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Mecanismo de criação de carva£o descoberto
Os pesquisadores analisaram grupos metoxila em amostras de carva£o de todo o mundo e usaram isãotopos esta¡veis para mostrar que o material orga¢nico eventualmente se transforma em carva£o por meio da aa§a£o microbiana.
Por Pennsylvania State University - 11/11/2021


Max Lloyd, professor assistente de pesquisa de geociências na Penn State, testou amostras de todo o mundo. Aesquerda estãoa madeira, a linhita, o carva£o sub-betuminoso e o carva£o betuminoso. Crédito: Patrick Mansell, Penn State

O mecanismo por trás de um dos primeiros esta¡gios da criação do carva£o pode não ser o que pensa¡vamos, de acordo com uma equipe de pesquisadores que descobriu que os micróbios eram responsa¡veis ​​pela formação do carva£o e produção de metano nessas áreas, o que tem implicações para a recuperação do metano. de alguns campos de carva£o.

Os pesquisadores analisaram grupos metoxila em amostras de carva£o de todo o mundo e usaram isãotopos esta¡veis para mostrar que o material orga¢nico eventualmente se transforma em carva£o por meio da ação microbiana.

Um grupo metoxila consiste em um a¡tomo de carbono com três a¡tomos de hidrogaªnio ligados a um a¡tomo de oxigaªnio. O a¡tomo de oxigaªnio pode se ligar a qualquer número de lugares em uma molanãcula maior. No caso do carva£o, ele se liga a um a¡tomo de carbono em um dos arranjos de ananãis do carva£o.

"Se vocêfizesse uma pesquisa com geoqua­micos, a maioria diria que o carva£o foi criado por temperatura, a¡cidos ou catalisadores", disse Max K. Lloyd, professor assistente de pesquisa em geociências da Penn State. "Mas nossos resultados são inconsistentes com esses mecanismos. Eles mostram que os micróbios estãoconsumindo diretamente grupos metoxila do carva£o, transformando o carva£o e produzindo metano ."

O carva£o se forma quando a matéria vegetal das florestas pantanosas cai na águae érapidamente enterrada. A matéria orga¢nica comea§a como turfa, torna-se lignita, depois sub-betuminosa, betuminosa e finalmente antracita, a  medida que éenterrada mais profundamente e se torna mais concentrada em carbono. O carva£o antracito éprincipalmente carbono, enquanto a linhita ainda émuito vegetal.

De acordo com Lloyd, a maior parte do carva£o usado hoje em lugares como andia e China élignito ou sub-betuminoso, porque são os aºnicos tipos facilmente e baratos dispona­veis, mas esses carvaµes produzem as maiores quantidades de gases de efeito estufa quando queimados. Como solução para esse problema, os poa§os de metano nessas camadas de carva£o - metano de leito de carva£o (CBM) - são atraentes como uma ponte para longe dos combusta­veis fa³sseis, mas "os poa§os de produção de CBM costumam ter vida útil limitada", observam os pesquisadores hoje (novembro 12) em Ciências .

"O desafio para a produção de metano de leito de carva£o éque criar poa§os émuito caro e o poa§o pode secar em um maªs", disse Lloyd. "Nãosabemos por quaª. Os produtores adicionam mais micróbios ou mais nutrição (para os micróbios), mas isso são funciona se esses forem os fatores limitantes, não se o pra³prio carva£o for o fator limitante."

Lloyd estava originalmente olhando para a abunda¢ncia de grupos de metoxila em a¡rvores vivas ou recentemente mortas, quando conversou com uma colega de pós-graduação da Caltech, Elizabeth Trembath-Reichert, agora professora assistente na Escola de Exploração Terrestre e Espacial da Universidade do Arizona, que era trabalhando em micróbios que consomem grupos metil no carva£o. Depois que eles confirmaram, usando dois manãtodos, que as observações eram reais, Lloyd começou a procurar a mesma coisa no carva£o de todo o mundo.
 
Grupos metoxila no carva£o são transformados em metano, mas como o metano se forma a partir do carva£o épouco conhecido, de acordo com os pesquisadores. Para entender melhor esse processo, os pesquisadores analisaram os isãotopos esta¡veis ​​de carbono nos grupos metoxila deixados para trás.

Isãotopos esta¡veis ​​são as formas não radioativas de um elemento que contanãm um número varia¡vel de naªutrons em seu núcleo. Os isãotopos de carbono que contem 12 e 13 naªutrons são quase idaªnticos, exceto que o carbono 13, embora menos abundante na natureza, éligeiramente mais pesado. Os organismos biola³gicos geralmente preferem um isãotopo ao outro, de modo que o que édeixado para trás na fonte original difere das porcentagens dos isãotopos normalmente encontrados.

Quando Lloyd e seus colegas analisaram grupos metoxila em tudo, desde madeira a carva£o betuminoso, eles descobriram que o perfil dos isãotopos não correspondia ao que seria encontrado se a criação de metano tivesse ocorrido devido ao calor, acidez ou reações catala­ticas, mas eles fizeram corresponder aos padraµes esperados da ação microbiana.

"Acontece que os micróbios aera³bicos são a³timos para degradar os ananãis do carva£o, mas os micróbios anaera³bicos não tem uma boa maneira de desmontar os ananãis", disse Lloyd. "Então, uma das únicas coisas que os anaera³bios podem fazer écortar as porções de metoxila."

Esses grupos metoxila liberados são então convertidos em metano. Mas, uma vez que todos os radicais metoxila disponí­veis são separados dos ananãis, os micróbios não conseguem chegar a mais nada e a reação para e o poa§o seca.

"O que érealmente interessante éque esses micróbios estãoliberando enzimas para cortar o metoxil", disse Lloyd. "Eles estãodegradando a estrutura extracelularmente, o que élimitante porque o carva£o não éuma solução e o micróbio não pode chegar facilmente a qualquer lugar na estrutura do carva£o."

De acordo com os pesquisadores, o esgotamento dos grupos metoxila no carva£o ao longo do tempo indica que o pra³prio carva£o éo fator limitante na produção de metano. Portanto, adicionar mais micróbios ou nutrientes não produzira¡ mais metano e outra abordagem seria necessa¡ria.

 

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