen maakt, laat je maar liefst 50 procent achter. Maar liefst 30 tot 40 jaar geleden overwogen mensen microbieel verbeterde oliewinning - manieren waarop ze microben konden manipuleren om de oliewinning uit putten te verbeteren. Maar hun vermogen om deze microben te ontdekken en te bestuderen was aangetast door primitieve microbiologische hulpmiddelen. Dit is, voor zover ik weet, nooit in de commerciële praktijk gekomen.
We hebben aanzienlijk nauwkeurigere en krachtigere tools dan onze collega's van toen, en we vermoeden dat het aantal en de diversiteit van microben die we ontdekken veel groter zullen zijn dan toen werd gedacht.
KINDEREN : Wat gaat u doen met de microben als ze eenmaal zijn ontdekt?
AP : Misschien kunnen we ze gebruiken om de dichtheid van de koolwaterstoffen te veranderen, ze op te splitsen zodat ze kleiner zijn en de olie gemakkelijker te verplaatsen te maken. Of microben zouden de oppervlakte-adhesie-eigenschappen van de olie kunnen veranderen door de koolwaterstofmoleculen te modificeren.
Voor steenkoollagen, in plaats van de steenkool te extraheren en te verbranden, wat veel koolstofdioxide produceert, is er misschien een manier om het om te zetten in methaan. [Verbranden] methaan levert kooldioxide op, maar ook waterstof, een zeer schone en klimaatvriendelijkere brandstof. Uiteindelijk kunnen we misschien de productie van methaan combineren met koolstofvastlegging, zodat de netto-uitstoot in de atmosfeer nul zou zijn.
Er is een lange geschiedenis geweest van het verbeteren van de kwaliteit van olie met behulp van chemie. Maar het meeste van wat chemie kan doen, kan misschien nog beter worden bereikt met biologische middelen die veel goedkoper en milieuvriendelijker zijn. Dat betekent niet dat de chemie zal worden opgegeven. Maar ik denk dat deze revolutie in de biologie heeft onthuld dat biochemische routes uiteindelijk het meest productief zullen zijn en de taak op een milieuvriendelijkere manier kunnen uitvoeren. Biochemische reacties kunnen bij lagere temperaturen en drukken worden uitgevoerd en kunnen uiteindelijk minder toxische bijproducten bevatten.
KINDEREN : Dus is Synthetic Genomics ook op zoek naar microben die koolstofdioxide kunnen vastleggen?
AP : We zijn van plan dat te doen, hoewel ik niet met onze exacte hand kan praten.
KINDEREN : Voordat u bij Synthetic Genomics in dienst trad, werkte u meer dan 30 jaar bij de DOE. Is de visie van de afdeling op de biotech-aanpak van energievraagstukken in de loop der jaren veranderd?
AP : In de DOE was de interesse in biobrandstoffen beperkt en werd het gezien als een nichetoepassing. Er was meer nadruk op de natuurwetenschappen met betrekking tot energie. Maar ik heb heel hard aangedrongen op het belang van biobrandstoffen. In het begin was ik niet succesvol omdat olie erg goedkoop is. Maar een paar jaar geleden won ik eindelijk de jackpot. In een paar State of the Union-toespraken begon president Bush, een olie- en gasman, te praten over onze verslaving aan olie en het belang van biobrandstoffen. Toen ik dat hoorde, wist ik dat ik eindelijk succesvol was.
KINDEREN : Alternatieve energie is momenteel een hot topic en wekt veel belangstelling en geld op van overheid en investeerders. Maar zal deze financiering verdwijnen zodra de gasprijzen dalen, zoals eerder is gebeurd?
AP : Het kan altijd gebeuren, maar ik denk dat het nu minder waarschijnlijk lijkt dan in de jaren negentig en zeventig. Zelfs als de olieprijs veel lager was, denk ik dat er in het publiek en in de beleidswereld algemeen wordt erkend dat het ons betaamt om onafhankelijker te zijn met betrekking tot vloeibare brandstof: we moeten nog steeds 60 procent van de olie importeren die we consumeren. Het is een kwestie van nationale veiligheid geworden, in tegenstelling tot iets economischs. Veel landen die olie produceren, zijn landen die ons niet zo mogen. Gevoelens kunnen in allerlei richtingen veranderen, dus het verminderen van de afhankelijkheid van geïmporteerde brandstof is erg belangrijk.
Ik denk ook dat steeds meer van de wereld inziet dat de wereldwijde klimaatverandering een ernstige bedreiging vormt. De kantelpunten in het klimaatsysteem zijn niet meer hypothetisch. We zouden moeten beginnen met het opstellen van een verzekering tegen klimaatverandering, maar dat zal pas mogelijk zijn als we meer gaan vertrouwen op schonere brandstoffen.