PL220307B1 - Sposób identyfikacji stymulatora, który zwiększa biogeniczne wytwarzanie metanu w formacji węglowodoronośnej, sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu w formacji węglowodoronośnej i sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu z węgla kopalnego - Google Patents
Sposób identyfikacji stymulatora, który zwiększa biogeniczne wytwarzanie metanu w formacji węglowodoronośnej, sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu w formacji węglowodoronośnej i sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu z węgla kopalnegoInfo
- Publication number
- PL220307B1 PL220307B1 PL393466A PL39346609A PL220307B1 PL 220307 B1 PL220307 B1 PL 220307B1 PL 393466 A PL393466 A PL 393466A PL 39346609 A PL39346609 A PL 39346609A PL 220307 B1 PL220307 B1 PL 220307B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- microorganisms
- methane
- hydrocarbon
- coal
- enzyme
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 335
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 93
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 title claims abstract description 93
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 title description 9
- 239000011435 rock Substances 0.000 title description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 79
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 78
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 76
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 76
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 73
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000037361 pathway Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 150000007523 nucleic acids Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims abstract description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 178
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 claims description 74
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 claims description 74
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 74
- 125000003147 glycosyl group Chemical group 0.000 claims description 65
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 55
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 39
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- -1 etherases Proteins 0.000 claims description 31
- 108010028143 Dioxygenases Proteins 0.000 claims description 30
- 102000016680 Dioxygenases Human genes 0.000 claims description 30
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 20
- 102000004020 Oxygenases Human genes 0.000 claims description 19
- 108090000417 Oxygenases Proteins 0.000 claims description 19
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 claims description 19
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 claims description 18
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 17
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 claims description 16
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 16
- 108010074633 Mixed Function Oxygenases Proteins 0.000 claims description 14
- 102000008109 Mixed Function Oxygenases Human genes 0.000 claims description 14
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 14
- 241000203069 Archaea Species 0.000 claims description 12
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- 241000605716 Desulfovibrio Species 0.000 claims description 10
- 241000203024 Acholeplasma Species 0.000 claims description 9
- 241000605809 Desulfuromonas Species 0.000 claims description 9
- 241000205017 Methanolobus Species 0.000 claims description 9
- 108090000371 Esterases Proteins 0.000 claims description 8
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 241000863392 Pelobacter Species 0.000 claims description 8
- 241000589973 Spirochaeta Species 0.000 claims description 8
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 claims description 8
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 241001135163 Arcobacter Species 0.000 claims description 7
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 claims description 7
- 108010020056 Hydrogenase Proteins 0.000 claims description 7
- 241001233112 Methanocalculus Species 0.000 claims description 7
- 241000580834 Sulfurospirillum Species 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 108010056856 methyl coenzyme M methylreductase Proteins 0.000 claims description 7
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 claims description 6
- 241000186811 Erysipelothrix Species 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 claims description 6
- 108700020962 Peroxidase Proteins 0.000 claims description 6
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 claims description 6
- 241001464942 Thauera Species 0.000 claims description 6
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims description 6
- 108010025188 Alcohol oxidase Proteins 0.000 claims description 5
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 claims description 5
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 claims description 5
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 claims description 5
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 claims description 5
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 claims description 5
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 108091007187 Reductases Proteins 0.000 claims description 5
- 108060008724 Tyrosinase Proteins 0.000 claims description 5
- 102000003425 Tyrosinase Human genes 0.000 claims description 5
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 claims description 5
- 229940025131 amylases Drugs 0.000 claims description 5
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims description 5
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 5
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 5
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims description 5
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 108010020943 Nitrogenase Proteins 0.000 claims description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000009395 breeding Methods 0.000 claims description 4
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 claims description 4
- 241000721720 Magnetospirillum Species 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000384 rearing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 23
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 21
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 20
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 20
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 19
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 19
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 15
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 108010038196 saccharide-binding proteins Proteins 0.000 description 12
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 11
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 11
- 210000004899 c-terminal region Anatomy 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 9
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 9
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 9
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 108010004964 Tetrahydromethanopterin S-methyltransferase Proteins 0.000 description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 7
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 7
- 108020004465 16S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 6
- QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N Dimethyl sulfide Chemical compound CSC QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 description 6
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 6
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108010080972 Catechol 2,3-dioxygenase Proteins 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 5
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 5
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 5
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 5
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108010061397 Ammonia monooxygenase Proteins 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 102100026189 Beta-galactosidase Human genes 0.000 description 4
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 4
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000204652 Thermotoga Species 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 description 4
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 4
- 230000000640 hydroxylating effect Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N o-dihydroxy-benzene Natural products OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 4
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 4
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 4
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 4
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 4
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000726110 Azoarcus Species 0.000 description 3
- 241001112695 Clostridiales Species 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 3
- 241000205276 Methanosarcina Species 0.000 description 3
- 241000205011 Methanothrix Species 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000589774 Pseudomonas sp. Species 0.000 description 3
- 102000004879 Racemases and epimerases Human genes 0.000 description 3
- 108090001066 Racemases and epimerases Proteins 0.000 description 3
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 3
- 238000012300 Sequence Analysis Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 108010044879 alpha-L-rhamnosidase Proteins 0.000 description 3
- 108010084650 alpha-N-arabinofuranosidase Proteins 0.000 description 3
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 229960002433 cysteine Drugs 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 230000009088 enzymatic function Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 3
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000012139 lysis buffer Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 3
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- FGMRHOCVEPGURB-UHFFFAOYSA-N methyl-CoM Chemical compound CSCCS(O)(=O)=O FGMRHOCVEPGURB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 2
- HIXDQWDOVZUNNA-UHFFFAOYSA-N 2-(3,4-dimethoxyphenyl)-5-hydroxy-7-methoxychromen-4-one Chemical compound C=1C(OC)=CC(O)=C(C(C=2)=O)C=1OC=2C1=CC=C(OC)C(OC)=C1 HIXDQWDOVZUNNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 4-aminobenzoic acid Chemical compound NC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000590020 Achromobacter Species 0.000 description 2
- 241000607534 Aeromonas Species 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- 108020002663 Aldehyde Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- 102000005369 Aldehyde Dehydrogenase Human genes 0.000 description 2
- 102000008775 Alpha-amylase, C-terminal domains Human genes 0.000 description 2
- 108050000624 Alpha-amylase, C-terminal domains Proteins 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 241001312727 Azospira Species 0.000 description 2
- 241000692822 Bacteroidales Species 0.000 description 2
- 241000589171 Bradyrhizobium sp. Species 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000121248 Candidatus Magnetobacterium Species 0.000 description 2
- 108010066997 Catechol 1,2-dioxygenase Proteins 0.000 description 2
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010015742 Cytochrome P-450 Enzyme System Proteins 0.000 description 2
- 102000003849 Cytochrome P450 Human genes 0.000 description 2
- 101710156809 DNA ligase B Proteins 0.000 description 2
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- 241000188738 Desulfurococcales Species 0.000 description 2
- 241000863390 Dictyoglomus Species 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000030513 Homogentisate 1,2-Dioxygenase Human genes 0.000 description 2
- 108700023439 Homogentisate 1,2-dioxygenases Proteins 0.000 description 2
- 108010042653 IgA receptor Proteins 0.000 description 2
- 102000004195 Isomerases Human genes 0.000 description 2
- 108090000769 Isomerases Proteins 0.000 description 2
- 108010090665 Mannosyl-Glycoprotein Endo-beta-N-Acetylglucosaminidase Proteins 0.000 description 2
- 241000203067 Methanobacteriales Species 0.000 description 2
- 241000202974 Methanobacterium Species 0.000 description 2
- 241000203361 Methanococcales Species 0.000 description 2
- 241000959683 Methanopyrales Species 0.000 description 2
- 241000205274 Methanosarcina mazei Species 0.000 description 2
- 241001302035 Methanothermobacter Species 0.000 description 2
- PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N Niacin Chemical compound OC(=O)C1=CC=CN=C1 PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001078793 Niastella Species 0.000 description 2
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 2
- 241001135648 Petrotoga Species 0.000 description 2
- 241000589963 Planctomycetaceae Species 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100034014 Prolyl 3-hydroxylase 3 Human genes 0.000 description 2
- 241001161494 Proteiniphilum Species 0.000 description 2
- 241000192142 Proteobacteria Species 0.000 description 2
- 241000514830 Pseudomonas entomophila L48 Species 0.000 description 2
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 108010055016 Rec A Recombinases Proteins 0.000 description 2
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 2
- 241000095588 Ruminococcaceae Species 0.000 description 2
- 241001063963 Smithella Species 0.000 description 2
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 2
- 241001234687 Thermacetogenium Species 0.000 description 2
- 241001673931 Thermacetogenium phaeum Species 0.000 description 2
- 241001135707 Thermodesulfovibrio Species 0.000 description 2
- 241001074901 Thermoprotei Species 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- ZSLZBFCDCINBPY-ZSJPKINUSA-N acetyl-CoA Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 ZSLZBFCDCINBPY-ZSJPKINUSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 2
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 description 2
- 230000009604 anaerobic growth Effects 0.000 description 2
- 230000004099 anaerobic respiration Effects 0.000 description 2
- 210000004436 artificial bacterial chromosome Anatomy 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010047754 beta-Glucosidase Proteins 0.000 description 2
- 102000006995 beta-Glucosidase Human genes 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000001465 calcium Nutrition 0.000 description 2
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 108010031234 carbon monoxide dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 2
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 2
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 230000009483 enzymatic pathway Effects 0.000 description 2
- 210000003527 eukaryotic cell Anatomy 0.000 description 2
- 108010092470 extradiol dioxygenase Proteins 0.000 description 2
- OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N folic acid Chemical compound C=1N=C2NC(N)=NC(=O)C2=NC=1CNC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 2
- 108010001852 formylmethanofuran-tetrahydromethanopterin formyltransferase Proteins 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- QPJVMBTYPHYUOC-UHFFFAOYSA-N methyl benzoate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1 QPJVMBTYPHYUOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 108020003068 nitronate monooxygenase Proteins 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 108010027388 phenol 2-monooxygenase Proteins 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- LXNHXLLTXMVWPM-UHFFFAOYSA-N pyridoxine Chemical compound CC1=NC=C(CO)C(CO)=C1O LXNHXLLTXMVWPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- ATHGHQPFGPMSJY-UHFFFAOYSA-N spermidine Chemical compound NCCCCNCCCN ATHGHQPFGPMSJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 2
- XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N taurine Chemical compound NCCS(O)(=O)=O XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N thiamine Chemical compound CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- HPZYZCJGDXFYBY-UHFFFAOYSA-N (2,3-dihydroxyphenyl) propanoate Chemical compound CCC(=O)OC1=CC=CC(O)=C1O HPZYZCJGDXFYBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N (D)-(+)-Pantothenic acid Chemical compound OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(O)=O GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N 0.000 description 1
- IWYDHOAUDWTVEP-ZETCQYMHSA-N (S)-mandelic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)C1=CC=CC=C1 IWYDHOAUDWTVEP-ZETCQYMHSA-N 0.000 description 1
- WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M .beta-Phenylacrylic acid Natural products [O-]C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M 0.000 description 1
- 150000005206 1,2-dihydroxybenzenes Chemical class 0.000 description 1
- JSZOAYXJRCEYSX-UHFFFAOYSA-N 1-nitropropane Chemical compound CCC[N+]([O-])=O JSZOAYXJRCEYSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010053957 2,4-dichlorophenoxyacetate-alpha-ketoglutarate dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- DHCUIDTZCMREHG-UHFFFAOYSA-N 2-(carboxymethyl)-5-oxo-2,5-dihydro-2-furoic acid Chemical compound OC(=O)CC1(C(O)=O)OC(=O)C=C1 DHCUIDTZCMREHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010043754 2-phosphosulfolactate phosphatase Proteins 0.000 description 1
- SJSOFNCYXJUNBT-UHFFFAOYSA-N 3,4,5-trimethoxybenzoic acid Chemical compound COC1=CC(C(O)=O)=CC(OC)=C1OC SJSOFNCYXJUNBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010072768 3-hydroxyanthranilate 3,4-dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 102000014382 3-hydroxyanthranilic acid dioxygenases Human genes 0.000 description 1
- 108010003055 3-phenylpropionate dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 108010068327 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 102100028626 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase Human genes 0.000 description 1
- 108091006112 ATPases Proteins 0.000 description 1
- 241001468161 Acetobacterium Species 0.000 description 1
- 241000245942 Acetomicrobium Species 0.000 description 1
- 108010055851 Acetylglucosaminidase Proteins 0.000 description 1
- 241000589291 Acinetobacter Species 0.000 description 1
- 102000057290 Adenosine Triphosphatases Human genes 0.000 description 1
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- 241000611272 Alcanivorax Species 0.000 description 1
- 241001149240 Alkaliphilus metalliredigens QYMF Species 0.000 description 1
- 108700023205 Allophanate hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 229920000310 Alpha glucan Polymers 0.000 description 1
- 241001629581 Anaerosinus Species 0.000 description 1
- 241001558988 Anaerovorax Species 0.000 description 1
- 241000092810 Aquimonas Species 0.000 description 1
- 241001120493 Arene Species 0.000 description 1
- 241001148573 Azoarcus sp. Species 0.000 description 1
- 241001312730 Azonexus Species 0.000 description 1
- 241001112741 Bacillaceae Species 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 101000758783 Bacillus subtilis (strain 168) Probable 4-hydroxyphenylacetate 3-monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- 101100309697 Bacillus subtilis (strain 168) gmuE gene Proteins 0.000 description 1
- 241000605059 Bacteroidetes Species 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 241001135755 Betaproteobacteria Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000555281 Brevibacillus Species 0.000 description 1
- 241001453380 Burkholderia Species 0.000 description 1
- 241001604116 Burkholderia mallei NCTC 10247 Species 0.000 description 1
- 241001604141 Burkholderia pseudomallei 1710b Species 0.000 description 1
- 241001604148 Burkholderia pseudomallei 668 Species 0.000 description 1
- 241000605902 Butyrivibrio Species 0.000 description 1
- 101150030566 CCS1 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000178335 Caldicellulosiruptor saccharolyticus Species 0.000 description 1
- 108010051152 Carboxylesterase Proteins 0.000 description 1
- 102000013392 Carboxylesterase Human genes 0.000 description 1
- 241000907319 Carnimonas Species 0.000 description 1
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102100035882 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 241000999914 Chromobacterium violaceum ATCC 12472 Species 0.000 description 1
- 241000611330 Chryseobacterium Species 0.000 description 1
- 241000238855 Chrysiogenes Species 0.000 description 1
- WBYWAXJHAXSJNI-SREVYHEPSA-N Cinnamic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-SREVYHEPSA-N 0.000 description 1
- 241000588923 Citrobacter Species 0.000 description 1
- 241001112696 Clostridia Species 0.000 description 1
- 108700010070 Codon Usage Proteins 0.000 description 1
- 101100332461 Coffea arabica DXMT2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000971513 Coprothermobacter Species 0.000 description 1
- AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N D-Lyxoflavin Natural products OCC(O)C(O)C(O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710166865 DOPA 4,5-dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 241001245615 Dechloromonas Species 0.000 description 1
- 241000059188 Dechloromonas aromatica RCB Species 0.000 description 1
- 241001425580 Deferribacteraceae Species 0.000 description 1
