Parte del gas natural cosechado por las operaciones de fracturación hidráulica puede ser de origen biológico, hecho por microorganismos inyectados inadvertidamente en el esquisto por compañías de petróleo y gas durante el proceso de fracturación hidráulica, según un nuevo estudio.
El estudio sugiere que los microorganismos, incluidas las bacterias y las arqueas, podrían usarse algún día para mejorar la producción de metano, tal vez al mantener la energía que un sitio puede producir después de la fractura.
El descubrimiento es el resultado del primer análisis genómico detallado de bacterias y arqueas que viven en lutitas fracturadas profundas, y fue posible gracias a una colaboración entre universidades e industria. El proyecto también está produciendo nuevas técnicas para rastrear el movimiento de bacterias y metanodentro de los pozos
Los investigadores describieron los primeros resultados del proyecto el lunes 14 de diciembre, en la reunión de la Unión Geofísica Americana en San Francisco.
"Mucho está sucediendo bajo tierra durante el proceso de fracturación hidráulica del que estamos empezando a aprender", dijo la investigadora principal Paula Mouser, profesora asistente de ingeniería civil, ambiental y geodésica en la Universidad Estatal de Ohio.
"Las interacciones de microorganismos y productos químicos introducidos en los pozos crean un nuevo ecosistema fascinante. Algo de lo que aprendemos podría hacer que los pozos sean más productivos".
Las compañías de petróleo y gas inyectan fluido, principalmente agua extraída de reservorios superficiales, bajo tierra para romper el esquisto y liberar el petróleo y el gas, principalmente metano, que está atrapado en el interior. Aunque han sabido por mucho tiempo sobre los microbios que vivendentro de pozos que se fracturan, e incluso inyectan biocidas para evitar que obstruyan el equipo, hasta ahora nadie sabía con certeza de dónde provenían las bacterias.
"Nuestros resultados indican que la mayoría de los organismos provienen del fluido de entrada", dijo Kelly Wrighton, profesora asistente de microbiología y biofísica en el estado de Ohio. "Esto significa que estamos creando un ecosistema completamente nuevo a una milla por debajo delsuperficie. No solo estamos fracturando la roca, sino que les estamos dando a estos organismos un nuevo lugar para vivir y comida para comer. Y de hecho, los biocidas que agregamos para inhibir su crecimiento en realidad podrían estar alimentando la producción de metano ".
Es decir, los biocidas matan algunos tipos de bacterias, lo que permite que otras bacterias y arqueas prosperen, especies que de alguna manera encuentran una forma de sobrevivir en agua que es típicamente cuatro veces más salada que el océano, y bajo presiones que son típicamente cientosveces mayor que en la superficie de la tierra. Privados de la luz para la fotosíntesis, estos resistentes microorganismos se adaptan en parte al comer productos químicos que se encuentran en el fluido de fractura y producen metano.
A continuación, los investigadores quieren determinar exactamente cómo las bacterias ingresan al fluido de fractura. Es probable que normalmente vivan en el agua superficial que constituye la mayor parte del fluido. Pero hay al menos otra posibilidad, explicó Wrighton.
Las compañías de petróleo y gas comienzan el proceso de fractura colocando agua dulce en licuadoras gigantes, donde se agregan productos químicos. Las licuadoras se intercambian rutinariamente entre sitios, y algunas veces las compañías reutilizan parte del fluido de producción del pozo. Por lo tanto, es posible que las bacteriasvivir dentro del equipo y propagarse de pozo a pozo. En la siguiente fase del estudio, el equipo tomará muestras del equipo del sitio para averiguarlo.
Las pistas surgieron cuando los investigadores comenzaron a usar herramientas genómicas para construir una especie de modelo metabólico para la vida que vive dentro de los pozos, explicó Wrighton.
