O vazamento do Canyon Aliso, que começou em 23 de outubro, 2015 em uma instalação de armazenamento de gás natural SoCalGas e levou quase quatro meses para ligar, foi um dos maiores desastres ambientais da história dos EUA, desencadeando a evacuação de mais de 6, 800 famílias próximas.

A repentina inundação de gás natural - uma mistura principalmente de metano e etano - oferece aos cientistas uma oportunidade única de estudar como o meio ambiente responde. O metano é o segundo gás de efeito estufa mais prevalente depois do dióxido de carbono (CO2) e, como CO2, está aumentando rapidamente em concentração na atmosfera globalmente. Como tal, os cientistas estão interessados ​​em aprender mais sobre os mecanismos que a natureza já possui para lidar com as flutuações nos níveis de metano - bem como as limitações desses mecanismos.

"O vazamento do Aliso Canyon é um desastre, mas também é uma oportunidade para estudar este experimento incomum de perturbação ambiental, "diz Victoria Orphan, James Irvine Professor de Ciências Ambientais e Geobiologia na Caltech. Desde dezembro de 2015, A Orphan tem colaborado com a pesquisadora associada do Caltech, Patricia Tavormina, para estudar o crescimento e a composição das comunidades microbianas no solo ao redor da área afetada.

Aliso Canyon tem servido como uma instalação de armazenamento de gás natural por décadas. Em 1938, A Tidewater Associated Oil Company, de J. Paul Getty, descobriu um campo petrolífero ao norte do bairro de Porter Ranch, em Los Angeles, no noroeste do vale de San Fernando. A produção de petróleo atingiu o pico na década de 1950 com cerca de 118 poços ativos, em seguida, diminuiu gradualmente. Ainda restam cerca de 32 poços, mas a partir da década de 1970, a maior parte do campo de petróleo foi convertida em uma instalação de armazenamento de gás natural.

Geologicamente, como um campo de petróleo esgotado, Aliso Canyon é uma instalação ideal de armazenamento de gás natural. Com o óleo bombeado, o que resta é uma região de rocha porosa cerca de 9, 000 pés abaixo da superfície através da qual o gás pode fluir livremente, encimado por cume impermeável. É uma das maiores instalações desse tipo nos EUA, atingindo uma profundidade média de 9, 000 pés e capaz de armazenar 86 bilhões de pés cúbicos de gás natural. A SoCalGas compra gás natural de todo o país e o envia para o local, onde é injetado abaixo da pedra angular e na rocha porosa por meio de 115 poços de injeção de gás; quando necessário, o gás é bombeado de volta por esses conduítes. Durante o evento de vazamento, um desses poços, localizado a cerca de um quilômetro ao norte das casas em Porter Ranch, rompido a uma profundidade de cerca de 300 pés, acima do cume.

SoCalGas tentou vários "top kills" para tapar o vazamento, ou seja, injetar uma lama de lama e salmoura no poço na tentativa de obstruí-lo. O principal abate falhou, já que as altas pressões dentro da rocha porosa cheia de metano repetidamente estouraram o plugue novamente. O vazamento foi finalmente tapado em fevereiro de 2016, graças a um poço recém-construído que permitiu ao SoCalGas aliviar a pressão no poço danificado e tampar o vazamento permanentemente.

Anteriormente, Órfão e Tavormina, em colaboração com a Professora Samantha Joye da Universidade da Geórgia, estudou os efeitos do derramamento de óleo da Deepwater Horizon em 2010 - que liberou quase 5 milhões de barris de petróleo no Golfo do México, perto do delta do rio Mississippi - nas comunidades microbianas marinhas.

Agora eles querem saber se e como os micróbios nos solos do Aliso Canyon são capazes de sobreviver e se adaptar ao aumento repentino dos níveis locais de metano. Para fazer isso, eles primeiro coletam amostras de solo ao redor da cabeça do poço e dentro da comunidade próxima.