- 102100037840 Dehydrogenase/reductase SDR family member 2, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 241001600129 Delftia Species 0.000 description 1
- 241001135761 Deltaproteobacteria Species 0.000 description 1
- 241000383790 Desulfococcus oleovorans Hxd3 Species 0.000 description 1
- 241000205646 Devosia Species 0.000 description 1
- 102100036495 Di-N-acetylchitobiase Human genes 0.000 description 1
- 241000024397 Dysgonomonas Species 0.000 description 1
- 241000588914 Enterobacter Species 0.000 description 1
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 1
- 101710116650 FAD-dependent monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- 102000002686 Formate-Tetrahydrofolate Ligase Human genes 0.000 description 1
- 108010080982 Formate-tetrahydrofolate ligase Proteins 0.000 description 1
- 241000192128 Gammaproteobacteria Species 0.000 description 1
- 241000626621 Geobacillus Species 0.000 description 1
- 101000866605 Geobacillus sp. (strain PA-9) 4-hydroxyphenylacetate 3-monooxygenase oxygenase component Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 108010056771 Glucosidases Proteins 0.000 description 1
- 102000004366 Glucosidases Human genes 0.000 description 1
- 102000010477 Glutathione S-transferase, N-terminal Human genes 0.000 description 1
- 108050001973 Glutathione S-transferase, N-terminal Proteins 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 description 1
- 241000206596 Halomonas Species 0.000 description 1
- 241001252021 Halovibrio Species 0.000 description 1
- 108010003272 Hyaluronate lyase Proteins 0.000 description 1
- 102000001974 Hyaluronidases Human genes 0.000 description 1
- 241001261605 Hyphomonas polymorpha Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 108010028688 Isoamylase Proteins 0.000 description 1
- 241000256602 Isoptera Species 0.000 description 1
- 241001112383 Jannaschia sp. Species 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000402692 Leptospira borgpetersenii serovar Hardjo-bovis Species 0.000 description 1
- 108010036940 Levansucrase Proteins 0.000 description 1
- 241001549253 Levilinea Species 0.000 description 1
- 108010054320 Lignin peroxidase Proteins 0.000 description 1
- 101710158871 Luciferase-like monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- 101000783811 Magnaporthe oryzae (strain 70-15 / ATCC MYA-4617 / FGSC 8958) Jasmonate monooxygenase ABM Proteins 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010059896 Manganese peroxidase Proteins 0.000 description 1
- 241000206589 Marinobacter Species 0.000 description 1
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 1
- 102000003939 Membrane transport proteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000301 Membrane transport proteins Proteins 0.000 description 1
- 108010063312 Metalloproteins Proteins 0.000 description 1
- 102000010750 Metalloproteins Human genes 0.000 description 1
- 241001644379 Methanocalculus pumilus Species 0.000 description 1
- 241000204999 Methanococcoides Species 0.000 description 1
- 241001148031 Methanococcoides burtonii Species 0.000 description 1
- 241000205026 Methanococcoides methylutens Species 0.000 description 1
- 241001621918 Methanofollis Species 0.000 description 1
- 241000203006 Methanohalophilus Species 0.000 description 1
- 241000499062 Methanohalophilus euhalobius Species 0.000 description 1
- 241000203004 Methanohalophilus mahii Species 0.000 description 1
- 241001515935 Methanolobus oregonensis Species 0.000 description 1
- 241001515932 Methanolobus taylorii Species 0.000 description 1
- 241000205014 Methanolobus tindarius Species 0.000 description 1
- 241001515933 Methanolobus vulcani Species 0.000 description 1
- 241001450794 Methanomethylovorans Species 0.000 description 1
- 241001450793 Methanomethylovorans hollandica Species 0.000 description 1
- 241000203404 Methanomicrobiales Species 0.000 description 1
- 241000205284 Methanosarcina acetivorans Species 0.000 description 1
- 241000205275 Methanosarcina barkeri Species 0.000 description 1
- 241001515938 Methanosarcina siciliae Species 0.000 description 1
- 241000205290 Methanosarcina thermophila Species 0.000 description 1
- 241000204677 Methanosphaera Species 0.000 description 1
- 241000781379 Methanosphaera cuniculi Species 0.000 description 1
- 241000204676 Methanosphaera stadtmanae Species 0.000 description 1
- 241000205003 Methanothrix thermoacetophila Species 0.000 description 1
- 108010037361 Methenyltetrahydromethanopterin cyclohydrolase Proteins 0.000 description 1
- 108050009182 Methyl-coenzyme M reductase, protein C Proteins 0.000 description 1
- 241000082433 Methylobacillus flagellatus KT Species 0.000 description 1
- 241001655327 Micrococcales Species 0.000 description 1
- 241000187488 Mycobacterium sp. Species 0.000 description 1
- OVBPIULPVIDEAO-UHFFFAOYSA-N N-Pteroyl-L-glutaminsaeure Natural products C=1N=C2NC(N)=NC(=O)C2=NC=1CNC1=CC=C(C(=O)NC(CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 OVBPIULPVIDEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710128228 O-methyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 101710116435 Outer membrane protein Proteins 0.000 description 1
- 102000014386 PA14 domains Human genes 0.000 description 1
- 108050003408 PA14 domains Proteins 0.000 description 1
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 1
- 241000179039 Paenibacillus Species 0.000 description 1
- 241000740708 Paludibacter Species 0.000 description 1
- 241000315730 Pannonibacter Species 0.000 description 1
- 241000160321 Parabacteroides Species 0.000 description 1
- 241000601272 Parvibaculum lavamentivorans DS-1 Species 0.000 description 1
- 108010029182 Pectin lyase Proteins 0.000 description 1
- 241001112694 Peptococcaceae Species 0.000 description 1
- 108090000608 Phosphoric Monoester Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 102000004160 Phosphoric Monoester Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 102100039421 Phytanoyl-CoA dioxygenase, peroxisomal Human genes 0.000 description 1
- 101710143274 Phytanoyl-CoA dioxygenase, peroxisomal Proteins 0.000 description 1
- 102000003927 Phytanoyl-CoA dioxygenases Human genes 0.000 description 1
- 108090000345 Phytanoyl-CoA dioxygenases Proteins 0.000 description 1
- 241001430313 Propionibacteriaceae Species 0.000 description 1
- 101710188053 Protein D Proteins 0.000 description 1
- 108010016080 Protocatechuate-3,4-Dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 241001240958 Pseudomonas aeruginosa PAO1 Species 0.000 description 1
- 241000948012 Pseudomonas mendocina ymp Species 0.000 description 1
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 description 1
- 241000232299 Ralstonia Species 0.000 description 1
- 101710132893 Resolvase Proteins 0.000 description 1
- 241000191025 Rhodobacter Species 0.000 description 1
- 101000803226 Rhodococcus globerulus Biphenyl-2,3-diol 1,2-dioxygenase 3 Proteins 0.000 description 1
- 241000190932 Rhodopseudomonas Species 0.000 description 1
- 241001662468 Rubrobacteraceae Species 0.000 description 1
- QAXCLVRLDARCAH-UHFFFAOYSA-N SC(CCCCCC)S(=O)(=O)O Chemical compound SC(CCCCCC)S(=O)(=O)O QAXCLVRLDARCAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091077843 SUN family Proteins 0.000 description 1
- 101100341123 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) IRA2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100460203 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) new2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000607720 Serratia Species 0.000 description 1
- 241000863430 Shewanella Species 0.000 description 1
- 244000166071 Shorea robusta Species 0.000 description 1
- 235000015076 Shorea robusta Nutrition 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000589971 Spirochaetaceae Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 102000019197 Superoxide Dismutase Human genes 0.000 description 1
- 108010012715 Superoxide dismutase Proteins 0.000 description 1
- 241000606017 Syntrophomonas Species 0.000 description 1
- 241000425108 Thalassospira Species 0.000 description 1
- 241001137870 Thermoanaerobacterium Species 0.000 description 1
- 241001133209 Thermosediminibacter Species 0.000 description 1
- 241000605118 Thiobacillus Species 0.000 description 1
- 102100036407 Thioredoxin Human genes 0.000 description 1
- 241000694893 Tistrella Species 0.000 description 1
- 241000694894 Tistrella mobilis Species 0.000 description 1
- 108010075474 Toluene dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 102000004357 Transferases Human genes 0.000 description 1
- 108090000992 Transferases Proteins 0.000 description 1
- 239000007984 Tris EDTA buffer Substances 0.000 description 1
- 101710136122 Tryptophan 2,3-dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 102000057288 Tryptophan 2,3-dioxygenases Human genes 0.000 description 1
- 241000607598 Vibrio Species 0.000 description 1
- 241000607343 Vibrio cholerae O1 biovar El Tor Species 0.000 description 1
- 241000607272 Vibrio parahaemolyticus Species 0.000 description 1
- 229930003779 Vitamin B12 Natural products 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- 230000009603 aerobic growth Effects 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005233 alkylalcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 102000019199 alpha-Mannosidase Human genes 0.000 description 1
- 108010012864 alpha-Mannosidase Proteins 0.000 description 1
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 229960004050 aminobenzoic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N arsenous acid Chemical class O[As](O)O GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000028848 arylesterase Human genes 0.000 description 1
- 108010009043 arylesterase Proteins 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001558 benzoic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 108010051210 beta-Fructofuranosidase Proteins 0.000 description 1
- 108010085377 beta-N-Acetylhexosaminidases Proteins 0.000 description 1
- 102000007478 beta-N-Acetylhexosaminidases Human genes 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 1
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 1
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 description 1
- YKOQAAJBYBTSBS-UHFFFAOYSA-N biphenyl-2,3-diol Chemical compound OC1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1O YKOQAAJBYBTSBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010083912 bleomycin N-acetyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 239000005420 bog Substances 0.000 description 1
- OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N butane-2,3-diol Chemical compound CC(O)C(C)O OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 101150104736 ccsB gene Proteins 0.000 description 1
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 108010050949 chitinase C Proteins 0.000 description 1
- 108010075269 chlorate reductase Proteins 0.000 description 1
- 108010055547 chlorite dismutase Proteins 0.000 description 1
- YTRQFSDWAXHJCC-UHFFFAOYSA-N chloroform;phenol Chemical compound ClC(Cl)Cl.OC1=CC=CC=C1 YTRQFSDWAXHJCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013985 cinnamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229930016911 cinnamic acid Natural products 0.000 description 1
- 239000013599 cloning vector Substances 0.000 description 1
- AGVAZMGAQJOSFJ-WZHZPDAFSA-M cobalt(2+);[(2r,3s,4r,5s)-5-(5,6-dimethylbenzimidazol-1-yl)-4-hydroxy-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] [(2r)-1-[3-[(1r,2r,3r,4z,7s,9z,12s,13s,14z,17s,18s,19r)-2,13,18-tris(2-amino-2-oxoethyl)-7,12,17-tris(3-amino-3-oxopropyl)-3,5,8,8,13,15,18,19-octamethyl-2 Chemical compound [Co+2].N#[C-].[N-]([C@@H]1[C@H](CC(N)=O)[C@@]2(C)CCC(=O)NC[C@@H](C)OP(O)(=O)O[C@H]3[C@H]([C@H](O[C@@H]3CO)N3C4=CC(C)=C(C)C=C4N=C3)O)\C2=C(C)/C([C@H](C\2(C)C)CCC(N)=O)=N/C/2=C\C([C@H]([C@@]/2(CC(N)=O)C)CCC(N)=O)=N\C\2=C(C)/C2=N[C@]1(C)[C@@](C)(CC(N)=O)[C@@H]2CCC(N)=O AGVAZMGAQJOSFJ-WZHZPDAFSA-M 0.000 description 1
- ZNEWHQLOPFWXOF-UHFFFAOYSA-N coenzyme M Chemical compound OS(=O)(=O)CCS ZNEWHQLOPFWXOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEHSZWRGPHDXJO-ALELSXGZSA-N coenzyme f420 Chemical compound OC(=O)CC[C@@H](C(O)=O)NC(=O)CC[C@H](C(O)=O)NC(=O)[C@@H](C)O[P@@](O)(=O)OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CN1C2=CC(O)=CC=C2C=C2C1=NC(=O)NC2=O GEHSZWRGPHDXJO-ALELSXGZSA-N 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010058646 cyclohexanone oxygenase Proteins 0.000 description 1
- 230000017858 demethylation Effects 0.000 description 1
- 238000010520 demethylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000006471 dimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004141 diterpene derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 108010005535 ethylbenzene dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 108010055265 exo-1,6-alpha-glucosidase Proteins 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 235000019152 folic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960000304 folic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011724 folic acid Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000002825 functional assay Methods 0.000 description 1
- 238000001502 gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 235000003869 genetically modified organism Nutrition 0.000 description 1
- 238000012268 genome sequencing Methods 0.000 description 1
- 238000011331 genomic analysis Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 description 1
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 description 1
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 description 1
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003403 homoacetogenic effect Effects 0.000 description 1
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 1
- 229960002773 hyaluronidase Drugs 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 108020004201 indoleamine 2,3-dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 102000006639 indoleamine 2,3-dioxygenase Human genes 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000001573 invertase Substances 0.000 description 1
- 235000011073 invertase Nutrition 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 230000002479 lignolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 108010009977 methane monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- 229940095102 methyl benzoate Drugs 0.000 description 1
- 108010050441 methyl coenzyme M reductase Proteins 0.000 description 1
- WBYWAXJHAXSJNI-UHFFFAOYSA-N methyl p-hydroxycinnamate Natural products OC(=O)C=CC1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003956 methylamines Chemical class 0.000 description 1
- 108010072855 methylenetetrahydromethanopterin dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007003 mineral medium Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000001968 nicotinic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960003512 nicotinic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000000972 organotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007248 oxidative elimination reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-NJFSPNSNSA-N oxygen-18 atom Chemical compound [18O] QVGXLLKOCUKJST-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 229940014662 pantothenate Drugs 0.000 description 1
- 235000019161 pantothenic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011713 pantothenic acid Substances 0.000 description 1
- 108020004410 pectinesterase Proteins 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007965 phenolic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- CMPQUABWPXYYSH-UHFFFAOYSA-N phenyl phosphate Chemical compound OP(O)(=O)OC1=CC=CC=C1 CMPQUABWPXYYSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 108010045801 polysaccharide deacetylase Proteins 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- KOUKXHPPRFNWPP-UHFFFAOYSA-N pyrazine-2,5-dicarboxylic acid;hydrate Chemical compound O.OC(=O)C1=CN=C(C(O)=O)C=N1 KOUKXHPPRFNWPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008160 pyridoxine Nutrition 0.000 description 1
- 239000011677 pyridoxine Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000011506 response to oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 235000019192 riboflavin Nutrition 0.000 description 1
- 229960002477 riboflavin Drugs 0.000 description 1
- 239000002151 riboflavin Substances 0.000 description 1
- 238000003385 ring cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 108060007223 rubredoxin Proteins 0.000 description 1
- NRJQGHHZMSOUEN-HZLKACBZSA-N s-[2-[3-[[(2r)-4-[[[(2r,3s,4r,5r)-5-(6-aminopurin-9-yl)-4-hydroxy-3-phosphonooxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-hydroxyphosphoryl]oxy-2-hydroxy-3,3-dimethylbutanoyl]amino]propanoylamino]ethyl] (3s,7r,11r)-3,7,11,15-tetramethylhexadecanethioate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)C[C@@H](C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 NRJQGHHZMSOUEN-HZLKACBZSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229940063673 spermidine Drugs 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 229960003080 taurine Drugs 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000476 thermogenic effect Effects 0.000 description 1
- 235000019157 thiamine Nutrition 0.000 description 1
- 239000011721 thiamine Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 108060008226 thioredoxin Proteins 0.000 description 1
- 229940094937 thioredoxin Drugs 0.000 description 1
- 108010005809 toluene-4-monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- YDRSQRPHLBEPTP-UHFFFAOYSA-N trans-Benzolglykol Natural products OC1C=CC=CC1O YDRSQRPHLBEPTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000005829 trimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
- 241001099134 unclassified Bacillus Species 0.000 description 1
- 241000344485 unclassified Bacteroidales Species 0.000 description 1
- 241001423434 unclassified Enterobacteriaceae Species 0.000 description 1
- 241001277910 unclassified Rhodocyclaceae Species 0.000 description 1
- 241000043010 unclassified Rikenellaceae Species 0.000 description 1
- 241000131979 unclassified Sphingomonadaceae Species 0.000 description 1
- 241001423442 unclassified Xanthomonadaceae Species 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 235000019163 vitamin B12 Nutrition 0.000 description 1
- 239000011715 vitamin B12 Substances 0.000 description 1
- 229940011671 vitamin b6 Drugs 0.000 description 1
- 101150010226 ydhR gene Proteins 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/006—Production of coal-bed methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
- C09K8/582—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of bacteria
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
- C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
- C12P5/023—Methane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Niniejszy wynalazek dotyczy sposobów identyfikacji stymulantów do biogenicznego wytwarzania metanu w formacjach węglowodoronośnych. Sposoby obejmują zastosowanie informacji o sekwencji kwasu nukleinowego w celu określenia produktów genów, które stanowią enzymy z różnych szlaków zaangażowanych w przemianie węglowodorów w metan. Enzymy i stymulanty zidentyfikowane sposobami według wynalazku mogą być stosowane w sposobach wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu, na przykład przez dodanie do pokładów węgla lub odwiertów metanowych w złożach węgla.
Description
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób identyfikacji stymulatora, który zwiększa biogeniczne wytwarzanie metanu w formacji węglowodoronośnej, a także sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu w formacji węglowodoronośnej i sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu z węgla kopalnego.
Niniejsze zgłoszenie dotyczy ogólnie molekularnej charakterystyki lokalnych mikroorganizmów wytwarzających metan i ich określonych zespołów w formacjach węglowodoronośnych, takich jak pokłady węgla, a w szczególności analizy danych genomu środowiskowego takich mikroorganizmów i wykorzystania takich danych i mikroorganizmów do wzmagania przemiany i uzyskiwania metanu przy użyciu stymulantów zidentyfikowanych przez określenie obecności enzymów w szlakach zaangażowanych w przemianę węglowodoru w metan.
Metan ze złóż węgla (CBM) jest źródłem naturalnego gazu wytwarzanego zarówno biologicznie lub termogenicznie w złożach węgla. Biogeniczne wytwarzanie CBM jest wynikiem metabolizmu mikroorganizmów i rozkładu węgla z następującym przepływem elektronów pomiędzy wieloma populacjami mikroorganizmów. Termogeniczne wytwarzanie CBM jest wynikiem rozkładu termicznego osadów materii organicznych lub ropy, przejawiającego się następnie uwęgleniem, gdy temperatura wzrasta powyżej poziomu, w którym mogą przeżyć mikroorganizmy wytwarzające metan. W złożach węgla ciśnienie leżących powyżej skał i otaczającej wody powoduje wiązanie się CBM z powierzchnią węgla i absorpcję wolnego gazu do wnętrza stałej matrycy węgla poprzez mikropory i płaszczyzny łupliwości (naturalne spękania węgla), jako gaz rozpuszczony w wodzie, jako gaz zaadsorbowany, utrzymywany przez przyciąganie cząsteczkowe na powierzchni macerałów (składników organicznych tworzących bryłę węgla), mikropory i płaszczyzny łupliwości węgla, oraz jako gaz zaabsorbowany do wnętrza struktury cząsteczkowej węgla.
