Como micróbios que comem óleo podem revolucionar a transição energética [vídeo]

Como qualquer entusiasta de pão sourdough pode atestar, micróbios benéficos vivem ao nosso redor. Estimativas sugerem que a Terra abriga até um trilhão espécies microbianas. Muitos tornam nossas vidas melhores, permitindo-nos fazer de tudo, desde fermentar alimentos até sintetizar insulina humana.

Essas possibilidades atraíram a atenção de Tara Karimi, pesquisadora acadêmica especializada em tecnologias de inspiração biológica. Seu irmão, Moji Karimi, trabalhava para uma empresa que queria sequenciar o DNA de micróbios que vivem em poços de petróleo e gás. Ambos os irmãos Karimi eram apaixonados por sustentabilidade; quando suas vidas profissionais se cruzaram, eles começaram a pensar em como seus conhecimentos de ciência e tecnologia poderiam ajudar a reverter as mudanças climáticas.

Por fim, sua colaboração levou à Cemvita Factory, uma startup de biotecnologia que eles fundaram em 2017. Hoje, seu foco é trazer a biotecnologia para a transição energética com aplicações como aproveitar organismos microscópicos para transformar dióxido de carbono em outra coisa, extrair lítio de argila ou festejar no petróleo, o que seria extremamente benéfico no esforço global de descarbonização.

Acumulando um exército microbiano

A extração de petróleo é um processo inerentemente declinante. À medida que mais óleo é produzido, a pressão do subsolo cai e é normal deixar 20% a 50% do óleo não recuperado. A Cemvita viu esses reservatórios de estágio final como ideais para testar o efeito dos micróbios nos hidrocarbonetos, e sua equipe multidisciplinar teve a ideia de procurar micróbios que transformassem o óleo residual em outro produto útil.

O processo envolveu a triagem de uma variedade de micróbios para ver o que eles poderiam fazer e identificar quais poderiam se adaptar e sobreviver em um campo de petróleo. Durante o processo, eles encontraram uma linhagem de micróbios que poderia produzir hidrogênio à medida que consumiam petróleo. Moji, o CEO da Cemvita, imaginou que esses micróbios poderiam realizar uma forma distintamente moderna de alquimia – transformando ouro negro no que ele chamou de “hidrogênio de ouro”.

“Nossa equipe adora descobertas. É a beleza da pesquisa: você começa resolvendo um desafio e depois descobre algo maior.”

Interrompendo a transição energética

A descoberta do hidrogênio não foi coincidência. A principal missão da Cemvita é aprender com a natureza e desenvolver tecnologias que funcionem em harmonia com ela. “Nossa equipe adora descobertas”, diz Tara, CTO da Cemvita. “É a beleza da pesquisa: você começa resolvendo um desafio e depois descobre algo maior.”

A consciência dos micróbios que digerem hidrocarbonetos não é nova. Eles desempenharam um papel fundamental na limitando os danos ecológicos do derramamento de óleo Exxon Valdez na década de 1980 e digerindo a mistura de petróleo bruto e gás natural vazando do poço Macondo da BP em 2010. No laboratório, a equipe do Cemvita testou os primos desses micróbios para encontrar cepas resistentes o suficiente para sobreviver nos ambientes anaeróbicos abaixo da superfície para onde os cientistas queriam enviá-los .

“Depois de verificarmos essas caixas, sentimos que tínhamos chance de produzir hidrogênio a um custo de menos de um dólar por quilo”, diz Moji. Essa economia colocaria o hidrogênio de ouro da Cemvita em pé de igualdade com o hidrogênio produzido a partir do gás natural. Para colocar essa façanha em perspectiva, em 2021 o Departamento de Energia dos EUA lançou o Injeção de hidrogênio— uma iniciativa que visa atingir o preço do dólar por quilo em uma década.

Um caminho atraente para o desenvolvimento

Como qualquer nova tecnologia, a ampla adoção da solução da Cemvita exigirá a confiança de potenciais investidores e parceiros. A Mitsubishi Heavy Industries investiu na empresa como parte de seu foco estratégico na identificação e aceleração de oportunidades de descarbonização. “Desenvolver e eliminar os riscos das tecnologias inovadoras que catalisarão a transição energética é um foco importante para nós, particularmente em termos de desenvolvimento de cadeias de valor de carbono e hidrogênio”, diz Ricky Sakai, vice-presidente sênior de investimentos e desenvolvimento de negócios da Mitsubishi Heavy Industries América.

“A biomanufatura subsuperficial pode acabar gerando toda uma nova indústria de exploração e produção de hidrogênio.”

As empresas de petróleo e gás têm fortes incentivos para fazer parceria com a Cemvita. Os poços tampados e os campos de petróleo esgotados que o Cemvita visa para testes de campo são essencialmente responsabilidades das empresas de exploração e produção. Transformar o óleo restante em hidrogênio oferece uma maneira de prolongar a vida útil dos poços que foram cancelados.

“Poços convencionais perfurados em arenito poroso e formações de calcário entre as décadas de 1920 e 1990 geralmente têm de 20% a 50% de seus hidrocarbonetos ainda no local”, diz Moji. “Pensamos nisso como uma fonte de matéria-prima realmente barata que poderíamos usar.”

No próximo ano, a Fábrica Cemvita estará procurando bolsões que possam produzir de 30 a 50 toneladas por dia de hidrogênio de ouro que serão necessárias para serem comercialmente viáveis ​​no mercado atual. A empresa estima que essas instalações comerciais possam funcionar por 10 a 15 anos antes de esgotarem os reservatórios existentes. E somente nos EUA, estima-se que mais de 100,000 poços atendam aos seus critérios iniciais.

À medida que a economia do hidrogênio evolui, pode se tornar mais econômico manter o petróleo no solo e permitir que os micróbios o convertam em hidrogênio do que bombeá-lo para fora. “A biomanufatura subsuperficial pode acabar gerando toda uma nova indústria de exploração e produção de hidrogênio”, diz Moji. “Só precisamos colocar um pé na porta e abri-la.”

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