(Phys.org)—En ny studie visar att växtkonsumerande mikroorganismer som finns i kolbäddar kan omvandla växtkolhydrater till naturgas, potentiellt erbjuda en hållbar, ren metod för energiproduktion.

I mer än ett sekel, kolbäddar har inte bara varit en källa till kol, men även av naturgas. Tills nyligen, man trodde att naturgasen i kolbäddar bildades för miljoner år sedan, samtidigt bildades själva kolet. På senare år har dock, forskare har upptäckt att det finns mikroorganismer som för närvarande lever i kolbäddar som livnär sig på kolvätena i kolet, och därmed omvandla kolet till naturgas.

Tyvärr, när naturgasen från kolbäddar börjar pumpas från brunnarna, det blir snabbt uttömt inom några år. Forskning har visat att denna utarmning sker på grund av att mikroorganismerna tar slut på biotillgängligt kolinnehåll från kolet - i huvudsak de har inget kvar att äta. Även om det har gjorts flera försök att biostimulera mikroorganismerna med ytterligare näringsämnen, i slutändan kräver mikroorganismerna fortfarande biotillgängligt kol från kolet för att fortsätta producera naturgas.

Nu i en ny studie publicerad i Naturkommunikation , forskarna Zaixing Huang et al., från University of Wyoming och Taiyuan University of Technology, har undersökt om mikroorganismerna som lever i kolbäddar kan utöka sin aptit till att konsumera växtbaserade kolhydrater utöver kol.

Forskarna fann att, när deras dieter kompletterades med kolhydrater från grödor som alfalfa, byta gräs, miscanthus, och sockerbetor, mikroorganismerna ökade produktionen av naturgas. Det är första gången det har visat sig att mikroorganismer som lever i kolbäddar kan omvandla något annat än kol till naturgas.

"Den största betydelsen av forskningen är att visa att förnybar naturgas kan produceras i geologiska formationer med oöverträffad skalbarhet och samtidigt minska koncentrationen av atmosfärisk koldioxid, " berättade Huang Phys.org . "Det finns möjlighet att minska omfattningen av stort beroende av fossila bränslen som primär energi och därmed möjligheten att mildra den globala uppvärmningen."

Som forskarna förklarar, den nya processen har inte bara potential att öka den totala produktionshastigheten för naturgas från kolbäddar, men också att göra det på ett koldioxidneutralt eller till och med koldioxidnegativt sätt – det vill säga, processen kan ta in mer kol än den släpper ut. När mikroorganismerna använder kol som matkälla, naturgasen som produceras av kolet anses vara kolpositiv, eftersom kolet hade hållits kvar i jorden i miljoner år.

Å andra sidan, när mikroorganismerna använder växter som matkälla, naturgasen anses vara koldioxidneutral eftersom växterna bara nyligen har fångat och fixerat koldioxiden i atmosfären till växtbiomassa (via fotosyntes). Ytterligare, en del av kolet som injiceras i kolsömmarna är i form av koldioxidgas. Eftersom kolets porösa yta ger en stark affinitet för adsorberande gaser, kolbäddarna fungerar effektivt som en anläggning för avskiljning och lagring av kol. I detta fall, processen kan bli kolnegativ.

Övergripande, forskarna förväntar sig att användning av växtbaserade kolhydrater som en alternativ kolkälla till kol kan erbjuda ett renare bränsle än fossila bränslen – både kol och den för närvarande producerade formen av naturgas. Med koldioxidkrediter, processen kan också vara ekonomiskt lönsam, som kan bidra till att överbrygga klyftan mellan fossila bränslen och förnybara energikällor.

I framtiden, forskarna planerar att demonstrera den nya metoden på testplatser runt om i världen.

"Nästa steg är att fokusera på fältdemonstrationsprojekt för att utvärdera tillämpbarheten av tekniken i kolbäddar, " Huang sa. "Det slutliga målet är att helt utveckla tekniken så att den kan användas universellt, inklusive för andra geologiska formationer. Jag hoppas att tekniken kan implementeras och hjälpa utvecklingsländer att skaffa sig detta prisvärda, ren förnybar energi på lång sikt. Flera platser (USA och Asien) har valts ut som kandidater för fältdemonstration. Preliminära studier och karakteriseringar av dessa platser har påbörjats."

© 2017 Phys.org