Ropa naftowa najczęściej kojarzona jest z przemysłem energetycznym, produkcją paliw oraz gospodarką surowcową. Przez wiele lat postrzegano ją wyłącznie jako nieożywioną mieszaninę chemiczną wykorzystywaną przez człowieka. Współczesne badania mikrobiologiczne pokazują jednak, że ropa naftowa nie jest środowiskiem martwym – przeciwnie, stanowi przestrzeń aktywności biologicznej licznych mikroorganizmów.
Aby zrozumieć to zjawisko, warto wyjaśnić, co to jest ekosystem. Ekosystem to układ obejmujący organizmy żywe oraz elementy środowiska nieożywionego, pomiędzy którymi zachodzą wzajemne oddziaływania i przepływ materii oraz energii. W takim ujęciu ekosystemem mogą być nie tylko lasy czy jeziora, lecz także środowiska ekstremalne. Złoża ropy naftowej spełniają te warunki – tworzą system składający się z ropy, wód złożowych oraz zasiedlających je mikroorganizmów, które pozostają w dynamicznej równowadze biogeochemicznej.
Ropa naftowa jako środowisko życia mikroorganizmów
Warunki panujące w złożach znacząco różnią się od tych występujących na powierzchni Ziemi. Wysokie ciśnienie, podwyższona temperatura, duże zasolenie oraz brak tlenu sprawiają, że środowisko to uznawane jest za ekstremalne. W takich warunkach rozwijają się głównie ekstremofile, czyli organizmy zdolne do funkcjonowania w skrajnych warunkach fizykochemicznych. Mikroorganizmy te tworzą autochtoniczną mikroflorę ropy naftowej.
Skład ropy naftowej a metabolizm drobnoustrojów
Istotnym czynnikiem umożliwiającym rozwój życia jest skład ropy naftowej. Ropa stanowi złożoną mieszaninę setek związków chemicznych. Główny składnik ropy naftowej to węglowodory alifatyczne i aromatyczne, uzupełnione przez żywice, asfalteny oraz związki zawierające siarkę, azot i tlen.
Choć wiele tych substancji wykazuje właściwości toksyczne, mikroorganizmy potrafią wykorzystywać je jako źródło energii i węgla. Dzięki temu życie faktycznie występuje w ropie naftowej, a drobnoustroje uczestniczą w procesach biodegradacji oraz przemianach geochemicznych zachodzących w złożach.
Mikroorganizmy zasiedlające złoża ropy
Ekosystem ropy naftowej opiera się na współdziałaniu kilku grup mikroorganizmów. Bakterie fermentacyjne inicjują rozkład związków organicznych do prostszych metabolitów. Następnie bakterie redukujące siarczany prowadzą dalsze etapy utleniania materii organicznej, często produkując siarkowodór.
Końcowy etap przemian realizują metanogeny – archeony wytwarzające metan z wodoru i dwutlenku węgla. Produkty metabolizmu jednych mikroorganizmów stają się substratem dla kolejnych, co tworzy funkcjonalny łańcuch troficzny typowy dla ekosystemów beztlenowych.
Biofilm bakteryjny w instalacjach przemysłowych
Mikroorganizmy obecne są nie tylko w naturalnych złożach, lecz także w infrastrukturze wydobywczej. Podczas wydobycia i transportu ropy naftowej kolonizują powierzchnie techniczne, tworząc biofilm. Odpowiadając na pytanie, co to jest biofilm, można określić go jako zorganizowaną strukturę komórek mikroorganizmów otoczonych substancją ochronną.
Powstający biofilm bakteryjny zwiększa odporność drobnoustrojów na czynniki środowiskowe, ale jednocześnie powoduje biokorozję instalacji i utrudnienia technologiczne podczas transportu paliw.
Ropa naftowa jako dynamiczny ekosystem
Badania mikrobiologiczne wskazują, że ropa, wody złożowe oraz mikroorganizmy tworzą układ pozostający w stanie dynamicznej równowagi. Mikroorganizmy aktywnie modyfikują środowisko poprzez produkty swojego metabolizmu, wpływając na skład chemiczny ropy i przebieg procesów geochemicznych.
W rezultacie ropa naftowa powinna być postrzegana nie tylko jako surowiec energetyczny, lecz także jako unikalny ekosystem mikrobiologiczny, w którym niewidzialne społeczności drobnoustrojów odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu całego systemu.
Julia Siemieniec, ekspertka branży Natural Resources w SGS Polska
Źródło: Dorota Wolicka, kwiecień 2010, Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Warszawa ROK LXVI „Mikroorganizmy występujące w ropie naftowej i w wodach złożowych”.
