Metan yakıtının geri kazanımına sahip olan bazı bölgelerde, kömür oluşumu ve üretiminin bu bölgelerde mikroplar tarafından gerçekleştiğini keşfeden bir araştırma ekibine göre, kömür oluşumunun ilk aşamalarındaki tek mekanizma aslında düşündüğümüz gibi olmayabilir.
Araştırmacılar, dünyanın dört bir yanından gelen kömür örneklerindeki metoksil gruplarını incelediler ve kararlı izotoplar kullanarak mikrobiyal aktivasyonla organik materyalin kömüre dönüşümünü gösterdiler.
Bir metoksil grubu, üç hidrojen ile bir oksijen bağlı bir karbon atomunu içerir. Oksijen atomu daha büyük bir molekülde birçok yere bağlanabilir. Kömür için ise, kömürün halka düzenindeki bir karbon atomuna bağlanır.
Penn State’ten, Doç. Dr. Max K. Lloyd “Eğer Jeokimyacılar arasında bir anket yapacak olursanız, çoğu kömürün basınç, asit veya kataliz ile oluştuğunu söyleyecektir” şeklinde açıkladı. “Ancak bizim sonuçlarımız bu tür mekanizmalar ile uyumlu değil. Sonuçlarımız, kömürü dönüştüren ve metan yapan mikropların kömürdeki metoksil gruplarını direkt olarak tükettiği yönünde.”
Kömür, sulak ormanlarda suya düşen ve çabucak gömülen bitki maddelerinden meydana gelir. Organik materyal turf olarak başlar, linyite dönüşür, sonrasında düşük bitümlü kömür, maden kömürü olur ve en sonunda karbon konsantrasyonu arttıkça ve daha derine gömüldükçe antrasit haline gelir. Antrasit kömürü çoğunlukla karbondan oluşurken linyit ise hala çokça bitkiseldir.
Lloyd’a göre, Çin ve Hindistan gibi çok fazla kömür kullanan yerlerde linyit ve bitümlü kömür kullanılır çünkü sadece bu türler kolayca ve ucuz şekilde mevcuttur, ancak bu tür kömürler yakıldıklarında çok büyük miktarlarda sera gazları üretirler. Bu soruna bir çözüm olarak, kömür yataklarında metan kuyuları –kömür yatağı metan (CBM)—fosil yakıtlardan uzaklaşma için ilgi çekicidir, ancak araştırmacılar 12 Kasım’da araştırmacılar Science’a “CBM üretim kuyuları sınırlı ömre sahiptir” şeklinde not düştüler.
Lloyd “Kömür yatağı metanı üretimindeki asıl zorluk kuyuların kurulmasının çok pahalı olmasıdır ve belki bir ay içinde kuruyabilir” şeklinde açıkladı. Üreticiler daha fazla mikrop ya da daha fazla besin (mikroplar için) ekliyorlar, ancak bunlar sadece sınırlayıcı etkenlerse işe yarıyor, eğer kömürün kendisi sınırlayıcı etkense işe yaramazlar.”
Lloyd; Caltech mezunu, şu an ise Arizona Üniversitesi Toprak ve Uzay Keşifleri Okulundan, kömürdeki metoksil gruplarını tüketen mikroplarla çalışan, Elizabeth Trembath-Reichert ile görüştüğünde canlı veya yakın zamanda ölmüş ağaçlardaki metoksil gruplarının bolluğunu inceliyordu. İki yöntemi de kullanarak gözlemlerin gerçek olduğunu doğruladıklarında, Lloyd dünyanın dört bir yanındaki kömürlerde aynı şeyi aramaya başladı.
Araştırmacılara göre, kömürdeki metoksil grupları metana dönüştü ancak kömürden nasıl metan oluştuğu çok iyi anlaşılmadı. Bu süreci daha iyi anlayabilmek için, araştırmacılar karbonun kararlı izotoplarında kalan metoksil gruplarını incelediler.
Kararlı izotoplar, çekirdeklerinde çeşitli sayıda nötron bulunduran bir elementin radyoaktif olmayan bir biçimidir. Karbonun 12 ve 13 nötron içeren izotopları, karbon 13’ün doğada daha az bulunması ve biraz daha ağır olması dışında neredeyse birbiri ile aynıdır. Biyolojik organizmalar genellikle bir izotopu diğerine tercih edecektir, bu yüzden geriye kalan esas kaynak bulunan izotopların yüzdelerinin birbirinden farklı olmasının kaynağıdır.
Lloyd ve meslektaşları odundan maden kömürüne, her şeydeki metoksil gruplarına baktıklarında, izotop profillerinin, eğer metan ısı, asitlik ve katalitik reaksiyonlar sebebiyle oluştuysa eşleşmediğini, ancak model mikrobiyal aktiflikten oluştuysa eşleştiğini keşfettiler.
Lloyd “Görünüşe göre aerobik mikroplar kömürdeki halkaların bozunumu için çok iyiler, ancak anaerobik mikropların halkaları ayırmada böyle bir etkisi yok” şeklinde açıkladı. “Bu yüzden, anaeroblara kalan yapılacak tek şey metoksil bölümlerini kesmek.”
Bu serbest hale gelmiş metoksil grupları böylece sonra metada dönüştürülebilir. Ancak, öncesinde bütün mevcut metoksil radikalleri halkadan sıyrıldığında, mikroplar başka bir şey elde edemez ve tepkime durur ve kuyu kurur.
Lloyd “Asıl ilginç olan şey, bu mikroplar metoksili kesebilmek için enzim salgılıyorlar” şeklinde açıkladı. “Yapıyı hücre dışı olarak bozunuma uğratıyorlar, bu sınırlayıcıdır çünkü kömür bir çözelti değildir ve mikrop kömür yapısında her yere kolayca gidemez”
Araştırmacılara göre, metan üretiminde kömürdeki metoksil gruplarının tüketilmesi kömürün kendisinin sınırlayıcı bir faktör olduğunu gösteriyor. Ayrıca, daha fazla mikrop veya besin eklemek daha fazla metan üretmeyecektir ve başka bir yaklaşım gereklidir.
Bu projedeki diğer araştırmacılar arasında John M. Eiler, Robert P. Sharp Jeoloji ve Jeokimya Profesörü; Victoria J. Orphan, James Irvine Çevre Bilimi ve Jeobiyoloji Profesörü; ve Alex L. Sessions, jeobiyoloji profesörü; tümü Jeoloji ve Gezegen Bilimi Bölümü, Caltech’ten; Katherine S. Dawson, çevre bilimi doçenti, Rutgers Üniversitesi; Sarah J. Feakins, Yer Bilimleri profesörü, Güney Kaliforniya Üniversitesi; ve Maria Mastalerz, araştırma jeologu, Indiana Jeoloji ve Su Araştırmaları, Indiana Üniversitesi.
Bu çalışmayı Ulusal Bilim Kurumu, NASA, L’Oreal ABD ve Amerikan Kimya Topluluğu Desteklemiştir.
Kaynak: sciencedaily.com