"Observamos el fluido que sale del pozo", dijo. "Tomamos todos los genes y enzimas en ese fluido y creamos una imagen de lo que está haciendo toda la comunidad microbiana. Podemos ver si sobreviven,qué comen y cómo interactúan entre ellos "
Los investigadores del estado de Ohio están trabajando con socios de la Universidad de West Virginia para analizar los fluidos tomados de un pozo operado por Northeast Natural Energy en West Virginia. Durante más de un año, han medido regularmente los genes, enzimas e isótopos químicos enfluido de fractura usado extraído del pozo.
Los investigadores descubrieron que dentro de aproximadamente 80 días después de la inyección, los organismos dentro del pozo se asientan en un tipo de cadena alimenticia que Wrighton describió de esta manera: algunas bacterias comen el líquido de fractura y producen nuevos químicos, que otras bacterias comen.producir otras sustancias químicas, etc. El último paso metabólico termina con ciertas especies de arqueas que producen metano.
Las pruebas también mostraron que inicialmente las poblaciones bacterianas pequeñas a veces se convierten en prominencia bajo tierra. En un caso, una especie particular que constituía solo el 4 por ciento de la vida microbiana que ingresaba al pozo emergió en el fluido de fractura usado a niveles del 60 por ciento.
"En términos de la resistencia de la vida, es una nueva visión para mí de las capacidades de los microorganismos"
Los investigadores están trabajando para describir la naturaleza de las rutas a lo largo de las cuales los fluidos migran en el esquisto, desarrollan trazadores para rastrear la migración de fluidos y los procesos biológicos, e identifican zonas habitables donde la vida podría prosperar en el subsuelo terrestre profundo y cálido.
Por ejemplo, Michael Wilkins, profesor asistente de ciencias de la tierra y microbiología en el estado de Ohio, lidera una parte del proyecto que cultiva bacterias bajo condiciones de alta presión y alta temperatura.
"Nuestro objetivo es comprender cómo operan los microorganismos en tales condiciones, dado que es probable que hayan sido inyectados de fuentes superficiales y que estén acostumbrados a vivir a temperaturas mucho más bajas y a la presión atmosférica normal. También esperamos vercómo las firmas geoquímicas de la actividad microbiana, como los isótopos de metano, cambian en estos entornos ", dijo Wilkins.
Otros aspectos del proyecto incluyen el estudio de cómo interactúan los líquidos, el gas y las rocas bajo tierra. En el Laboratorio de Caracterización y Análisis de Materiales Subsuperficiales del Estado de Ohio, el Director David Cole modela las reacciones geoquímicas que tienen lugar dentro de los pozos de esquisto bituminoso. El profesor de ciencias de la tierra y Ohio Research Scholarestá descubriendo tasas de reacción para la migración de productos químicos dentro del esquisto.
Utilizando herramientas como la microscopía electrónica avanzada, la tomografía computarizada de micro-rayos X y la dispersión de neutrones, el grupo de Cole estudia los poros que se forman dentro del esquisto. Los poros varían en tamaño desde el diámetro de un cabello humano hasta muchas veces más pequeños, y tempranoLos resultados sugieren que las conexiones entre estos poros pueden permitir que los microorganismos accedan a los alimentos y al espacio para crecer.
Otra parte del proyecto consiste en desarrollar nuevas formas de rastrear el metano producido por la bacteria, así como el metano liberado por la fractura del esquisto. Thomas Darrah, profesor asistente de ciencias de la tierra, está desarrollando modelos informáticos que rastrean las vías que siguen los fluidosdentro de la lutita y dentro del equipo de fractura.
Aunque las compañías de petróleo y gas pueden no ser capaces de aprovechar al máximo esta fuente de metano recién descubierta por algún tiempo, Wrighton señaló que ya hay ejemplos de producción de metano bioasistido en la industria, particularmente en operaciones de metano en lecho de carbón.
"La fractura hidráulica es una industria joven", dijo. "Puede llevar décadas, pero es posible que la biogénesis juegue un papel en su futuro".
Otros investigadores del proyecto provienen del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y la Universidad de Maine.
Esta investigación está financiada por la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Pam Frost Gorder. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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