Descubren el mecanismo de creación del carbón

El mecanismo de la creación del carbón en las primeras etapas puede no ser lo que se ha pensado durante mucho tiempo. Según un equipo de investigadores los responsables de la formación del carbón y la producción de metano eran los microbios.

El hallazgo tiene implicaciones para la recuperación de combustible de metano de algunos campos de carbón. Los investigadores observaron grupos metoxilo en muestras de carbón de todo el mundo y utilizaron isótopos estables para mostrar que el material orgánico con el tiempo se convierte en carbón a través de la acción microbiana.

Un grupo metoxilo consta de un átomo de carbono con tres átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. El átomo de oxígeno puede unirse a cualquier número de lugares en una molécula más grande. En el caso del carbón, se adhiere a un átomo de carbono en uno de los arreglos de anillos del carbón.

Max K. Lloyd, profesor asistente de investigación de geociencias en Penn State:

"La mayoría los geoquímicos diría que el carbón se crea por la temperatura, los ácidos o los catalizadores, pero nuestros resultados son inconsistentes con esos mecanismos. Muestran que los microbios consumen directamente grupos metoxilo del carbón, transforman el carbón y producen metano".

El carbón se forma cuando la materia vegetal de los humedales cae al agua y se entierra rápidamente. El material orgánico comienza como turba, se convierte en lignito, luego subbituminoso, bituminoso y finalmente antracita a medida que se entierra más profundamente y se vuelve más concentrado en carbono. El carbón de antracita es principalmente carbono, mientras que el lignito sigue siendo muy vegetal.

Según Lloyd, la mayoría de los carbones que se utilizan hoy en día son lignitos o subbituminosos, porque son los únicos tipos disponibles de forma fácil y económica, pero estos carbonos producen las mayores cantidades de gases de efecto invernadero cuando se queman. Como solución a este problema, los pozos de metano en estos lechos de carbón, son atractivos como puente para alejarse de los combustibles fósiles, pero "los pozos de producción de gas metano de carbón a menudo tienen una vida útil limitada", según la información más actual de los investigadores.

"Para la producción de metano en capas de carbón crear pozos es muy costoso y el pozo puede secarse en un mes", dijo Lloyd. "No sabemos por qué. Los productores agregan más microbios o más nutrición (para los microbios), pero eso solo funciona si esos son los factores limitantes, no si el carbón en sí es el factor limitante".

Lloyd observó la abundancia de grupos metoxilos en árboles vivos o recientemente muertos y comenzó a buscar lo mismo en el carbón de todas partes del mundo.

Los grupos metoxilo en el carbón se convierten en metano, pero no se comprende bien cómo se forma el metano a partir del carbón, según los investigadores. Para comprender mejor este proceso, los investigadores observaron isótopos estables de carbono en los grupos metoxilo que quedaron atrás.

Cuando Lloyd y sus colegas observaron los grupos metoxilo en todo, desde la madera hasta el carbón bituminoso, encontraron que el perfil de los isótopos no coincidía con el que se encontraría si la creación de metano hubiera ocurrido debido al calor, la acidez o las reacciones catalíticas, pero hicieron coincidir los patrones esperados de la acción microbiana.

"Resulta que los microbios aeróbicos son excelentes para degradar los anillos en el carbón, pero los microbios anaeróbicos no tienen una buena forma de desarmar los anillos", dijo Lloyd. "Entonces, una de las únicas cosas que les queda por hacer a los anaerobios es cortar las porciones de metoxilo".

Estos grupos metoxilo liberados se convierten luego en metano. Pero, una vez que todos los radicales de metoxilo disponibles se separan de los anillos, los microbios no pueden llegar a nada más y la reacción se detiene y el pozo se seca.

"Lo realmente interesante es que estos microbios liberan enzimas para cortar el metoxilo", dijo Lloyd. "Degradan la estructura extracelularmente, lo que es limitante porque el carbón no es una solución y el microbio no puede llegar fácilmente a todas partes en la estructura del carbón".

Según los investigadores, el agotamiento de los grupos metoxilo en el carbón con el tiempo apunta a que el carbón en sí es el factor limitante en la producción de metano. Por lo tanto, agregar más microbios o nutrientes no producirá más metano y sería necesario otro enfoque.