
甲烷是沼氣、天然氣的主要成分,同時也是僅次于二氧化碳的溫室氣體,其增溫潛力是CO2的20-30倍。
生物成因的甲烷氣主要來自于產(chǎn)甲烷古菌。產(chǎn)甲烷古菌是一類嚴(yán)格的厭氧菌,也是地球上最古老的生命形式之一,目前最古老的古菌化石可追溯到約34.6億年前。
油藏環(huán)境中存在大量產(chǎn)甲烷古菌,其中很多是未培養(yǎng)的新型產(chǎn)甲烷古菌。通過長時間(數(shù)年)的連續(xù)傳代培養(yǎng),可以從油藏環(huán)境中分離得到一些難培養(yǎng)的新型產(chǎn)甲烷古菌。其中一些可能具有特殊的代謝特征,如團(tuán)隊前期分離得到的可以獨立降解長鏈烷烴產(chǎn)甲烷古菌。這不僅拓展了人們對產(chǎn)甲烷古菌碳代謝功能的認(rèn)知,也有望在未來應(yīng)用于地下枯竭油藏殘余原油的開采。
一般認(rèn)為,產(chǎn)甲烷古菌只能利用簡單的C1/C2底物產(chǎn)生CH4。根據(jù)底物的不同分為三種產(chǎn)甲烷途徑:乙酸營養(yǎng)型(底物為乙酸鹽)、氫營養(yǎng)型(底物為H2和CO2)和甲基營養(yǎng)型(底物為甲基化合物,如甲酸鹽、甲醇、甲硫醇和甲胺等)。
2016年日本研究團(tuán)隊發(fā)表于《Science》的文章提出了甲氧基型產(chǎn)甲烷新途徑;去年我們團(tuán)隊發(fā)表于《Nature》的文章發(fā)現(xiàn)了一種可以獨立降解長鏈烷烴產(chǎn)CH4的產(chǎn)甲烷菌,提出了第五種產(chǎn)甲烷新途徑,既長鏈烷烴型產(chǎn)甲烷途徑。
它們不需要與其他細(xì)菌互營共生,直接通過烷基輔酶M還原酶啟動烴的降解,并產(chǎn)甲烷。
這不僅拓展了人們對產(chǎn)甲烷古菌碳代謝功能的認(rèn)知,還為枯竭油藏 殘余原油的 生物氣化開采技術(shù)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。