Węgiel jest skałą osadową o różnych stopniach przepuszczalności, przy czym metan gromadzi się przede wszystkim w płaszczyznach łupliwości węgla. Te spękania węgla są głównymi kanałami umożliwiającymi przepływ CBM. W celu wydobycia CBM w złożu węgla wierci się otwór z obudową stalową, który pozwala obniżyć ciśnienie, dzięki połączeniu z powierzchnią lub odpompowanie małych ilości wody ze złoża węgla (odwodnienie). CBM ma bardzo małą rozpuszczalność w wodzie i z łatwością wydziela się w miarę spadku ciśnienia, pozwalając na odprowadzenie go rurami z odwiertu, oddzielnie od wody. Następnie CBM jest przesyłany do stacji sprężania i do rurociągów gazu naturalnego.
CBM stanowi znaczącą część gazu naturalnego wytwarzanego w Stanach Zjednoczonych i ocenia się, że stanowi on około 10% zasobów gazu naturalnego, około 1,8 bilionów stóp sześciennych (TCF). Zasoby międzynarodowe zapewniają ogromne możliwości przyszłego wytwarzania CBM. Jednym z obszarów o największej wydajności jest San Juan Basin, znajdujące się w Kolorado i Nowym Meksyku. Wobec tak ogromnych zasobów CBM, minimalne poprawienie uzysku CBM mogłoby spowodować znacznie zwiększone wytwarzanie z odwiertu, a w związku z tym opracowywane są różne sposoby zwiększania uzysku CBM z pokładów węgla.
Interwencje czysto fizyczne mogą obejmować optymalizację sposobów wiercenia i szczelinowania. Inne sposoby poprawiania wymagają stosowania zewnętrznych czynników bezpośrednio na złoża węgla. Obejmuje to, na przykład, wstrzykiwanie gazów, takich jak azot (patrz np. Shimizu, S., Akiyama, M., Naganuma, T., Fujioka, M., Nako, M. i Ishijima, Y. 2007. Molecular characterization of microbial communities in deep coal seam groundwater of northern Japan. Geobiology 5 (4): 423-433; patent U.S. nr 4 883 122) i CO2 (patrz np. patent U.S. nr 5 402 847); i wstrzykiwanie gorących płynów, takich jak woda lub para wodna (patrz, np. patent U.S nr 5 072 990). Opracowano różne sposoby w celu zwiększenia przepuszczalności złoża węgla, zarówno fizyczne (patrz np. patent U.S. nr 5 014 788) jak i chemiczne (patrz np. patent U.S. nr 5 865 248).
Ostatnio rozwijane są sposoby polepszenia w celu wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu z istniejących odwiertów. W patencie U.S. nr 5 424 195 ujawniono użycie konsorcjum mikroorganizmów hodowanych in situ lub na zawierającym węgiel substracie, w celu przemiany węgla w metan na drodze biologicznej. W PCT/GB2006/004443 (WO2007/060473) ujawniono sposoby wytwarzania i użycia kultur mikroorganizmów podziemnych. W PCT/US2006/039352 (WO2008/041990) ujawniono sposoby i układy stymulacji biogenicznego wytwarzania przez wprowadzanie wstrzykiwanego płynu, który umożliwia beztlenowy rozkład biologiczny warstwy węglowodorów nie będących w postaci ciekłej, przez lokalne mikroorganizmy. W PCT/US2007/080161 (WO2008/042888) ujawniono sposoby
PL 220 307 B1 obejmujące ogrzewanie in situ warstwy węglowodorów nie będących w postaci ciekłej, umożliwiające biogeniczne wytwarzanie metanu. W patencie U.S. nr 7 426 960 ujawniono sposoby stymulacji biogenicznego wytwarzania metabolitu o zwiększonej zawartości wodoru, obejmujące wstrzykiwanie wody do otworu, w celu rozproszenia w nim konsorcjum mikroorganizmów. W Patencie U.S. nr 6 543 535 ujawniono sposoby stymulacji aktywności konsorcjów mikroorganizmów w podziemnych formacjach węglowodoronośnych, w celu przemiany węglowodorów w metan, przy użyciu informacji otrzymanych z analizy składników formacji i charakteryzujących mikroorganizmy konsorcjów. Chociaż patent U.S. nr 6 543 535 uwzględnia porównanie wyizolowanych mikroorganizmów ze znanymi mikroorganizmami, mające na celu ustalenie ich identyczności filogenetycznej z tymi znanymi mikroorganizmami, nie ujawnia jednak identyfikacji lub zastosowania określonych genów kodujących enzymy zaangażowane w biotransformację węgla w metan, z bakterii metanogennych z konsorcjów, ani zastosowania analizy enzymów w celu zidentyfikowania nowych stymulantów. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2008/0289816 ujawniono sposoby wprowadzania mikroorganizmów do zawierającego węgiel materiału w środowisku beztlenowym, w celu zwiększenia biogenicznego wytwarzania węglowodorów, obejmujące zastosowanie wody złożowej. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2008/0299635 ujawniono sposoby stymulacji wytwarzania metanu z materiału zawierającego węgiel, przy pomocy konsorcjum metanogennego. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2009/0023612 ujawniono sposoby zwiększenia biogenicznego wytwarzania paliwa gazowego z materiału zawierającego węgiel, obejmujące zastosowanie konsorcjum beztlenowego, zawierającego gatunki Pseudomonas. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2009/0023611 ujawniono izolowane konsorcja mikroorganizmów do biogenicznego wytwarzania metanu ze złożonych węglowodorów, zawierające gatunki Thermotoga. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2008/0286855 ujawniono sposób zwiększenia wytwarzania materiałów o zwiększonej zawartości wodoru, obejmujący wprowadzenie konsorcjum zawierającego wyizolowane kultury Thermacetogenium phaeum. W patencie U.S. nr 7 416 879 ujawniono sposoby stymulacji aktywności biologicznej Thermacetogenium phaeum w formacjach geologicznych, obejmujące wprowadzenie dodatków do formacji. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2008/0182318 ujawniono wyizolowane konsorcja mikroorganizmów do biogenicznego wytwarzania metanu zawierające gatunek Deulfuromas. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2007/0295505 ujawniono sposoby stymulacji biogenicznego wytwarzania produktów metabolicznych o zwiększonej zawartości wodoru w formacjach geologicznych obejmujących materiał węglowy, obejmujące dostarczenie zawartym w nich mikroorganizmom związków fosforu. W publikacji zgłoszenia patentowego U.S. nr 2007/0261843 ujawniono sposoby stymulacji biogenicznego wytwarzania produktów metabolicznych o zwiększonej zawartości wodoru w formacjach geologicznych obejmujących materiał węglowy, obejmujące dostarczenie zawartym w nich mikroorganizmom wodoru i związku fosforu. W PCT/US2006/031723 (WO2007/022122) ujawniono systemy wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu, obejmujące wzbogacenie wody CBM i innych ośrodków zawierających mikroorganizmy, zmniejszające konkurencyjność w redukcji siarczanów i zwiększające stężenie materii organicznej.
Biogeniczne wytwarzanie metanu jest produktem wielu możliwych szlaków enzymatycznych, które kolejno rozbijają złożoną wielkocząsteczkową, policykliczną, ligninopochodną materię organiczną. Przykładowo, enzymy ligninolityczne mogą zawierać peroksydazy (peroksydazę manganową, peroksydazę ligninową itp.), oksydazy fenolowe (lakkazy), hydrolazy, esterazy i oksydazy (patrz np. Fakoussa, R.M. i Hofrichter, M. 1999. Biotechnology and Microbiology of Coal Degradation. Appl.Microbiol.Biotechnol, 52:25-40). Po zajściu początkowej fragmentacji angażowane są enzymy uczestniczące w demetylacji i rozszczepieniu pierścieni, utlenianiu grup aromatycznych i alifatycznych, a następnie w szlakach fermentacji i metanogenezy. Uważa się, że mikroorganizmy występujące w formacjach węglowodoronośnych, w tym metanogeny, są bezwzględnymi beztlenowcami.
Istnieje zapotrzebowanie, aby skutecznie stymulować biogeniczne wytwarzanie w formacjach węglowodoronośnych, takich jak węgiel, oraz zwiększyć zdolność wytwarzania CBM istniejących odwiertów. Twórcy wynalazku opracowali nie tylko sposoby służące identyfikacji i zastosowaniu mikroorganizmów obecnych w środowisku formacji, ale także służące identyfikacji dopasowanej interwencji (np. stymulantów, które mogą być wprowadzane do środowiska, w celu wzmagania biogennicznego wytwarzania metanu) po stwierdzeniu obecności określonych produktów genów, zaangażowanych w szlaki metaboliczne prowadzące do wytwarzania metanu.
Wynalazek dotyczy sposobu identyfikacji stymulatora, który zwiększa biogeniczne wytwarzanie metanu w formacji węglowodoronośnej, przy czym ten sposób obejmuje:
PL 220 307 B1
a) uzyskanie sekwencji kwasu nukleinowego z jednego lub większej liczby mikroorganizmów pochodzących ze środowiska formacji węglowodoronośnej;
b) określenie obecności jednego lub większej liczby produktów genów tej sekwencji kwasu nukleinowego, przy czym produkt genu jest enzymem w szlaku zaangażowanym w przemianę węglowodoru w metan wybranym z grupy obejmującej peroksydazy, oksydazy fenolowe, oksydazy alkoholowe, lakkazy, hydrolazy, hydrolazy glikozylowe, esterazy, eterazy, oksydazy, nitrogenazy, celulazy, amylazy, glukanazy, pullulanazy, reduktazy, dysmutazy, oksygenazy, monooksygenazy, dioksygenazy, katalazy, hydrogenazy, karboksylazy i reduktazy metylowe oraz enzym zaangażowany w homoacetogenezę, metanogenezę, matanogenezę acetoklastyczną lub metanogenezę redukującą CO2; i
c) identyfikację substratu, reagenta lub kofaktora tego enzymu, który podwyższa wytwarzanie metanu, gdy zostanie dostarczony do jednego lub większej liczby mikroorganizmów w tej formacji węglowodoronośnej.
Korzystny jest sposób, w którym jeden lub większa liczba tych mikroorganizmów są wzbogacone przez selekcję z uwagi na zdolność do wzrostu na węglu kopalnym jako jedynym źródle węgla; albo ten co najmniej jeden mikroorganizm jest gatunkiem bakterii lub gatunkiem archeonów zdolnym do przemiany węglowodoru w produkt wybrany z grupy obejmującej wodór, dwutlenek węgla, octan, mrówczan, metanol, metyloaminę i substraty metanogenne; gatunkiem bakterii metanogennych; lub gatunkiem archeonów metanogennych.
Korzystny jest sposób, w którym etap (c) obejmuje:
(i) badanie in vitro jednego lub większej liczby substratów, reagentów lub kofaktorów, w więcej niż jednym stężeniu, w celu obserwacji i optymalizacji wytwarzania metanu w układzie hodowlanym zawierającym co najmniej jeden mikroorganizm wyizolowany z tej formacji węglowodoronośnej, przy czym ponadto układ hodowlany zawiera węgiel kopalny jako jedyne źródło węgla; albo (ii) badanie in vitro jednego lub większej liczby substratów, reagentów lub kofaktorów, w więcej niż jednym stężeniu, w celu obserwacji i optymalizacji wytwarzania metanu w układzie hodowlanym zawierającym określony zespół mikroorganizmów, który to określony zespół mikroorganizmów łączy kulturę pojedynczego szczepu mikroorganizmu z formacji węglowodoronośnej, z co najmniej jedną inną określoną kulturą innego pojedynczego szczepu mikroorganizmu, tak że członkowie tego określonego zespołu mikroorganizmów działają synergicznie w celu wytworzenia metanu; przy czym ponadto układ hodowlany zawiera węgiel kopalny jako jedyne źródło węgla.
Korzystny jest sposób, w którym co najmniej jednym mikroorganizmem jest gatunek bakterii wybrany z grupy obejmującej rodzaje Pseudomonas, Arcobacter, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio, Spirochaeta, Erysipelothrix, Thauera, Clostridium, Acholeplasma, Magnetospiryllum i Sulfurospirillum; lub gatunkiem archeonów wybranym z grupy obejmującej Methanolobus, Methanocalculus i członków gromady Crenarcheaota; albo ten określony zespół mikroorganizmów zawiera co najmniej dwa gatunki mikroorganizmów wybrane z grupy obejmującej rodzaje Pseudomonas, Arcobacter, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio, Spirochaeta, Erysipelothrix, Thauera, Clostridium, Acholeplasma, Magnetospiryllum i Sulfurospirillum, Methanolobus, Methanocalculus i członków gromady Crenarcheaota.
Korzystny jest sposób, w którym formacja węglowodoronośna jest wybrana z grupy obejmującej węgiel kopalny, torf, węgiel brunatny, łupki naftowe, formacje ropy naftowej, tradycyjny olej czarny, mazut, piaski roponośne oraz piaski bitumiczne.
Korzystny jest sposób, w którym enzym jest wybrany z grupy obejmującej oksygenazy, monooksygenazy i dioksygenazy.
Korzystny jest sposób, w którym substrat, reagent lub kofaktor jest wybrany z grupy obejmującej związek zawierający siarkę, związek zawierający azot, związek zawierający fosfor, pierwiastek śladowy, akceptor elektronów, donor elektronów, chlorowiec, metal, alkohol, kwas organiczny, alkan, alken, alkin, związek aromatyczny, aminę, eter, aldehyd, keton, tiol, octan, węglowodór aromatyczny i gaz.
Wynalazek dotyczy także sposobu wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu w formacji węglowodoronośnej, który obejmuje wprowadzanie stymulatora zidentyfikowanego powyżej opisanym sposobem, do tej formacji węglowodoronośnej.
Korzystny jest sposób, który obejmuje wprowadzanie tlenu do tej formacji węglowodoronośnej.
Korzystny jest sposób, w którym tą formacją węglowodoronośną jest węgiel kopalny.
Korzystny jest sposób, który dodatkowo obejmuje modulację enzymu wybranego z grupy obejmującej peroksydazy, oksydazy fenolowe, oksydazy alkoholowe, lakkazy, hydrolazy, hydrolazy glikozylowe, esterazy, eterazy, oksydazy, nitrogenazy, celulazy, amylazy, glukanazy, pullulanazy, reduktaPL 220 307 B1 zy, dysmutazy, oksygenazy, monooksygenazy, dioksygenazy, katalazy, hydrogenazy, karboksylazy, reduktazy metylowe, enzym zaangażowany w metanogenezę acetoklastyczną i enzym zaangażowany w metanogenezę redukującą CO2.
Korzystny jest sposób, dodatkowo obejmujący identyfikację określonego zespołu mikroorganizmów do przemiany węgla w metan, który obejmuje:
(d) przygotowanie kultury pojedynczego szczepu tego jednego lub większej liczby mikroorganizmów z tego środowiska węgla, przy czym pojedynczy szczep mikroorganizmu zawiera ten jeden lub większą liczbę produktów genów; i (e) połączenie tego wyhodowanego pojedynczego szczepu mikroorganizmu z co najmniej jedną inną kulturą innego pojedynczego szczepu mikroorganizmu w celu dostarczenia określonego zespołu mikroorganizmów;
przy czym członkowie tego określonego zespołu mikroorganizmów działają synergicznie w celu wytworzenia metanu.
Korzystny jest sposób, który ponadto obejmuje:
(f) dostarczanie substratu, reagenta lub kofaktora, do tego określonego zespołu mikroorganizmów, który zwiększa wytwarzanie metanu.
Korzystny jest sposób, w którym ten określony zespół mikroorganizmów zawiera co najmniej dwa gatunki mikroorganizmów wybrane z grupy obejmującej rodzaje Pseudomonas, Arcobacter, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio, Spirochaeta, Erysipelothrix, Thauera, Clostridium, Acholeplasma, Magnetospirillum, Sulfurospirilium; Methanolobus, Methanocalculus i członków gromady Crenarcheaota.
Wynalazek dotyczy także sposobu wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu z węgla kopalnego, który obejmuje wprowadzenie do złóż węgla kopalnego określonego zespołu mikroorganizmów sposobem jak określono powyżej.
Korzystny jest sposób, który obejmuje wprowadzanie do złoża węgla kopalnego określonego zespołu mikroorganizmów sposobem jak określono powyżej wraz z substratem, reagentem lub kofaktorem.
Wynalazek dostarcza zatem sposoby i procesy identyfikacji i zastosowania stymulantów i enzymów do biogenicznego wytwarzania metanu w formacjach węglowodoronośnych. Sposoby według wynalazku obejmują zastosowanie informacji kwasu nukleinowego, uzyskanych z różnych mikroorganizmów, zidentyfikowanych w formacjach węglowodoronośnych, w celu identyfikacji produktów genów, jakimi są enzymy obecne w mikroorganizmach, które mogą funkcjonować w różnych szlakach, prowadzących od źródła węglowodorowego do wytwarzania metanu. Patrz, przykładowo, FIG. 1.
FIG. 1 przedstawia różnorodne potencjalne szlaki enzymatyczne przemiany węgla w metan.
FIG. 2A i 2B przedstawiają skład taksonomiczny bakterii i archeonów reprezentatywnej kultury wzbogacenia wytwarzającego metan po 10 i 30 dniach w hodowli.
FIG. 3 przedstawia różnorodność bakterii w reprezentatywnej próbce wody złożowej z analizy sekwencji genu RecA z metagenomu.
FIG. 4 przedstawia i porównuje profil oksygenazy w reprezentatywnych próbkach wody złożowej, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i dwóch pojedynczych szczepów, których genomy poddano sekwencjonowaniu.
FIG. 5 przedstawia i porównuje profil oksygenaz w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego i kultury wzbogacenia wytwarzającego metan.
FIG. 6 przedstawia i porównuje profil enzymów odpowiedzi na stres oksydacyjny w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i z odwiertu.
FIG. 7 przedstawia i porównuje profil enzymów metanogenezy w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i z odwiertu.
FIG. 8 przedstawia i porównuje profil esteraz w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i z odwiertu.
FIG. 9 przedstawia i porównuje profil enzymów sacharolitycznych w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i z odwiertu.
FIG. 10 przedstawia i porównuje profil hydrogenaz w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i z odwiertu.
FIG. 11 przedstawia i porównuje profil białek wiązania azotu w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i z odwiertu.
PL 220 307 B1
FIG. 12 przedstawia i porównuje profil białek denitryfikacji w reprezentatywnych próbkach ze zbiornika magazynowego, kultury wzbogacenia wytwarzającego metan i z odwiertu.
FIG. 13 przedstawia wytwarzanie metanu zwiększone przez określony zespół mikroorganizmów po stymulacji różnymi akceptorami elektronów i tlenem.
FIG. 14 przedstawia wytwarzanie metanu zwiększone przez określony zespół mikroorganizmów po stymulacji wodorem i octanem.
FIG. 15 przedstawia wytwarzanie metanu zwiększone przez określony zespół mikroorganizmów po stymulacji glicerolem lub trimetyloaminą.
FIG. 16 przedstawia proces wprowadzania czynnika zewnętrznego, takiego jak enzym lub stymulant do złoża węgla przez ponownie wstrzykiwanie wody złożowej, w celu zwiększenia wytwarzania metanu.
Wynalazek dostarcza nowe sposoby i procesy stymulacji biogenicznego wytwarzania metanu w formacjach węglowodoronośnych, takich jak odwierty metanowe w pokładach i złożach węgla, przy użyciu kultury mikroorganizmów pochodzących z formacji. Informacja genetyczna uzyskana z rezydentnych populacji drobnoustrojów zamieszkujących w formacjach węglowodoronośnych jest używana do identyfikacji i stymulacji enzymów zaangażowanych w różne szlaki przemiany węglowodoru w metan, które występują w jednym lub większej liczbie mikroorganizmów w formacji lub są wprowadzone do formacji, korzystnie wraz ze zidentyfikowanym stymulantem.
Sposoby według wynalazku dostarczają stopniowe podejście do identyfikacji stymulantów i/lub DMA przydatnych dla zwiększenia biogenicznego wytwarzania metanu. Podane tutaj przykłady wskazują, że stopniowe podejście do skutecznej identyfikacji stymulantów zwiększa wytwarzanie metanu. W zawartych przykładach próbki wód złożowych, zostały pobrane z odwiertów metanowych złóż węgla w San Juan Basin, których wiek poprzednie badania określiły na 70000000 lat ze względu na oddalenia od powierzchni i brak dowodów na wydarzenia mieszania podpowierzchniowego. Woda może być pobrana z głowicy odwiertu, zbiornika rozdzielającego (oddzielacza bębnowego) lub zbiornika magazynowego, jako że te próbki są najłatwiej dostępne. Próbki wody zawierające żywe mikroorganizmy były następnie przeglądane za pomocą mikroskopii świetlnej, a mikroorganizmy hodowano przy użyciu wody złożowej jako podłoża mineralnego. Kultury mikroorganizmów zostały wzbogacone mikroorganizmami wytwarzającymi metan wykorzystującymi węgiel jako jedynego źródła węgla. Różne kombinacje akceptorów elektronów, takie jak azotan, siarczan lub fosforan żelaza badano jako stymulanty oddychania mikroorganizmów. Następnie za pomocą chromatografii gazowej dokonywano selekcji wzbogaceń mikrobiologicznych pod kątem wytwarzania metanu. Skład hodowanej zbiorowości mikroorganizmów był analizowany przy użyciu markerów filogenetycznych w celu zidentyfikowania dominujących grup mikroorganizmów, a niektóre mikroorganizmy zostały niezależnie hodowane w czystych kulturach (dekonwolucja), w celu zbadania ich profili enzymatycznych, metabolizmu i zdolności do rozkładu węgla. Zbiorowość może zostać odbudowana i przygotowana do zoptymalizowanego wytwarzania metanu z węgla w racjonalny sposób (rekonstytucja) tworząc zaprojektowany złożony ekosystem bakterii lub określony zespół mikroorganizmów (z ang. defined microbial assemblage - DMA).
Skuteczność sposobów według niniejszego wynalazku można stwierdzić w identyfikacji tlenu jako stymulanta zwiększającego biogeniczne wytwarzanie metanu z węgla. Poprzez określenie obecności dużej liczby oksygenaz, monooksygenaz i dioksygenaz w analizach genomowych próbek, tlen został zidentyfikowany jako stymulant. Identyfikacja tych enzymów była niespodziewana ze względu na pochodzenie mikroorganizmów ze środowiska beztlenowego. Bakteryjne dioksygenazy węglowodorów aromatycznych są wieloskładnikowymi układami enzymatycznymi, które dodają ditlen do pierścienia aromatycznego, tworząc cis-diole arenów, celem utleniania benzenu do cis-1,2-dihydroksycyklo-heksa-3,5-dienu (cis-diol benzenu) przez dioksygenazę toluenową (Gibson, DT, Cardini, GE, Maseles, FC, Kallio, RE Incorporation of oxygen-18 into benzene by Pseudomonas putida. Biochemistry. 1970. 9:1631-1635). Inne rodzaje oksygenaz wykryte w analizie genomowej wzbogacenia wytwarzającego metan i wyizolowanego szczepu Pseudomonas są związane z 2,3-dioksygenazą katecholową. Dioksygenazy katecholowe są enzymami z grupy metaloprotein, które dokonują oksydacyjnego rozszczepienia katecholi. Ta klasa enzymów przyłącza ditlen do substratu. Dioksygenazy katecholowe należą do klasy oksydoreduktaz i wykazują kilka różnych specyficzności do substratów, w tym 1,2-dio-ksygenazy katecholowe (EC 1.13.11.1), 2,3-dioksygenazy katecholowe (EC 1.13.11.2), i 3,4-dio-ksygenazy kwasu protokatechowego (EC 1.13.11.3). Miejsce aktywne dioksygenaz katecholowych najczęściej zawiera żelazo, ale znane są również formy zawierające mangan. Reakcje katalizowane przez oksygenazy uwalniają energię, która może być wykorzystana do wzrostu mikroorganiPL 220 307 B1 zmów, a w wyniku tego wzrostu wytwarzane będą inne metabolity, które mogą być zasymilowane przez inne gatunki.
Tlen może być gazem o dużym znaczeniu pod powierzchnią, ponieważ znane są doniesienia, że szczepy tlenowe prawidłowo rozwijają się w środowiskach uznawanych za beztlenowe, takich jak złoża ropy naftowej (Nazina i in. The phylogenetic diversity of aerobic organotrophic bacteria from the
Dagang high temperature oil field. Dagang. 2007. Microbiology 74:343-351). Jednak metody te nie opisują mechanizmu lub trybu działania, a bez takiej wiedzy zdolność do regulowania lub kontrolowania podstawowych procesów biologicznych i odpowiedzi zbiorowości mikroorganizmów na takie bodźce jest ograniczona.
Źródła mikroorganizmów i ich charakterystyka
Stosowane tu określenie „formacja węglowodoronośna” odnosi się do dowolnego źródła węglowodorów, z którego może być wytwarzany metan, w tym, ale nie tylko, węgiel, torf, węgiel brunatny, łupki naftowe, formacje ropy naftowej, tradycyjny olej czarny, mazut, piaski roponośne oraz piaski bitumiczne. W różnych przedstawionych tutaj postaciach, formacja węglowodoronośna lub nawet środowisko formacji węglowodoronośnej mogą obejmować, ale nie tylko, łupki naftowe, węgiel, pokłady węgla, węgiel odpadowy, pochodne węgla, węgiel brunatny, torf, formacje ropy naftowej, piaski bitumiczne, gleby zanieczyszczone węglowodorami, osady ze zbiorników ropy naftowej, zwierciny i tym podobne, a nawet może obejmować te formy lub nawet otoczenie jako dodatek do łupków naftowych, węgla, pokładów węgla, węgla odpadowego, pochodnych węgla, węgla brunatnego, torfu, formacji ropy naftowej, piasków bitumicznych, gleby zanieczyszczonej węglowodorami, osadów ze zbiorników ropy naftowej, zwiercin i tyra podobnych. W niektórych postaciach, niniejszy wynalazek można stosować do formacji węglowodoronośnej in situ, czasami określanej jako środowisko formacji węglowodoronośnej in situ lub środowiska wytwarzania metanu in situ. Postaci mogą obejmować formacje węglowodoronośne ex situ, czasami określane jako środowiska formacji węglowodoronośnej ex situ lub środowiska wytwarzania metanu ex situ. In situ może odnosić się do formacji lub środowiska, w którym źródła węglowodoronośne mogą być w ich pierwotnych, źródłowych lokalizacjach, na przykład środowisko in situ może obejmować formacje podziemne. Ex situ może odnosić się do formacji lub środowiska, w którym formacja węglowodoronośna została usunięta z pierwotnej lokalizacji, a może nawet istnieć w bioreaktorze, reaktorze ex situ, silosie, powyżej struktury ziemi i w podobnych sytuacjach. Jako nieograniczający przykład, bioreaktor może odnosić się do dowolnego urządzenia lub systemu, który podtrzymuje biologicznie czynne środowisko.
Gdy jako przykład źródła węglowodoronośnego używany jest węgiel, to wówczas istnieje wiele źródeł mikroorganizmów lokalnych, mogących odgrywać rolę w przemianie węglowodoru w metan, które mogą być analizowane. Węgiel jest złożoną substancją organiczną, która składa się z kilku grup macerałów czyli głównych rodzajów materii organicznej, które gromadzą się w różnych układach depozycyjnych, takich jak torfowiskowe bagna lub moczary. Skład macerałowy, a więc skład węgla, jest zmienny w poziomie i pionie w poszczególnych złożach węgla. Gdy określono, że mikroorganizmy zawierają enzym szlaku zaangażowanego w etap przemiany, stwierdzono, że różne określone zespoły mikroorganizmów lub stymulanty, wskazane przez sposoby według niniejszego wynalazku mogą działać lepiej na konkretne grupy macerałów i dlatego też każde ze złóż węgla może być traktowane jednostkowo, z uwagi na to, jakiego rodzaju mikroorganizm i stymulant są najbardziej wydajne w biokonwersji węgla in situ.
Istnieje wiele naturalnie występujących mikroorganizmów, które są związane z węglem i innymi podpowierzchniowymi osadami bogatymi w substancje organiczne. Z czasem, w wyniku procesu doboru naturalnego, te gatunki bakterii mogą stać się bardzo wydajne w metabolizmie podziemnej materii organicznej. Stosunkowo szybkie przystosowanie bakterii do lokalnych warunków środowiska wskazuje, że mikroorganizmy zebrane z basenów lub poszczególnych pokładów węgla, mogą być niepowtarzalne genetycznie. Po pobraniu tych mikroorganizmów, mogą być one dalej hodowane w kulturach laboratoryjnych, jak to tutaj opisano, w celu oceny i określenia czynników wzmagających i/lub ograniczających przemianę węgla w metan. W niektórych przypadkach może brakować ważnego składnika odżywczego lub pierwiastka śladowego, a dodanie tego czynnika ograniczającego może znacząco zwiększać wytwarzanie metanu. Kiedy bakterie są pozbawione składników odżywczych, zachodzą zmiany fizjologiczne, a jeśli stan głodu trwa w dalszym ciągu, wszystkie układy metaboliczne przestają działać i następuje wstrzymanie metabolizmu bakterii. Kiedy zajdą zmiany warunków, bakterie mogą odzyskać swoją aktywność i ponownie utworzyć żywotną populację. Dlatego też możliwe jest, że w osadach bogatych w substancje organiczne, niektóre bakterie, które osiągnęły stan
PL 220 307 B1 wstrzymania metabolizmu, dla odzyskania aktywności populacji wymagają jedynie dodania brakujących składników odżywczych zgodnie z wynalazkiem. Poprzez specyficzną analizę enzymów obecnych w takich populacjach, możemy zidentyfikować sposoby pobudzania szlaków metabolicznych związanych z przemianą węgla w metan, przeprowadzana przez jednego lub większą liczbę członków tych populacji mikroorganizmów.
Bakterie beztlenowe spod powierzchni mogą być pobrane kilkoma różnymi sposobami, które obejmują (1) wytworzoną lub pobraną wodę złożową, (2) zwierciny, (3) próbki rdzeniowe ścian bocznych (4) pełne próbki rdzeniowe i (5) pełne próbki rdzeniowe pod ciśnieniem. Próbka rdzeniowa pod ciśnieniem może stanowić najlepszą podstawę do pobrania żywych populacji mikroorganizmów, ale odkryliśmy, że pobranie populacji mikroorganizmów z wody złożowej dostarcza reprezentatywną próbkę populacji obecnych mikroorganizmów. Metanogeny są bezwzględnymi beztlenowcami, ale pozostają żywotne w obecności tlenu nawet przez 24 godziny, tworząc wielokomórkowe skupiska. Dodatkowo, mikrośrodowisko beztlenowe/redukujące może potencjalnie przedłużyć żywotność bakterii beztlenowych. W niektórych przypadkach, zwierciny zebrane i umieszczone w szczelnie zamkniętych pojemnikach beztlenowych będą zawierać mikroorganizmy, które są zdolne do przemiany węgla w metan w ciągu kilku godzin, w ten sposób powodując błędne pomiary zawartości gazu.
Zoptymalizowaliśmy sposoby pobierania na miejscu, aby zapewnić w ten sposób optymalny uzysk beztlenowych populacji mikroorganizmów. Niniejszy wynalazek może obejmować pobieranie populacji mikroorganizmów w warunkach beztlenowych, sposobami wcześniej opisanymi w zgłoszeniu PCT nr PCT/US2008/057919 (WO2008/116187) i hodowlę lokalnych mikroorganizmów, zamieszkujących w środowisku formacji węglowodoronośnych, wodzie złożowej z takich formacji lub odwiertach metanowych w złożach węgla.
Dostarczone tutaj sposoby stwarzają także możliwość genetycznej zmiany mikroorganizmów. Poprzez określenie funkcji enzymatycznych rezydentnych mikroorganizmów i stymulantów, które mogą być wykorzystane do zwiększenia wytwarzania metanu, uzyskuje się informacje, które można wykorzystać do inżynierii genetycznej mikroorganizmów, w celu nabrania przez nie zdolności, które mogą być powiązane ze stymulacją i zwiększonym wytwarzaniem metanu. Selekcja mikroorganizmów za pomocą opisanych tutaj metod wzbogaca zdolność wydajnego metabolizowania węgla i innych substratów bogatych w substancje organiczne. Po przeprowadzeniu analizy enzymatycznej kultur wzbogaconych, możemy zoptymalizować docelowe stymulanty i/lub genetycznie zmodyfikowane bakterie. Różne możliwości wzmagania wytwarzania metanu z szybów obejmują wprowadzenie do formacji zidentyfikowanych stymulantów, zidentyfikowanych mikroorganizmów, określonych zespołów organizmów, genetycznie zmodyfikowanych organizmów, lub ich kombinacji.
Zgodnie ze sposobami według niniejszego wynalazku lokalne mikroorganizmy są identyfikowane, a następnie stymulowane do przekształcania węglowodorów w metan. Mikroorganizmy występujące naturalnie w formacji są korzystne, ponieważ wiadomo, że są one w stanie przetrwać i prawidłowo rozwijać się w środowisku formacji, oraz powinny dostarczyć składniki enzymatyczne różnych szlaków prowadzących od hydrolizy węglowodorów do metanogenezy. Jednakże niniejszy wynalazek nie jest ograniczony do wykorzystania lokalnych mikroorganizmów. Korzystne może być połączenie informacji uzyskanych z analizy enzymatycznych profili lokalnych mikroorganizmów z uzyskanymi z mikroorganizmów egzogennych. Informacje te mogą pochodzić ze znanych mikroorganizmów, korzystnie takich, które nadają się do wzrostu w formacjach podziemnych i poprzez analogię, posiadają podobne możliwe procesy enzymatyczne.
Stosowane tutaj określenie „określony zespół mikroorganizmów lub „DMA, odnosi się do kultury obejmującej więcej niż jeden mikroorganizm, w którym różne szczepy są celowo połączone lub wybrane dla optymalizacji przemiany węglowodoru w metan. Mikroorganizmy zespołów są „określone tak, że w dowolnym czasie możemy określić członków populacji za pomocą metod genetycznych, takich jak taksonomia 16S, jak opisano w niniejszym dokumencie. DMA nie musi być statyczny w czasie, ale może się rozwijać w miarę tego, jak zmienia się kultura, w celu optymalizacji hydrolizy węglowodorów i wytwarzania metanu. Optymalnie, DMA jest przygotowany tak, aby dostarczyć mikroorganizmy o silnych profilach enzymatycznych w szlakach przemiany węglowodorów w metan. DMA może składać się z 2 lub większej liczby mikroorganizmów, w dowolnej kombinacji, w celu dostarczenia gatunków bakterii lub archeonów, pozwalających na przemianę węglowodorów do produktów pośrednich, prowadzących do wytwarzania metanu i/lub dowolnych gatunków metanogennych. Na przykład w DMA może być obecnych 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 lub więcej organizmów. CzłonPL 220 307 B1 kowie DMA działają wzajemnie synergicznie w celu wytworzenia metanu lub wraz z mikroorganizmami obecnymi w formacji węglowodoronośnej.
Określenie „mikroorganizmy obejmuje organizmy bakterii i archeonów, jak również dotyczy grzybów, drożdży i pleśni. Jest zrozumiałe, że bakterie i archeony są ogólnie reprezentatywne dla mikroorganizmów zdolnych do rozkładu węglowodorów i przemiany otrzymanych produktów w metan. Linie podziału pomiędzy klasami mikroorganizmów nie zawsze są wyraźne, szczególnie między bakteriami i grzybami. Korzystne jest zatem, aby stosując określenie mikroorganizmy obejmować nim wszystkie mikroorganizmy, zdolne do przemiany węglowodorów w metan, bez względu na to, jakie mogą być powszechnie stosowane klasyfikacje. Spośród tych mikroorganizmów, korzystne są te, które zwykle są klasyfikowane jako bakterie i archeony. Jeśli w opisanych tutaj sposobach używa się egzogennych bakterii i archeonów to inne mikroorganizmy, takie jak grzyby, drożdże, pleśnie i tym podobne również mogą być stosowane.
Stosowane tutaj określenie „mikroorganizmy beztlenowe odnosi się do mikroorganizmów, które mogą żyć i wzrastać w atmosferze zawierającej mniej wolnego tlenu niż powietrze w troposferze (tj. mniej niż 18% mol., wolnego tlenu). Mikroorganizmy beztlenowe obejmują organizmy, które mogą funkcjonować w atmosferach, gdzie stężenie wolnego tlenu wynosi mniej niż około 10% mol., bądź mniej niż około 5% mol., bądź mniej niż około 2% mol., bądź mniej niż 0,5% na mol.
Stosowane tutaj określenie „względne beztlenowce odnosi się do mikroorganizmów, które mogą prowadzić procesy metaboliczne lub wzrastać w środowiskach o zarówno wysokim, jak i niskim stężeniu wolnego tlenu.
Przemiana węglowodorów w metan wymaga aktywnego uczestnictwa metanogenów. Stosowane tutaj określenie „metanogen odnosi się do bezwzględnych i względnych mikroorganizmów beztlenowych, które wytwarzają metan w procesach metabolicznych. Obecność metanogenów w próbkach wskazuje na wysokie prawdopodobieństwo powstawania metanu in situ. Metanogeny zazwyczaj dzieli się na cztery główne grupy mikroorganizmów: Methanobacteriales, Methanomicrobacteria i pokrewne, Methanopyrales i Methanococcales. Uważa się, że wszystkie mikroorganizmy metanogenne wykorzystują te same elementy biochemiczne do syntezy metanu. Metanogeneza dokonuje się poprzez serię reakcji chemicznych katalizowanych przez enzymy zawierające metale. Jednym ze szlaków jest redukcja CO2 do CH4 przez dodanie za jednym razem jednego atomu wodoru (metanogeneza redukująca CO2). Inną drogą jest fermentacja octanu i związków jednowęglowych (innych niż metan) do metanu (fermentacja octanu lub metanogeneza acetoklastyczna). Ostatnim etapem we wszystkich znanych szlakach metanogenezy jest redukcja grupy metylowej do metanu przy użyciu enzymu znanego jako reduktaza metylowa. Ponieważ obecność reduktazy metylowej jest wspólna dla wszystkich metanogenów, jest ona cechą określającą organizmy metanogenne. Korzystnym sposobem identyfikacji obecności metanogenów jest zbadanie bezpośrednio genu metanogenu niezbędnego do wytwarzania enzymu reduktazy metylowej. Alternatywnie obecność metanogenów można ustalić przez porównanie pozyskanego 16S rDNA z biblioteką 16S rDNA archeonów, za pomocą technik znanych fachowcom w dziedzinie (ogólnie określane dalej jako taksonomia 16S).
Klasy metanogenów obejmują miedzy innymi Methanobacteriales, Methanomicrobacteria, Methanopyrales, Methanococcales i Methanosaeta (np. Methanosaeta thermophila). Konkretne przykłady metanogenów to Methanobacter thermoautotorophicus i Methanobacter wolfeii. Metanogeny mogą również wytwarzać metan poprzez metaboliczne przemiany alkoholi (np. metanolu), amin (np. metyloamin), tioli (np. metanotiol), i/lub siarczków (np. siarczku dimetylu). Przykłady tych metanogenów obejmują metanogeny z rodzajów Methanosarcina (np. Methanosarcina barkeri, Methanosarcina thermophila, Methanosarcina siciliae, Methanosarcina acidovorans, Methanosarcina mazeii, Methanosarcinafrisius); Methanolobus (np. Methanolobus bombavensis, Methanolobus tindarius, Methanolobus vulcani, Methanolobus taylorii, Methanolobus oregonensis); Methanohalophilus (np. Methanohalophilus mahii, Methanohalophilus euhalobius); Methanococcoides (np. Methanococcoides methylutens, Methanococcoides burtonii) i/lub Methanosalsus (np. Methanosalsus zhilinaeae). Mogą to być również metanogeny z rodzaju Methanosphaera (np. Methanosphaera stadtmanae i Methanosphaera cuniculi które, jak wykazano, metabolizują metanol do metanu). Ponadto mogą to być metanogeny z rodzaju Methanomethylovorans (np. Methanomethylovorans hollandica, co do której wykazano, że metabolizuje metanol, siarczek dimetylu, metanotiol, monometyloaminę, dimetyloaminę i trimetyloaminę do metanu).
Opisaną tutaj cechą niniejszego wynalazku jest to, że zbiorowiska mikroorganizmów uzyskane z różnych próbek środowiskowych mogą zostać poddane badaniu z użyciem dostarczonych tutaj na10
PL 220 307 B1 rzędzi genomowych, a ponadto populacje mikroorganizmów mogą być hodowane i ewentualnie izolowane i/lub wzbogacane w laboratorium przy użyciu sposobów według wynalazku. Dzięki zastosowaniu tych metod na poziomie genomu i poprzez dokładne określenie profili enzymatycznych mikroorganizmów zaangażowanych w przemianie węglowodorów w metan, możliwe jest podstawowe zrozumienie metabolizmu zbiorowisk mikroorganizmów, a dokładniej, metanogenicznego rozkładu węgla w wodzie złożowej i w pokładach węgla. W związku z tym jesteśmy w stanie określić niszę ekologiczną każdej populacji i w konsekwencji opracować stymulanty i/lub DMA, które mogłyby skutkować wzmożeniem biologicznego wytwarzania metanu.
Zgodnie ze sposobami według niniejszego wynalazku mikroorganizmy obecne w środowisku formacji węglowodoronośnych (lokalne mikroorganizmy), i/lub enzymy występujące w tych mikroorganizmach są identyfikowane, a następnie stymulowane lub modulowane w celu przemiany węglowodorów w metan. Mikroorganizmy występujące naturalnie w formacji są korzystne, ponieważ wiadomo, że są one w stanie przetrwać i prawidłowo rozwijać się w środowisku formacji. Jednakże wynalazek nie jest ograniczony do zastosowania lokalnych mikroorganizmów. Możliwe jest również zidentyfikowanie mikroorganizmów egzogennych, odpowiednich do wzrostu w formacjach podziemnych i pochodzących z nich enzymów, i wprowadzenie tych mikroorganizmów lub enzymów do formacji przez znane techniki wstrzyknięcia przed, w trakcie lub po zastosowaniu sposobu według niniejszego wynalazku. Na przykład, jeśli formacja zawiera tylko dwa mikroorganizmy z pożądanego trójskładnikowego konsorcjum, lub tylko dwie z trzech pożądanych funkcji enzymu, szlaku enzymatycznego przemiany węglowodoru w metan, to brakujący mikroorganizm, enzym, lub stymulant dla takich mikroorganizmów lub enzymu może być wstrzyknięty do formacji. Mikroorganizmy, lokalne lub egzogenne, mogą być również organizmami modyfikowanymi rekombinacyjnie lub syntetycznymi.
Analizy metagenomiczne i kwasu nukleinowego
W niniejszym wynalazku zaproponowano nowe podejście i potencjalnie paradygmat dla wzmagania wytwarzania metanu. Dotyczy to opisu genomów i metagenomów, najbardziej podstawowych jednostek biologicznych w przyrodzie. Poprzez określenie genomu całej zbiorowości, znanego również jako metagenom, w miejscach wytwarzania metanu możliwe jest podstawowe zrozumienie mikrobiologicznego wytwarzania metanu, w tym wykorzystywanych substratów i otrzymywanych produktów pośrednich i produktów. Ponadto możliwe jest wyjaśnienie interakcji i działań synergicznych wśród różnych populacji poprzez przeniesienie elektronu, które skutkuje ostatecznie kaskadowym przeniesieniem energii w kierunku metanu. Dane z hodowli w połączeniu z wynikami genomowymi sugerują, że populacja mikroorganizmów, a tym samym wytwarzanie gazu pod ziemią, może być stymulowana przez interwencję obejmującą suplementację substratami, reagentami lub czynnikami wzrostu i/lub zaszczepienie określonymi mikroorganizmami, które powodują zwiększenie wytwarzania metanu. Sposoby według niniejszego wynalazku i uzyskane wyniki stanowią pierwsze studium mikrobiologii podziemnej, łączącej metagenomikę, hodowlę mikroorganizmów i analizy genomu z izolowanych szczepów. Przedstawione wyniki wskazują że współzależność tych dziedzin jest niezbędn a w celu wyczerpującego zrozumienia ekosystemu.
Stosowane tutaj określenie „metagenom” lub „metagenomika” odnosi się do materiału genetycznego, oraz analizy tego materiału genetycznego, z próbek środowiskowych, reprezentujących profil wszystkich mikroorganizmów obecnych w próbce. Metagenomika określana jest również w dziedzinie jako „genomika zbiorowości” lub „genomika środowiska”. Zazwyczaj metagenomika obejmuje sekwencjonowanie kwasu nukleinowego i analizę całkowitego DNA populacji organizmów uzyskanych ze środowiska, na przykład, połączone uzyskiwanie DNA ze wszystkich mikroorganizmów w próbce bez potrzeby oddzielnej hodowli szczepów poszczególnych członków populacji mikroorganizmów.
Na ogół, najpierw izolowane jest DNA całej zbiorowości mikroorganizmów, czyli metagenom, a następnie amplifikowane przy użyciu starterów specyficznych dla genu (powszechnie uniwersalnych starterów 16S) i technologii PGR. Następnie fragmenty oczyszcza się przez wiele technik i poddaje ligacji do nośników molekularnych (np. DNA plazmidowe) i przenosi do bakterii (zwykle E. coli) w ramach procesu klonowania, celem wytworzenia dużej liczby wyizolowanych fragmentów DNA. Kultury poszczególnych kolonii bakterii stosowane są do izolowania pojedynczych klonów (rekombinowane DNA plazmidowe), a następnie te klony są sekwencjonowane z zastosowaniem starterów specyficznych dla sekwencji docelowej. Uzyskane sekwencje DNA są następnie porównywane z sekwencjami DNA znanych szczepów z molekularnych baz danych genetycznych. W większości przypadków tożsamość mikroorganizmów można wywnioskować, gdy występują bliskie dopasowania do znanych mikroorganizmów o znanej charakterystyce fizjologicznej i ekologicznej.
PL 220 307 B1
Zazwyczaj DNA jest izolowane metodami znanymi w dziedzinie z DNA środowiska, a następnie cięte na fragmenty, które są wykorzystywane przy konstruowaniu biblioteki klonów DNA. Biblioteki klonów mogą być bibliotekami zawierającymi małe lub średnie inserty (rozmiar insertu 2-15 kb) lub duże inserty sztucznych chromosomów bakteryjnych (BAC) lub bibliotekami fozmidów (rozmiar insertu do 150 kb), które mogą być sekwencjonowane na sposób losowy lub ukierunkowany.
Dalsze analizy metagenomu obejmują niezależną od kultury analizę 16S rRNA w celu określenia filogenetycznej różnorodności (dalej taksonomia 16S), a ponadto analizy sekwencji w celu zidentyfikowania genów w metagenomie będących przedmiotem zainteresowania. W losowym podejściu do sekwencjonowania, klony są losowo wybierane i sekwencjonowane, a otrzymane sekwencje łączone są w większe ciągłe elementy („contig”), poprzez dopasowanie pokrywających się sekwencji. Uzyskane dane są contigami o różnych długościach, jak również krótszymi niepołączonymi fragmentami. Dostępność całkowicie zsekwencjonowanych genomów „odniesienia może pomóc w procesie łączenia blisko spokrewnionych genomów. W przypadku ich braku, contigi mogą być przyporządkowane do różnych „skrzynek” w oparciu o ich zawartość G + C, użycie kodonów, obszaru pokrywania się sekwencji, obecność krótkich n-merów (częstotliwość nukleotydu), i innych parametrów, co pozwala podzielić je na grupy, które mogą być postrzegane jako „gatunek”. Sekwencje kodujące (CDS, geny) są wówczas za pomocą różnych metod przewidywane z tych danych. Często w podejściu sekwencjonowania losowego zidentyfikowanych genów nie można przypisać do konkretnego gatunku mikroorganizmów (np. nie ma przynależności taksonomicznej lub filogenetycznej), reprezentują one jednak możliwości ogólnej zbiorowości mikroorganizmów i mogą ujawniać cechy ich środowiska. W „ukierunkowanym” podejściu do sekwencjonowania, klony są najpierw przesiewane pod kątem obecności pożądanego genu (np. przez amplifikację PCR) lub funkcji genu (w teście funkcjonalnym). Sekwencjonowanie docelowych klonów dużych insertów w całości umożliwia odzyskanie pełnych operonów, np. tych które kodują szlaki metaboliczne.
Powszechnym podejściem jest ukierunkowanie na fozmidy, przenoszące geny filogenetycznie informacyjne, takie jak 16S rRNA. W metodzie tej, zwanej „filogenetycznym zakotwiczen iem”, jeśli wykrywany jest gen 16S rRNA, insert fozmidowy jest sekwencjonowany w całości, co pozwala na przypisanie sekwencji DNA genomowego do konkretnego filotypu. Takie podejście pozwala powiązać filogeny (rRNA) z domniemanymi funkcjonalnymi genami (przewidywanymi z sekwencji otaczających insertów). Fozmidy przenoszące geny specyficzne dla procesu lub biomarkery (np. w przypadku procesów, które mogą dominować w otoczeniu podczas badań, takich jak utlenianie metanu lub denitryfikacja) mogą być również celem sekwencjonowania w celu rozszerzenia informacji na temat szlaków tych procesów. Przez połączenie obu podejść; losowego i ukierunkowanego, geny będące przedmiotem zainteresowania (np. geny 16S rRNA z nieznanych filotypów) lub nowe geny zidentyfikowane w fazie sekwencjonowania losowego, mogą być zastosowane do przesiewania i dobierania innych klonów do sekwencjonowania lub identyfikacji klonów łączących i rozszerzania obszaru pokrywania genomu.
W specyficznej analizie porównawczej, geny zidentyfikowane z metagenomu i/lub reprezentowanych w nim mikroorganizmów można porównać do znanych rodzin białek w celu określenia obecności produktów genów kodujących enzymy zaangażowane w szlaki przemiany węglowodoru w metan. Na przykład, baza danych Pfam jest dużym zbiorem rodzin białek, z których każda reprezentowana jest przez wielokrotne porównania liniowe sekwencji i ukryte modele Markowa (HMM). Białka na ogół składają się z jednego lub większej liczby regionów funkcjonalnych, powszechnie określanych mianem domen. Różne kombinacje domen stanowią podstawę różnego rodzaju białek występujących w naturze. Identyfikacja domen, które występują w białkach może zatem umożliwić wgląd w ich funkcję. Patrz: The Pfam protein families database: R.D.Finn, J.Tate, J.Mistry, P.C.Coggill, J.S.Sammut, H.R.Hotz, G.Ceric, K.Forslund, S.R.Eddy, E.L.Sonnhammer i A.Bateman, Nucleic Acids Research (2008) Database Issue 36:D281-D288. Poprzez porównanie informacji genomu z bazą danych Pfam, określone tutaj sposoby dostarczają profil enzymatycznych funkcji obecnych w metagenomie, poszczególnych szczepach mikroorganizmów, DMA lub ich dowolnych kombinacjach.
Identyfikacja stymulantów
Stosowane tutaj określenie „stymulant odnosi się do każdego czynnika, który może być zastosowany do zwiększenia lub stymulacji biogenicznego wytwarzania metanu w formacjach węglowodoronośnych. Korzystnie, stymulant jest substratem, reagentem lub kofaktorem dla enzymu, który jest zaangażowany w szlak przemiany węglowodoru w metan. W pewnych przypadkach stymulant jest dodawany w celu modulowania enzymu (zwiększenia, zmniejszenia lub modulowania w dowolny spo12
PL 220 307 B1 sób), który jest obecny w mikroorganizmach istniejących w formacjach węglowodoronośnych. W pewnych przypadkach stymulantem może być sam enzym, mikroorganizm (np. mikroorganizm eksprymujący enzym lub inne białko w celu modulacji odpowiedniego enzymu, lub taki mikroorganizm wytworzony na drodze rekombinacji lub syntetycznie) lub określony zespół mikroorganizmów. W każdym przypadku funkcją stymulanta jest pobudzanie istniejącego wytwarzania poprzez zwiększenie poziomu aktywności lub wzrostu mikroorganizmu, lub zwiększenie, zmniejszenie lub modulowanie w dowolny sposób aktywności enzymatycznej enzymu zaangażowanego w szlak przemiany węglowodoru w metan, w celu optymalizacji końcowego wytwarzania metanu w formacjach węglowodoronośnych.
Stymulanty mogą powodować wzmocnienie, wymianę lub dodanie jakiegokolwiek enzymu, który nie jest optymalnie reprezentowany lub funkcjonalny w środowisku węglowodoronośnym. Celem jest optymalizacja i/lub uzupełnienie szlaku od węglowodorów do metanu. Zazwyczaj wymaga to reprezentacji enzymów lub mikroorganizmów eksprymujących enzymy, które są zdolne do przemiany węglowodoru w produkt taki jak wodór, dwutlenek węgla, octan, mrówczan, metanol, metyloamina lub dowolne inne substraty metanogenne i enzymów metanogennych. Ogólne kategorie enzymów zawierają enzymy zdolne do hydrolizy węgla o niskim stopniu uwęglenia, depolimeryzacji węgla, beztlenowej lub tlenowego rozkładu policyklicznych węglowodorów aromatycznych (PAH), homoacetogenezy i metanogenezy (w tym wodorotrofowej lub redukującej CO2 i acetoklastycznej), lub ich kombinacji, aby osiągnąć przemianę węglowodoru w metan. Enzymy zapewniające takie funkcje mogą obejmować na przykład: peroksydazy, oksydazy fenolowe, oksydazy alkoholowe, lakkazy, hydrolazy, hydrolazy glikozylowe, esterazy, eterazy, oksydazy, nitrogenazy, celulazy, amylazy, glukanazy, pullulanazy, reduktazy, dysmutazy, oksygenazy, monooksygenazy, dioksygenazy, katalazy, hydrogenazy i karboksylazy.
Przykładami stymulantów są liofilizowane mikroorganizmy, takie jak metanogeny, syntrofy, mikroorganizmy fermentacyjne i/lub hydrolityczne; lub stymulant, substrat, reagent lub kofaktor może mieć charakter chemiczny i obejmować takie związki jak azot, fosfor, potas, witaminy, metale śladowe, ekstrakt drożdżowy, związek zawierający siarkę, związek zawierający azot, związek zawierający fosfor, pierwiastek śladowy, akceptor elektronu, donor elektronów, chlorowiec, metal, alkohol, kwas organiczny, alkan, alken, alkin, związek aromatyczy, amina, eter, aldehyd, keton, tiol, octan, węglowodór aromatyczny i gaz.
Po zidentyfikowaniu enzymu sposobem według wynalazku, można zidentyfikować odpowiedni dla danego enzymu substrat, reagent lub kofaktor.
Szczególne stymulanty obejmują na przykład: ekstrakt drożdżowy, NH4CI, NaNO3, K2HPO4. Koenzym M, PO4, zestaw witamin minus fosforany, metale śladowe, O2, H2, związki fosforu, kwas mlekowy, dodatki mineralne (takie jak chlorek amon, fosforan, sód, potas, magnez i wapń), dodatki metali (takich jak Mn, Fe, Co, Zn, Cu, Ni, Se, W lub Mo), dodatki witamin (np. pirydoksyna, tiamina, ryboflawina, wapń, pantotenian, kwas tiooctowy, kwas p-aminobenzoesowy, kwas nikotynowy, witamina B12, biotyna, kwas foliowy i kwas merkaptoheptanosulfonowy, pirogronian, alkohole alkilowe, metanol, etanol, 2-propanol, 2,3-butanodiol, sól kwasu waniliowego, glicyna, cysteina, mrówczan, etanoloamina, i 3,4,5-trimetoksybenzoesan, dodatek wody, mrówczan, octan, mleczan, pirogronian, NaCl, celuloza, roztwór mineralny, kwas cynamonowy, kwas benzoesowy, DNG, Alasan, kompozycja nawozów, chityna, chitozan, chloran, nadchloran oraz dowolne ich kombinacje.
Włączenie stymulantów w celu zwiększenia wytwarzania metanu.
Sposoby i procesy według wynalazku mogą być łatwo wykorzystane do zastosowania w warunkach polowych i wzmagania wytwarzania metanu in situ lub ex situ z formacji węglowodoronośnych takich jak węgiel. Istnieje kilka sposobów lub kombinacji technik wstrzykiwania, znanych w dziedzinie, które można zastosować in situ. Stymulanty, DMA lub mikroorganizmy zidentyfikowane sposobem według niniejszego wynalazku mogą być wstrzykiwanie bezpośrednio do spękań w formacji. Ukierunkowanie spękań, obecne ukierunkowanie naprężeń in situ, geometria złoża (węgla i/lub łupków) i lokalne struktury są czynnikami, które należy wziąć pod uwagę. Na przykład, istnieją dwie główne sieci (zwane płaszczyznami łupliwości) w pokładach węgla, zwane układem czołowych płaszczyzn łupliwości i stykowych płaszczyzn łupliwości. Czołowe płaszczyzny łupliwości są często bardziej ciągłe bocznie i przepuszczalne, a stykowe płaszczyzny łupliwości (które graniczą z czołowymi płaszczyznami łupliwości) są mniej ciągłe i przepuszczalne. Podczas stymulacji odwiertów metanowych pokładów węgla, wywołane spękania przecinają się z pierwotnymi czołowymi płaszczyznami łupliwości, co pozwala na większą dostępność do złoża. Jednak, gdy obecne ukierunkowanie naprężeń in situ jest prostopadłe do czołowych płaszczyzn łupliwości, ciśnienie naprężeń zamyka ciosy podłużne zmniejPL 220 307 B1 szając tym samym przepuszczalność, ale jednocześnie ciśnienia in situ zwiększają przepuszczalność układu stykowych płaszczyzn łupliwości. W tych warunkach, wywołane spękania są prostopadłe do kierunku stykowych płaszczyzn łupliwości, zapewniając lepszy dostęp do naturalnego układu spękań w złożu. Geometria wstrzyknięcia i odwiertów produkcyjnych, oraz to czy dla dostępu do złoża używane są poziome wiercenia, czy nie, zależą w dużej mierze od lokalnych warunków geologicznych i hydrologicznych.
W celu hydraulicznej stymulacji spękań metanem z pokładów węgla, jak w konwencjonalnych odwiertach ropy i gazu, jest tworzenie sieci wywołanych spękań, które łączą się z naturalnie występującymi sieciami spękań złoża. Stymulanty, DMA lub mikroorganizmy zidentyfikowane sposobem według wynalazku mogą być wprowadzane do naturalnie występujących i sztucznie wywołanych spękań pod ciśnieniem, w celu skierowania mieszaniny do naturalnie występujących spękań w głąb złoża, w celu maksymalizacji stopnia i wydajności biokonwersji. Podczas stymulacji spękań złóż, do formacji przez wiertnicę mogą być pompowane pod dużym ciśnieniem propant piasku i różne substancje chemiczne.
Stymulanty, DMA, czy mikroorganizmy mogą być wstrzykiwane do złoża w tym samym czasie co stymulacja spękań i/lub powstają spękania hydrauliczne. Większość zastosowań mikroorganizmów in situ będzie miała miejsce po stymulacji spękań i usunięciu wypełniających je płynów, gdy przywrócone zostaną podziemne warunki beztlenowe. Jednakże przy jednoczesnej stymulacji mikroorganizmami in situ i stymulacji spękań, korzystne jest stosowanie płynów stymulujących w warunkach beztlenowych lub o niskiej zawartości tlenu, tak aby utrzymywane były warunki beztlenowe w złożu, lub aby można je było łatwo osiągnąć po stymulacji. Wstrzyknięcie bakterii tlenowych przy jednoczesnej stymulacji doprowadzi do szybkiego zużycia tlenu i powrotu do warunków beztlenowych.
W niektórych przypadkach, płyny do obróbki wstępnej, które modyfikują węgiel, łupki węglowe lub łupki bogate w substancje organiczne, mogą być w biokonwersji stosowane łącznie z płynami spękań. Jednakże korzystnym sposobem pobudzania biokonwersji materii organicznej in situ jest wstrzyknięcie stymulantów, DMA lub mikroorganizmów pod ciśnieniem i w warunkach beztlenowych po stymulacji hydraulicznej spękań, a następnie płukaniu odwiertu.
Stymulanty, DMA lub mikroorganizmy zidentyfikowane sposobami według niniejszego wynalazku mogą zostać wprowadzone przez ponowne wprowadzenie wody złożowej pod powierzchnię, jak przedstawiono na FIG. 16. W skrócie, metan i wody złożowe są pompowane z orurowania odwiertu 1 do zbiornika rozdzielającego 2 (znanego także jako oddzielacz bębnowy) w celu usunięcia gazów z wody. Woda złożowa jest przechowywana w zbiorniku magazynowym 3, z którego może zostać przesłana do stacji konsolidacji lub skierowana do ponownego wprowadzenia pod powierzchnię. Stymulanty, DMA lub mikroorganizmy można następnie dodać do zbiornika przygotowawczego 4 i mieszać z wodą złożową. Sprężarka 5 lub system ciśnieniowy mogą być następnie wykorzystane do wprowadzenia stymulantów, DMA lub mikroorganizmów w wodzie złożowej pod ziemię.
Rozpuszczony tlen obecny w wodach złożowych in situ, może nie być dostępny dla mikroorganizmów w pokładach węgla, a tym samym staje się czynnikiem ograniczającym wzmożone wytwarzanie metanu. Wprowadzenie stymulantów, DMA lub mikroorganizmów, lub dostarczenie gazów, cieczy, żeli lub substancji stałych może zapewnić środowisko odpowiednie dla zwiększenia ilości metanu, w tym szczepy zdolne do tlenowego rozkładu węglowodorów w połączeniu z tlenem. Na przykład w przykładowej postaci, inokulum składające się z odpowiednich lokalnych szczepów, takich jak Pseudomonas w liczbie 107 komórek na ml, można mieszać z żelem składającym się z substratów organicznych, takich jak gliceryna, następnie może być używane jako odżywka stymulująca wzrost w procesie fermentacji i wydzielanie metabolitów, w tym wodoru, które mogą być wykorzystywane przez metanogeny. Po zasymilowaniu żel będzie powoli uwalniał optymalne ilości tlenu, które z kolei będą wykorzystywane przez szczepy o zdolności do tlenowego rozkładu węglowodorów. Zmiany te i wynikający z nich metabolizm pobudzi przepływ elektronów do wytwarzania metanu w większej ilości i wydajności w porównaniu do odwiertów kontrolnych w tym samym złożu, w które nie interweniowano. Jest to szczególnie korzystne dla szczepów posiadających możliwość wzrostu tlenowego lub beztlenowego, które mogą dostosować metabolizm do celów rozkładu węglowodorów. W innej postaci, woda złożowa o wysokim stężeniu rozpuszczonego tlenu wstrzykiwana jest do odwiertu w celu rozprowadzenia tlenu, potrzebnego do reakcji katalizowanych oksygenazą. Tlen może być rozpuszczony w wodzie złożowej przez napowietrzanie w układach mechanicznych, takich jak wirnik lub inne mechanizmy. Alternatywnie, wykorzystany może być pośredni mechanizm wprowadzania tlenu do środowiska beztlenowego. Na przykład użyty może zostać chloran, jako akceptor elektronów, służący
PL 220 307 B1 generowaniu uwalniania tlenu przez enzymy reduktazy chloranowej i dysmutazy chlorynowej, które były obecne w analizie metagenomicznej.
W alternatywnej postaci, użyty może być sposób oparty na cząstkach, w celu rozprowadzenia stymulantów, DMA lub mikroorganizmów (łącznie: środków interwencyjnych) procesu podczas szczelinowania. Celem jest wprowadzenie tych środków interwencyjnych w celu trwałego wzmożenia wytwarzania metanu. Ulepszony układ dostarczania wstrzykuje środki głęboko do szczelin odwiertu i pozwala na rozłożone w czasie rozprzestrzenianie. Na przykład, środek interwencyjny odwiertu może być sformułowany zarówno jako stopniowo uwalniana w czasie powłoczka ziaren piasku używanych w procesie szczelinowania lub jako twarde cząstki, które powoli rozpuszczają się w miarę upływu czasu, o rozmiarze pomyślanym jako mniej więcej takie same, jak ziarna piasku stosowane w procesie szczelinowania i mogą być zmieszane razem przed dodaniem do roztworu gumy guar znanego jako propant. Niezależnie od postaci, gdy propant i cząstki pompowane są pod ciśnieniem do odwiertu, powlekane ziarna piasku lub twarde cząstki mieszane z piaskiem, są pod ciśnieniem wstrzykiwane w spękania odwiertu, utrzymując je otwarte, w celu ułatwienia uwalniania gazu lub ropy naftowej. Ponieważ środki interwencyjne są formułowane w taki sposób, aby zachodziło uwalnianie w czasie, podobnie do niektórych środków farmaceutycznych, związki i /lub bakterie będą rozpuszczać się powoli i dyfundować do otaczającej wody złożowej i do stykowych płaszczyzn łupliwości (lub drobnych pęknięć skalnych w przypadku ropy naftowej), gdzie prawdopodobnie przylegające bakterie osiadają. W ten sposób środki rozpuszczając się, stale pobudzają biogeniczną przemianę węgla w metan. Preparaty mogą być wymodelowane tak, aby uwalniać środek interwencyjny w ciągu godzin, dni, tygodni lub miesięcy w celu optymalizacji procesu stymulacji metanu. Powłoczka lub cząstki mogą być przygotowane w nieobecności tlenu w celu utrzymania żywotności ściśle beztlenowych bakterii, ale mogą również przenosić gazy, które stymulują wytwarzanie metanu.
Poniższe przykłady przedstawiono dla zilustrowania wynalazku.
P r z y k ł a d 1
Pobieranie próbek i wzbogacanie mikroorganizmów wytwarzających metan z odwiertów metanowych złóż węglowych.
Objętość 200 l wody złożowej pobrano ze zbiornika magazynowego, a objętość 20 l ze zbiornika rozdzielającego odwiertu metanowego złoża węgla znajdującego się w San Juan Basin, Kolorado, USA. Próbki wody następnie przefiltrowano poprzez serię sterylnych sit od 1 mm do 45 μm, aby usunąć duże kawałki węgla i olejów, które zebrano razem z wodą złożową. Podpróbę następnie przeniesiono do 1 l jałowej butelki i przepuszczano N2 za pomocą przenośnego zbiornika i szklanej pipety. Butelki następnie szczelnie zamknięto korkiem butylowym i używano do inokulacji.
Pożywkę składającą się z bazy mineralnej i surowego węgla kopalnego jako źródła węgla, umieszczono w probówkach Hungate z 5 ml kultury i 0,5 g węgla kopalnego jako jedynego źródła węgla.
Skład pożywki dla kultur wzbogacenia metanogennego oraz czystych:
Na 1 l wody sterylnej:
NH4CI 0,5 g
KH2PO4 0,75 g
K2HPO4 1,5 g dostępne w handlu (ATCC) roztwory witamin i pierwiastków śladowych po 10 ml każdego.
Sterylizowano w 1 atm przez 15-30 minut, a następnie dodano z roztworu podstawowego: ekstrakt drożdżowy 0,05% stężenia końcowego
Na2Sx9H2O 3 mM stężenia końcowego cysteina-HCl 3 mM stężenia końcowego
Sterylizowano w 1 atm przez 15-30 minut, a następnie dodano z roztworu podstawowego odpowiednie źródło węgla i energii dla metanogenezy:
mieszaninę gazów CO2:H2/20; 80 do 2 atm.
W niektórych kulturach, do stymulacji oddychania beztlenowego i wzrostu użyto mieszaniny akceptorów elektronów składającej się z azotanu sodu (10 MM), siarczanu sodu (10 mM) i fosforanu żelaza (10 mM). Pożywka została przygotowana w warunkach beztlenowych przez dozowanie wszystkich składników w komorze beztlenowej w atmosferze z 5% H2, 5% CO2 zrównoważonej N2. Inne kultury obejmowały wykorzystanie autoklawowanego węgla. Do przygotowania pożywki nie użyto środków redukujących, takich jak siarczek sodu lub cysteina. Próbki zostały zaszczepione bezpośrednio w terenie, przez pobranie 1 ml beztlenowe z 1 l butelki przy pomocy strzykawki i igły, które wcześniej były trzy razy
PL 220 307 B1 przemyte N2. Zaszczepione probówki inkubowano w temperaturze 30°C i transportowano do laboratorium. Po kilku tygodniach wzrostu, próbki sprawdzano pod katem wzrostu pod mikroskopem, a wytwarzanie metanu mierzono metodą chromatografii gazowej. Wzbogacenia wybrano z uwagi na ich zdolność do wzrostu na węglu kopalnym jako jedynym źródle węgla i wytwarzanie metanu. Najwyższe stężenie metanu wykryto w kulturach, gdzie pominięto akceptory elektronów. Po sześciu kolejnych przeniesieniach z podstawowego wzbogacenia, wytwarzanie metanu okazało się być powtarzalne i skalowalne, dając stały wynik 3% fazy gazowej nad roztworem. Zbiorowość wybrana dla ciągłej charakterystyki została następnie przeniesiona do butelek z surowicą, metan był wytwarzany stale na poziomie około 3% fazy gazowej, w okresie między 10 a 30 dniem w temperaturze 30°C.
P r z y k ł a d 2
Charakterystyka zbiorowości mikroorganizmów z odwiertu metanowego złoża węgla i mikroorganizmów wzbogacenia wytwarzającego metan
Wyizolowano całkowity DNA zbiorowości z próbek wody złożowej sposobami zoptymalizowanymi pod kątem wydajnego oddzielenia kwasów nukleinowych od węgla obecnego w wodach źródłowych i wzbogaceniach. Z próbek wody ze zbiornika magazynowego, przy użyciu wielu metod, utworzono biblioteki genomowe w celu oceny potencjalnego błędu systemowego i w celu wydajnego ujęcia łącznej populacji mikroorganizmów, w tym bakterii, archeonów i eukariontów. Poprzednie analizy genomu ze zbiornika magazynowego wykazały względnie niską złożoność w porównaniu do złożoności w środowiskach, takich jak gleby lub morska woda powierzchniowa. W szczególności uderzający był brak komórek eukariotycznych. Występowały dwie główne linie komórek w danych genomowych, odpowiadające Proteobacteria, Arcobacter i Chrysiogenes, których genomy mogą być ponownie złożone z DNA zbiorowości. Ich metabolizm może być powiązany z rozkładem olejów i innych węglowodorów i oddychaniem arseninami.
Przygotowanie DNA
Wodę przesianą do wielkości mniejszej niż 45 μm przesączono następnie przez serię membran o wielkości porów 3, 0,8 i 0,1 μm, połączone szeregowo. Membrany zostały zebrane z urządzenia filtrującego, zamrożone z buforem Tris-EDTA w temperaturze -20°C i przetransportowane do laboratorium. DNA poddano ekstrakcji z membran w następujący sposób.
Filtry poddano kąpieli przez 45 minut w temperaturze pokojowej na obracającym się kole w nadmiarowej objętości buforu do lizy (50 mM NaCl, 50 mM Tris pH 8,0, 50 mM EDTA, 5% SDS, 4% poliwinylopirolidonu, 1% glikolu polietylenowego (8000), 0,5 M glukozy, 200 mM beta-merkaptoetanolu, 10 mM spermidyny, 10 mm kwasu askorbinowego, 20 μm/ml bisbenzamidu i 100 μg/ml tRNA drożdży). Zebrano supernatanty każdej próbki, komórki rozbito przez dodanie pięciu kulek o rozmiarze 1/8 i jednej 3/8 ze stali nierdzewnej do każdej próbki, jak również 1 g 0,5 mm szklanych kulek oraz wytrząsanie próbek przez 4 minuty przy 1500 uderzeń na minutę w Geno/Grinder 2000. Do każdej próbki dodano chlorku sodu do 0,8 M, próbkę raz wyekstrahowano układem fenol-chloroform, raz chloroformem i strącano w izopropanolu.
Alternatywnie do przesączania wodę złożową najpierw osadzono przez wirowanie przy 10000 obr./min. przez 30 minut w 4°C, supernatant usunięto do nowego pojemnika, osad komórek/ szczątek przeprowadzono w zawiesinę w buforze do lizy i DNA oczyszczono w ten sam sposób jak opisano powyżej. Pozostały materiał biologiczny został odzyskany z supernatantu przez dodanie glikolu polietylenowego 8000 do 10%, inkubację w 4°C przez noc, a następnie odwirowanie przy 10000 obr./min. przez 30 minut w 4°C, zawieszenie osadu w buforze do lizy i powtórzenie protokołu oczyszczania opisanego powyżej. DNA uzyskane z oczyszczenia rozpuszczono w niewielkiej objętości 10 mM Tris pH 8,0, 1 mM EDTA i przeanalizowano za pomocą spektroskopii i elektroforezy na żelu.
Przygotowanie biblioteki genomowej
Bibliotekę genomową skonstruowano przez cięcie metagenomicznego DNA z powyższej puli mikroorganizmów, do średniej wielkości 1-8 kb za pomocą Genomic Solutions GeneMachines HydroShear wyposażonej w standardowy zestaw do cięcia. DNA zostało rozdzielone ze względu na wielkość na żelu agarozowym, przyłączone do adapterów DNA i poddane ligacji do wektora do klonującego E. coli o średniej liczbie kopii przy użyciu standardowych procedur znanych w dziedzinie. Produkt ligacji został umieszczony w E. coli poprzez elektroporację, wybrano losowe klony, hodowano w 1 ml kultury i pobrano plazmidowe DNA. Każdy klon zsekwencjonowano dwukierunkowo metodą Sangera.
PL 220 307 B1
Analizy sekwencji
Różnorodność taksonomiczną wody złożowej (zbiornik magazynowy) analizowano porównując sekwencje genów 16S bezpośrednio z metagenomu (sekwencje z biblioteki środowiskowej) lub poprzez amplifikację sekwencji genu 16S z próbek DNA wykorzystywanych do konstrukcji biblioteki metagenomowej. Analizy te wykazały, że zbiorowość składa się z archeonów i bakterii, ale brak było komórek eukariotycznych.
Poszczególne odczyty metagenomiczne poddano opatentowanemu procesowi anotacji bioinformatycznej pipeline, w wyniku czego najpierw zidentyfikowano wszystkie otwarte ramki odczytu (ORF) większe niż 50 aminokwasów. Aby przypisać domniemane funkcje dla każdego ORF, były one najpierw analizowane pod kątem rodzin PFAM, TIGRFAM i SUPERFAM w porównaniu z aktualnymi zbiorami wielokrotnych porównań liniowych sekwencji i ukrytych modeli Markowa dla poszczególnych rodzin białek, przy użyciu oprogramowania HMMER. Dodatkowo, zastosowano BLASTp w celu porównania białek zidentyfikowanych w metagenomie wobec bazy danych nieredundantnych białek GenBank. Anotacje wynikające z oprogramowania pipeline następnie przeszukiwano i przeprowadzono porównanie między metagenomem ze zbiornika magazynowego, kultur wzbogacenia wytwarzającego metan i szczepów izolowanych. Analizy wykazały dużą liczbę genów, które wymagają tlenu, takich jak dioksygenaz (nitropropanu, fitanoil-CoA, metylobenzoesanu, bifenylo-2,3-diolu i diterpenoidów) i monooksygenazy (P450, alkanów, amoniaku i 2,4-dichloro). Wraz z enzymami wymagającymi tlenu była też znacząca liczba enzymów, które pomagają uchronić się przed tlenem, takich jak katalazy, dysmutaza ponadtlenkowa, rubredoksyna i tioredoksyna.
Wzbogacenia wytwarzające metan, przeanalizowano taksonomicznie za pomocą sekwencji genów 16S z domen bakterii i archaeowców, przy czym te ostatnie zawierały metanogeny. Zbiorowość poddano analizie w 10 i 30 dniu inkubacji poprzez amplifikację tego fragmentu ze zbiorowości, tworząc biblioteki fragmentów 16S, przez wklonowanie ich do wektora, transformację E. coli i sekwencjonowanie sklonowanych fragmentów jak opisano powyżej. Sekwencje te zostały następnie porównane z publicznymi bazami danych, aby znaleźć najbliższe wyhodowane organizmy pokrewne. Jak pokazano na FIG. 2A, różnorodność bakterii była zdominowana przez organizmy należące do Pseudomonas, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio po upływie 10 dni, a Spirochaeta, Erysipelothrlx, Thauera, Clostridium, Acholeplasma i Magnetospirillum były mniej liczne zarówno po upływie 10 jak i 30 dni. Jak pokazano na FIG. 2B, populacja archeonów była zdominowana przez metanogen Methanolobus w 10 dniu, a w 30 dniu przez Methanocalculus i pojawił się niescharakteryzowany przedstawiciel Crenarcheaota. FIG. 3 przedstawia różnorodność bakterii w reprezentatywnej próbce wody złożowej w analizie sekwencji genu RecA z metagenomu.
Próbki z głowicy odwiertu - przedstawienie taksonomii 16S bakterii
Dictyoglomus
Planctomycetaceae
Rubrobacteraceae
Thermodesulfovibrio
Clostridiales
Bacteroidales
Thermacetogenium
Thermotoga
Thermosediminibacter
Deltaproteobacteria
Syntrophomonas
Bacteroidetes
Bacteroidales
Termodesulfovibrio
Magnetobacterium
Sporomusa
Deferribacteraceae
Thermotoga
Clostridiales
Sulfurospirillum
Proteiniphilum
Coprothermobacter
Anaerosinus
PL 220 307 B1
Azospira
Ceillonellaceae
Nitrospiracaea
Thermoanaerobacterium
Ruminococcaceae
Clostridia
Therminocola
Peptococcaceae
Clostridiales
Proteobacteria
Ralstonia
Ruminococcaceae
Bactersidales
Propionibacteriaceae
Niastella
Serratia
Thermodesulfovibrio
Niastella
Chryseobacterium
Smithella
Gammaproteobacteria
Magnetobacterium
Proteiniphilum
Spirochaetaceae
Przedstawienie taksonomii 16S archeonów - metanogeneza
Thermoprotei
Methanothrix
Methanofollis
Methanobacterium
Methanomicrobiales
Metbanocorpusculum
Desulfurococcales
Izolacja szczepu
Funkcjonalne wzbogacenie i próbki środowiska zostały użyte do izolowania poszczególnych szczepów poprzez środowiskową rozdzieloną hodowlę mikroorganizmów (EMCC, jak opisano w PCT/US2008/057919, WO2008/116187) lub standardowe metody, takie jak wytrząsane hodowle agarowe. Metoda EMCC została wykonana przez umieszczenie zawiesiny komórek w mikroporcjach żelu (GMDs) i inkubacji w warunkach tlenowych w temperaturze 30°C. Komórki tworzyły kolonie, które zostały posortowane w jałowych pożywkach, w celu uzyskania subkultur. Powstałe kultury komórkowe były następnie analizowane metodą 16S, aby określić jednostkowe szczepy. Druga metoda zawiera stopiony agar, na którym umieszczono zawiesinę komórek w serii rozcieńczeń. Probówki następnie szczelnie zamknięto, a fazę gazową zastąpiono N2:CO2 i H2:O2 i inkubowano do chwili, gdy komórki zaczęły tworzyć kolonie, które zebrano i hodowano jako subkultury. Wybrane szczepy wyizolowano, a następnie hodowano beztlenowe, niektóre z nich mają zdolność do wzrostu tlenowego lub beztlenowego.
W celu wyizolowania poszczególnych szczepów ze wzbogacenia wytwarzającego metan, próbkę 100 μΐ rozcieńczono i zaszczepiono w probówkach Hungate z agarem i węglem, w celu utworzenia kolonii i zapewnienia izolacji szczególnych linii. Dodatkowo, wzbogacenie zostało zamknięte i inkubowane tlenowo w celu utworzenia mikrokolonii, które zostały rozmieszczone na 96-dołkowych płytkach szybkiego sortera komórek. Działania te doprowadziły do izolacji szczepów, które były następnie identyfikowane za pomocą sekwencji genów 16S (jak pokazano na FIG. 2A i 2B). Poszczególne szczepy tego pierwszego wzbogacenia wytwarzającego metan były kulturami Pseudomonas, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio, Thauera, Acholeplasma i Methanocalculus pumilus. Poszczególne szczepy mogły być następnie odtworzone w zbiorowości w kulturze funkcjonalnej wzbogacenia, takiej jak kultura określonych zespołów mikroorganizmów (DMA). Niektóre izolowane szczepy były również wykorzystywane do sekwencjonowania genomu w celu identyfikacji genów i szlaków biorących udział w rozkładzie węgla. Na przykład, szczep Pseudomonas wykazywał obecność oksygenaz biorących udział w rozkładzie nie18
PL 220 307 B1 których policyklicznych węglowodorów aromatycznych takich jak między innymi dioksygenaza 3-fenylpropionianowa, monooksygenazy alkanosiarczanowe i 2,3-dioksygenazy katecholowe.
Izolowane kultury komórkowe - taksonomia 16S
Przypisany rodzaj (16S) | Kultury komórkowe | Przypisany rodzaj (16S) | Kultury komórkowe |
Acetobacterium | 5 | Nitrospira | 1 |
Acholeplasma | 1 | Paenibacillus | 3 |
Achromobacter | 5 | Paludibacter | 1 |
Acinetobacter | 1 | Pannonibacter | 2 |
Aeromonas | 97 | Parabacteroides | 3 |
Aquimonas | 1 | Petrotoga | 1 |
Azoarcus | 2 | Pseudomonas | 1636 |
Azonexus | 1 | Raoultella | 3 |
Azospira | 82 | Rhodobacter | 2 |
Bacillus | 47 | Rhodopseudomonas | 1 |
Brevibacillus | 15 | Shewanella | 44 |
Burkholderia | 1 | Staphylococcus | 1 |
Butyrivibrio | 2 | Sulfurospirillum | 23 |
Carnimonas | 2 | Thalassospira | 7 |
Citrobacter | 9 | Thauera | 2 |
Delftia | 2 | Thiobacillus | 1 |
Desulfovibrio | 2 | Tistrella | 2 |
Devosia | 2 | niesklasyfikowany „Bacillaceae 2” | 1 |
Dysgonomonas | 3 | niesklasyfikowany Bacillus | 33 |
Enterobacter | 5 | niesklasyfikowany Bacteroidales | 2 |
Ewingella | 12 | niesklasyfikowany Enterobacteriaceae | 1 |
Geobacillus | 43 | niesklasyfikowany Rhodocyclaceae | 1 |
Halomonas | 3 | niesklasyfikowany Rikenellaceae | 3 |
Halovibrio | 1 | niesklasyfikowany Sphingomonadaceae | 1 |
Hvphomonas | 1 | niesklasyfikowany Xanthomonadaceae | 1 |
Levilinea | 1 | Vibrio | 2 |
Methanocalculus | 1 | Wolinella | 2 |
Micrococcineae | 1 |
Hodowla tolerujących tlen szczepów mikroorganizmów z wody złożowej
Zaszczepienie zebranej beztlenowo wody złożowej do pożywki tlenowej doprowadziło do wzrostu różnych linii komórkowych zdolnych do asymilacji zewnętrznych źródeł węgla, takich jak wyciąg z drożdży, ale przede wszystkim, zdolnych do wzrostu w wodzie złożowej i surowym węglu kopalnym jako jedynym źródle węgla. Sugeruje to, że w środowisku są komórki posiadające genetyczne i fizjologiczne możliwości tlenowego rozkładu węglowodorów. Te szczepy obejmują zróżnicowanych genetycznie członków grupy Pseudomonas, takich jak Pseudomonas sp., Pseudomonas 3CB6, Pseudomonas sp.SCT, Pseudomonas sp. G-R2A7 i inne, takie jak Hyphomonas polymorpha, Staphylococcus haemolyticus, niehodowane bakterie, niehodowane bakterie denitryfikacyjne (Thalassospira, Pannonibacter phragmatis (Achromobacter), Azoarcus (Betaproteobacteria), Tistrella mobilis i niehodowane
PL 220 307 B1 bakterie (Thaurea). Wiele z nich może rozwijać się w obecności węgla kopalnego jako jedynego źródło węgla oraz wytwarzać znaczne ilości biomasy.
Miejsca występowania metanu w złożach węgla i towarzyszących im wodach złożowych są uważane za beztlenowe i aktualne modele wskazują, że dominujący metabolizm wydaje się być powiązany z fermentacją i beztlenowym oddychaniem azotanowym, siarczanowym i innymi końcowymi akceptorami elektronów, ale nie tlenem. Jednak metagenomiczne analizy wody złożowej ujawniły mikroorganizmy, które mogą być podatne na hodowlę przy użyciu wody złożowej jako pożywki mineralnej, a węgla kopalnego jako jedynego źródła węgla i różnych kombinacji akceptorów elektronów w tym tlenu, azotanu, siarczanu, fosforanu żelaza w celu stymulowania oddychania mikroorganizmów. Jak pokazano na FIG 4, stwierdzono szeroką reprezentację monooksygenaz i dioksygenaz w próbkach wody złożowej, kultur wzbogacenia metanu, jak również wyizolowanych szczepach Pseudomonas i Thallasospira.
Identyfikacja rodziny enzymów
Dane metagenomiczne uzyskane z próbek zbiornika magazynowego i kultur wzbogacenia metanu, pozwoliły na rozpoznanie kilku klas enzymów, które mogłyby służyć do interwencji w celu zwiększenia wytwarzania metanu z formacji węglowodoronośnych. Tabela 1 poniżej przedstawia rodziny enzymów
Pfam, które zostały zidentyfikowane, jako działające na różnych etapach enzymatycznych przemiany węglowodorów w węgiel. FIG. 5-12 ilustrują różnorodność enzymów zidentyfikowanych w wielu Pfam.
T a b e l a 1
Proces metaboliczny | Organizm | Enzym |
1 | 2 | 3 |
Hydroliza niskowęglowego węgla | Dictyoglomus Thermotoga Desulfurococca- les | PF02446 4-alfa-glukanotransferaza PF05448 Esteraza acetyloksylanowa (AXE1) PF02806 Alfa-amylaza, domena C-końca całkowicie beta PF02903 Alfa-amylaza, domena N-końca immunoglobinopodobna PF09261 Alfa-mannozydaza, domena środkowa PF07821 Alfa-amylaza, domena C-końca beta-kartka PF09071 Alfa-amylaza, C-końca PF05270 Alfa-L-arabinofuranozydaza B (ABFB) PF09206 Alfa-L-arabinofuranozydaza B, katalityczna PF06964 C-koniec alfa-L-arabinofuranozydazy PF08531 Domena N-końca alfa-L-ramnozydazy PF06202 Amylo-alfa-1,6-glukozydza PF05592 Bakteryjna Alfa-L-ramnozydaza PF05592 Bakteryjna Alfa-L-ramnozydaza PF03714 Bakteryjna domena związana z pullulanazą PF02929 Krótki łańcuch beta-galaktozydazy PF02449 Beta-galaktozydaza PF08533 C-koniec beta-galaktozydazy PF08532 Domena trimeryzacji beta-galaktozydazy PF03856 Beta-glukozydaza (rodzina SUN) PF02018 Domena wiążąca węglowodany PF02839 Domena wiążąca węglowodany PF03425 Domena wiążąca węglowodany (rodzina 11) PF03426 Domena wiążąca węglowodany (rodzina 15) PF03424 Domena wiążąca węglowodany (rodzina 17/28) PF03427 Domena wiążąca węglowodany (rodzina 19) PF03423 Domena wiążąca węglowodany (rodzina 25) PF09478 Domena wiążąca węglowodany CBM49 PF03422 Moduł wiążący węglowodany (rodzina 6) PF09212 Moduł wiążący węglowodany 27 PF00553 Domena wiążąca celulozę PF00942 Domena wiążąca celulozę PF02013 Domena wiążąca celulozę lub białka PF01607 Domena perytrofiny-A wiążąca chitynę PF00182 Chitynaza klasy I PF03174 Domena chitobiazy/beta-heksozoaminidazy C-końca PF06452 Domena o nieznanej funkcji(DUF1083) PF09081 Domena o nieznanej funkcji (DUF1921) PF09154 Domena o nieznanej funkcji (DUF1939) |
PL 220 307 B1 cd. tabeli 1
1 | 2 | 3 |
PF09260 Domena o nieznanej funkcji (DUF1966) PF02056 Hydrolaza glikozylowa rodziny 4 PF00734 Grzybowa domena wiążąca celulozę PF09137 Glukodekstranaza, domena N PF07915 Białko podobne do podjednostki beta glukozydazy II PF03198 Białko powierzchniowe zakotwiczone na glikolipidzie PF00232 Rodzina hydrolaz glikozylowych 1 PF00331 Rodzina hydrolaz glikozylowych 10 PF01670 Rodzina hydrolaz glikozylowych 12 PF01373 Rodzina hydrolaz glikozylowych 14 PF00728 Rodzina hydrolaz glikozylowych 20, domena katalityczna PF02838 Rodzina hydrolaz glikozylowych 20, domena 2 PF02156 Rodzina hydrolaz glikozylowych 26 PF01915 Rodzina hydrolaz glikozylowych 3, domena C-końca PF00933 Rodzina hydrolaz glikozylowych 3, domena N-końca PF02015 Rodzina hydrolaz glikozylowych 45 PF01374 Rodzina hydrolaz glikozylowych 46 PF01532 Rodzina hydrolaz glikozylowych 47 PF02011 Rodzina hydrolaz glikozylowych 48 PF03718 Rodzina hydrolaz glikozylowych 49 PF03512 Rodzina hydrolaz glikozylowych 52 PF07745 Rodzina hydrolaz glikozylowych 53 PF03065 Rodzina hydrolaz glikozylowych 57 PF02057 Rodzina hydrolaz glikozylowych 59 PF03443 Rodzina hydrolaz glikozylowych 61 PF03664 Rodzina hydrolaz glikozylowych 62 PF03632 Rodzina hydrolaz glikozylowych 65, środkowa domena katalityczna PF03633 Rodzina hydrolaz glikozylowych 65, domena C-końca PF03636 Rodzina hydrolaz glikozylowych 65, domena N-końca PF07477 Rodzina hydrolaz glikozylowych 67, C-koniec PF07488 Rodzina hydrolaz glikozylowych 67, środkowa domena PF03648 Rodzina hydrolaz glikozylowych 67, N-koniec PF00840 Rodzina hydrolaz glikozylowych 7 PF02324 Rodzina hydrolaz glikozylowych 70 PF03659 Rodzina hydrolaz glikozylowych 71 PF03663 Rodzina hydrolaz glikozylowych 76 PF03662 Rodzina hydrolaz glikozylowych 79, domena N-końca PF03639 Rodzina hydrolaz glikozylowych 81 PF03644 Rodzina hydrolaz glikozylowych 85 PF07470 Rodzina hydrolaz glikozylowych 88 PF00759 Rodzina hydrolaz glikozylowych 9 PF07971 Rodzina hydrolaz glikozylowych 92 PF08306 Rodzina hydrolaz glikozylowych 98 PF08307 Rodzina hydrolaz glikozylowych 98, domena C-końca PF00457 Rodzina hydrolaz glikozylowych 11 PF00723 Rodzina hydrolaz glikozylowych 15 PF00722 Rodzina hydrolaz glikozylowych 16 PF00332 Rodzina hydrolaz glikozylowych 17 PF00704 Rodzina hydrolaz glikozylowych 18 PF00703 Rodzina hydrolaz glikozylowych 2, domena immunoglobinopodobna beta-kanapka PF02837 Rodzina hydrolaz glikozylowych 2, domena wiążąca cukry PF02836 Rodzina hydrolaz glikozylowych 2, domena baryka TIM PF01183 Rodzina hydrolaz glikozylowych 25 PF00295 Rodzina hydrolaz glikozylowych 28 PF01055 Rodzina hydrolaz glikozylowych 31 PF08244 Rodzina hydrolaz glikozylowych 32 C-końcowa PF00251 Rodzina hydrolaz glikozylowych 32 N-końcowa PF01301 Rodzina hydrolaz glikozylowych 35 PF07748 Rodzina hydrolaz glikozylowych 38 domena C-końca |
PL 220 307 B1 cd. tabeli 1
1 | 2 | 3 |
PF01074 Rodzina hydrolaz glikozylowych 38 domena N-końca PF01229 Rodzina hydrolaz glikozylowych 39 PF04616 Rodzina hydrolaz glikozylowych 43 PF01341 Rodzina hydrolaz glikozylowych 6 PF01270 Rodzina hydrolaz glikozylowych 8 PF01630 Hialuronidaza PF02922 Domena N-końca izoamylazy PF02435 Lewanosacharaza/Inwertaza PF03200 Glukozydaza mannozowooligosacharydowa PF02065 Melibiaza PF08305 Domena NPCBM/NEW2 PF02927 N-końcowa immunoglobinopoodobna domena celulazy PF02055 Rodzina hydrolaz O-glikozylowych 30 PF07691 Domena PA14 PF09113 Peptydo-N-glikoozydaza F, C-końcowa PF09112 Peptyd-N-glicozydaza F, N-końcowa PF01522 Deacetylaza polisacharydowa PF03173 Domniemana domena wiążąca węglowodany PF03173 Domniemana domena wiążąca węglowodany PF06204 Domniemana domena wiążąca węglowodany PF07944 Domniemana hydrolaza glikozylowa o nieznanej funkcji (DUF1680) PF03370 Domniemana podjednostka regulująca fosfatazę PF00686 Domena wiążąca skrobię | ||
Depolimeryzacja węgla | Chlostridium Petrotoga Planctomycetaceae | PF05448 Esterasa acetyloksylanowa (AXE1) PF01095 Pektynoesteraza PF00135 Karboksyloesteraza Chelatazy Wytwarzanie kwasów organicznych o małej masie cząsteczkowej |
Beztlenowy (lub tlenowy) rozkład PAH | Thermoprotei Anaerovorax Smithella Anaerobaculum Thermacetogenium Aeromonas Dechloromonas Pseudomonas Thauera Marinobacter Alcanivorax Desulfuromonas Desulfovibrio Spirochaeta Azoarcus | PF00067 Cytochrom P450 PF00171 Rodzina dehydrogenaz aldehydowych PF00775 Dioksygenaza PF00848 Podjednostka alfa hydroksylująca pierścienie (domena katalityczna) PF00866 Podjednostka beta hydroksylująca pierścienie PF01188 Racemaza fenylohydroksyoctowa/enzym laktozujący śluzan, domena C-końcowa PF01231 2,3-dioksygenaza indoloaminowa PF01361 Enzym tautomerazy PF01596 O-metylotransferaza PF01689 Hydrataza/dekarboksylaza PF01731 Aryloesteraza PF01738 Rodzina hydrolazy dienolaktonowej PF01869 Rodzina BadF/BadG/BcrA/BcrD ATPazy PF01883 Domena o nieznanej funkcji DUF59 PF02332 Hydroksylaza Metanowa/Fenolowa/Toluenowa PF02426 Delta-izomeraza mukonolaktonowa PF02461 Monooksygenaza amoniakowa PF02578 Niescharakteryzowane ACR, rodzina YfiH COG1496 PF02626 Podjednostka hydrolazy allofanianowej 2 PF02627 Rodzina dekarboksylaz karboksymukonolaktonowych PF02668 Dioksygenaza katabolizmu tauryny TauD, rodzina TfdA PF02746 Racemaza fenylohydroksyoctowa / enzym laktozujący śluzan, domena N-końcowa PF02798 S-transferaza glutationowa, domena N-końcowa PF02900 Podjednostka katalityczna LigB dioksygenazy otwierającej pierścień aromatyczny PF02962 Izomeraza 5-karboksymetylo-2-hydroksyśluzanowa PF00067 Cytochrom P450 PF00171 Rodzina dehydrogenaz aldehydowych |
PL 220 307 B1 cd. tabeli 1
1 | 2 | 3 |
PF00775 Dioksygenaza PF00848 Podjednostka alfa hydroksylująca pierścienie (domena katalityczna) PF00866 Podjednostka beta hydroksylująca pierścienie PF01 188 Racemaza fenylohydroksyoctowa/enzym laktozujący śluzan, domena C-końcowa PF03079 Rodzina ARD/ARD' PF03171 Superrodzina oksygenaz 2OG-Fe(II) PF03241 Rodzina 3-hydroksylaz 4-hydroksyfenylooctanowych PF03301 2,3-dioksygenaza tryptofanowa PF03349 Białko transportujące białka zewnętrznej błony (OMPPl/FadL/TodX) PF03594 Białko transportujące benzoesany przez błony PF04209 1,2-dioksygenaza homogentyzynianowa PF04303 Białko o nieznanej funkcji (DUF453) PF04444 N-koniec dioksygenazy katecholowej PF04663 Region konserwatywny hydroksylazy fenolowej PF04744 Białko podjednostki B monooksygenazy PF04896 Monooksygenaza amoniakowa/monooksygenaza metanowa, podjednostka C PF05145 Domniemana monooksygenaza amoniakowa PF05494 Tolerancja toluenowa, Ttg2 PF05721 Dioksygenaza fitanoilo-CoA (PhyH) PF05870 Dakarboksylaza kwasu fenolowego (PAD) PF06052 Dioksygenaza kwasu 3-hydroksyantranilowego PF06099 Podjednostka hydroksylazy fenolowej PF06234 Białko B układu tolueno-4-monooksygenazy (TmoB) PF06917 Liaza pektynowa peryplazmatyczna PF07424 TrbM PF07746 Dioksygenaza otwierająca pierścień aromatyczny LigAB, podjednostka Lig A PF07976 Hydroksylaza fenolowa, domena C-końcowa dimeryzacji PF08201 Białko BssC/TutF PF08282 Hydrolaza chlorowcokwasu dehalogenazopodobna PF08803 Domniemana monooksygenaza ydhR PF08883 Rodzina 4,5-dioksygenaz Dopa PF09448 Metyloizomeraza metylomukolaktonowa PF09459 Dehydrogenaza etylobenzenowa PF09662 Podjednostka gamma karboksylazy fenylofosforanowej (Fenyl P gamma) | ||
Homoaceto- geneza | PF01268 Syntetaza formylotetrahydrofolianowa PF03598 Dehydrogenaza CO/syntaza acetylo-CoA, podjednostka kompleksu beta PF03599 Dehydrogenaza CO/syntaza acetylowa-CoA, podjednostka delta | |
Metanogeneza (wodorotrofowa i acetyloklastyczna) | Methanothrix Methanosarcina Methanofolis Methanobacterium Methanolobus Methanocalculus Methanomicrobiales Methanocorpo- sculum Methanosarcina | PF01913 Formylotransferaza formylometanofuranowotetrahydrometanopterynowa PF01993 Dehydrogenaza metylenotetrahydrometanopterynowa PF02007 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, H PF02240 Reduktaza gamma metylo-koenzymu M PF02241 Reduktaza beta metylo-koenzymu M, C-końca PF02249 Reduktaza alfa metylo-koenzymu M, C-końca PF02289 Cyklohydrolaza metenylowo-tetrahydrometanopterynowa PF02505 Reduktaza metylo-koenzymu M, białko D PF02663 Dehydrogenaza wolframoformylometanofuranowa, FwdE PF02741 Formylotransferaza formylometanofuranowotetrahydrometanopterynowa PF02745 Reduktaza alfa metylokoenzymu M, N-końca PF02783 Reduktaza beta metylokoenzymu M, N-końca |
PL 220 307 B1 cd. tabeli 1
1 | 2 | 3 |
PF04029 Fosfataza 2-fosfosulfomleczanowa PF04206 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, E PF04207 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, D PF04208 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, A PF04210 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, G PF04211 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, C PF04422 Hydrogenaza beta koenzymu F420, N-końca PF04432 Hydrogenaza beta koenzymu F420, C-końca PF04609 Reduktaza metylokoenzymu M, białko C PF05440 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, B PF08979 Domena o nieznanej funkcji (DUF1894) PF09176 Dehydrogenaza metylenotrahydrometanopterynowa, N-końca PF09472 S-metylotransferaza tetrahydrometanopterynowa, F |
P r z y k ł a d 3
Stymulacja wytwarzania metanu
Zdolność określonego zespołu mikroorganizmów do wytwarzania metanu z węgla in vitro, jak również zestaw szczepów zdolnych do tlenowego rozkładu węgla poddano eksperymentom laboratoryjnym, w których różne stymulanty badano pod kątem ich wpływu na wytwarzanie metanu. FIG. 13 przedstawia wyniki stymulacji układu hodowlanego różnymi ilościami tlenu (2%, 4% i 10% O2) i akceptorów elektronów, siarczanu (0,1 mM, 1 mM i 10 mM) i azotanu (na 0,1 mM, 1 mM i 10 mM).
Największy wzrost wytwarzania metanu obserwowano w odpowiedzi na ograniczone impulsy tlenu, co sugeruje, że czynnikiem ograniczającym wytwarzanie metanu z węgla może być przepływ elektronów pochodzących z tlenowego rozkładu węglowodorów. Rozkład ten jest stymulowany przez dodanie tlenu jako reagenta dla enzymów klasy oksygenaz, obecnych w niektórych szczepach, zawartych w DMA. Jednakże, gdy tlen jest stosowany w wyższych poziomach niż optymalne to hamuje metanogenezę, prawdopodobnie z powodu zastępowania CO2, jako ostatecznego akceptora elektronów i/lub utleniania enzymów wrażliwych na tlen, zarówno w metanogenach jak i innych grupach bakterii beztlenowych.
Tabela 2 poniżej przedstawia listę domniemanych oksygenaz i odpowiednich organizmów gospodarzy określonych przez analizę 16S genomu.
T a b e l a 2
Domniemana oksygenaza | Domniemane organizmy gospodarzy |
1 | 2 |
1,2-dioksygenaza 2,3-dihydroksyfenylpropionianowa | Bradyrhizobium sp. ORS278 |
dioksygenaza 2-nitropropanowa, NPD | Alkaliphilus metalliredigens QYMF |
oksygenaza 2OG-Fe(II) | Methylobacillus flagellatus KT |
dioksygenaza 4-hydroksyfenylopirogronianowa | Pseudomonas aeuruginosa PA7 |
1-monooksygenaza alkanowa | Pseudomonas mendocina ymp |
Monooksygenaza biosyntezy antybiotyków | Candidatus Desulfococcus oleovorans Hxd3 |
1,2-dioksygenaza benzoesanowa, podjednostka alfa | Burkholderia pseudomallei 668 |
Dioksygenaza otwierająca pierścień aromatyczny | Pseudomonas entomophila L48 |
1,2-dioksygenaza bifenylo-2,3-diolowa III-powiązane białka | Vibrio cholerae O1 biovar eltor str. N1696 |
Katalityczna podjednostka LigB dioksygenazy otwierającej pierścień aromatyczny | