发现：这种古菌能吃原油吐甲烷

来源：《中国石油和化工产业观察》杂志

作者：史晓露

中国农业农村部沼气科学研究所承磊研究员团队、深圳大学高等研究院李猛教授团队、中石化微生物采油重点实验室，德国马克斯普朗克海洋微生物研究所甘特·韦格纳教授团队等合作，发现了一种新型产甲烷古菌。这种古菌可以直接将复杂有机物降解为甲烷，突破了传统认知。未来有望应用在地下枯竭油藏残余原油的开采中。这一研究成果2021年12月23日在线发表在国际顶尖学术期刊《自然》上。

什么是产甲烷古菌？

产甲烷古菌是一种古菌，是地球上生命起源最早的一种微生物，参与了全球碳循环的关键环节。简单来说，就是在厌氧环境下分解有机质，产生甲烷。农业农村部沼气科学研究所白丽萍博士介绍，古菌是单细胞微生物。据推测，地球在42亿年以前形成，产甲烷古菌35亿年以前就在地球上存在。碳是组成生命的最基本元素。地球上的碳循环过程由生产者、利用者和分解者三大循环构成。光合作用生成的碳水化合物，比如我们吃的食物，最终被包括古菌在内的微生物降解成二氧化碳或甲烷返回到大气中，形成碳元素的有效循环。

过去观点认为，产甲烷古菌需要与细菌的互营代谢，才能协同完成复杂有机质的降解与甲烷的产生。并且产甲烷古菌仅能通过乙酸发酵、二氧化碳还原、甲基裂解和氧甲基转化等4条途径产生甲烷。利用微生物将石油转化为甲烷，是近年来业内追求的廉价、清洁的理想开采方式。

2019年，德国马克斯普朗克海洋微生物研究所的科学家提出了一种假说，即一种新型产甲烷古菌可能具有独立降解长链烷烃产生甲烷的能力，但当时没有任何佐证。

后来，中国的研究团队对胜利油田样品进行长时间富集培养，发现了一种新型产甲烷古菌(Candidatus Methanoliparum)。通过荧光原位杂交、稳定碳同位素标记培养、高通量测序和高分辨质谱分析等多种手段，证实这种新型产甲烷古菌可以不与其他微生物合作，绕过复杂过程，直接吃掉石油产生甲烷。该研究认为，区别于传统的氢营养型、乙酸还原型和甲基营养型，这种新的产甲烷古菌可以视为产生甲烷的第5条途径。

《自然》期刊认为，这一发现令产甲烷古菌的研究迈出了一大步，无论是对基础研究还是未来应用都提供了新的认知。比如，传统原油开采主要是通过水驱和化学驱，来驱动地下深层的原油运移。但是，传统驱油技术超过一半的原油还是开采不出来。如果能利用新型产甲烷古菌把液态原油降解变成气态甲烷，形成油气共采，将达到比较高的原油开采利用率。

不过，专家们表示，新型产甲烷古菌运用于生产实践还需要3 5年时间。中国研究团队认为，如果成功，有望利用新型产甲烷古菌将枯竭油藏难以开发利用的原油转化为甲烷，再进行天然气开采。下一步，团队会通过技术攻关力争实现工业化应用。如果将来这个技术取得突破，可能会在地下建设几平方公里甚至几十平方公里的巨大沼气池，相当于利用地下枯竭油田再造一个大庆油田。

这项成果对于减碳也有重要意义。采用传统技术开采原油，后续进行炼化加工等过程碳排放非常高。如果在地下通过生物转化直接把甲烷提取出来再进行加工利用，过程碳减排明显。

据了解，该项目得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项等项目资助。