
甲烷是沼氣、天然氣的主要成分,同時也是僅次于二氧化碳的溫室氣體,其增溫潛力是CO2的20-30倍。
生物成因的甲烷氣主要來自于產甲烷古菌。產甲烷古菌是一類嚴格的厭氧菌,也是地球上最古老的生命形式之一,目前最古老的古菌化石可追溯到約34.6億年前。
油藏環境中存在大量產甲烷古菌,其中很多是未培養的新型產甲烷古菌。通過長時間(數年)的連續傳代培養,可以從油藏環境中分離得到一些難培養的新型產甲烷古菌。其中一些可能具有特殊的代謝特征,如團隊前期分離得到的可以獨立降解長鏈烷烴產甲烷古菌。這不僅拓展了人們對產甲烷古菌碳代謝功能的認知,也有望在未來應用于地下枯竭油藏殘余原油的開采。
一般認為,產甲烷古菌只能利用簡單的C1/C2底物產生CH4。根據底物的不同分為三種產甲烷途徑:乙酸營養型(底物為乙酸鹽)、氫營養型(底物為H2和CO2)和甲基營養型(底物為甲基化合物,如甲酸鹽、甲醇、甲硫醇和甲胺等)。
2016年日本研究團隊發表于《Science》的文章提出了甲氧基型產甲烷新途徑;去年我們團隊發表于《Nature》的文章發現了一種可以獨立降解長鏈烷烴產CH4的產甲烷菌,提出了第五種產甲烷新途徑,既長鏈烷烴型產甲烷途徑。
它們不需要與其他細菌互營共生,直接通過烷基輔酶M還原酶啟動烴的降解,并產甲烷。
這不僅拓展了人們對產甲烷古菌碳代謝功能的認知,還為枯竭油藏 殘余原油的 生物氣化開采技術奠定了科學基礎。