O processo de coleta de amostras no Aliso Canyon começa com baixa tecnologia. Os pesquisadores usam um tubo de cloreto de polivinila (PVC) com um metro de comprimento que foi dividido longitudinalmente e depois amarrado novamente. Eles martelam este cilindro oco no solo o máximo que pode (geralmente cerca de meio metro) e, em seguida, puxam-no para cima, separe as metades, e remova o solo de dentro. Até aqui, eles pegaram 63 núcleos de solo, cerca de 16 deles estão próximos à cabeça do poço. Eles prevêem que coletarão amostras pelo menos até fevereiro de 2017.

As amostras são levadas de volta para o laboratório Caltech da Orphan, onde são processados ​​e analisados.

"A primeira coisa que fazemos é procurar mudanças na população de microorganismos do solo. Se eu vir mudanças em toda a população ao longo do espaço ou do tempo, isso é uma indicação de que a população está respondendo ao gás - a população está sendo moldada, ou estruturado, pelo gás, "Tavormina diz.

Além de monitorar as mudanças demográficas da população microbiana, os pesquisadores contam fisicamente as espécies bacterianas mais promissoras - aquelas que parecem responder mais ao gás natural. Eles enumeram quantas de certas bactérias estão nessas amostras e cultivam bactérias específicas do solo e, em seguida, perguntam o que acontece quando os organismos são alimentados com diferentes componentes de gás natural, como metano.

Não é tão simples como dizer que toda mudança nos micróbios é impulsionada pelo metano, Contudo. Dependendo de sua fonte, o gás natural contém uma porcentagem variável de etano, o que também pode estar provocando mudanças nas comunidades microbianas.

Avançar, o processo que os micróbios usam para decompor o metano contém várias etapas, cada um dos quais afeta o ambiente de todos os outros micróbios na área imediata. Existem vários caminhos para quebrar o metano e convertê-lo em energia que os micróbios podem consumir. Em geral, a primeira etapa converte-o em metanol, quebrar o metanol produz formaldeído, e assim por diante. Os micróbios existem em comunidades heterogêneas complexas que frequentemente trabalham juntas para completar diferentes etapas do processo.

“Imagine dois microrganismos conversando:'Posso usar o seu formaldeído. Você continua metabolizando o metano, e eu cuidarei dessa etapa. ' Então se torna como uma linha de montagem, "Tavormina diz.

Micróbios que consomem metano, conhecidos como metanotróficos, faça isso usando uma enzima chamada metano monooxigenase particulada (pMMO). Medir os níveis de pMMO dá aos pesquisadores um proxy pelo qual eles podem estimar o número de metanotróficos em uma amostra. Como tal, quando Orphan e Tavormina analisaram as amostras de solo do Aliso Canyon, eles esperavam encontrar altos níveis de pMMO perto da explosão.

"A maioria dos solos tem algumas bactérias metanotróficas, mas estávamos recebendo apenas um sinal molecular fraco para pMMO, "Orphan diz." Você descobriria que quanto mais perto você chega da explosão de gás, você veria mais evidências de enriquecimento de metanotróficos, mas nós não, o que foi inesperado. "

Em vez de, eles descobriram um número crescente de uma espécie bacteriana incomum que não havia sido cultivada anteriormente em um laboratório. Este micróbio ainda sem nome usa uma versão diferente da enzima pMMO - aquela que é transportada pela bactéria dentro de um pedaço circular de DNA chamado plasmídeo. Os plasmídeos podem se reproduzir independentemente do resto do genoma bacteriano, tornando-os mais fáceis de serem compartilhados com outros organismos - tornando possível que esse micróbio esteja compartilhando os genes para processar o metano com outras espécies de micróbios.

"Estamos vendo novas espécies e grupos de microorganismos que não pensávamos consumir hidrocarbonetos, e descobrir que eles estão definitivamente envolvidos em metabolizá-lo, "Tavormina diz.

Abaixo da linha, compreender como os micróbios reagem e processam o metano pode ajudar a mitigar desastres futuros. Tavormina diz que não é muito rebuscado imaginar equipes de limpeza armadas com esteiras de solo cheias de micróbios metanotróficos respondendo a vazamentos.

Por enquanto, Orphan e Tavormina continuarão a estudar a resposta da natureza ao vazamento - e iluminar a capacidade aparentemente infinita dos micróbios de sobreviver e prosperar em quaisquer circunstâncias que enfrentem.

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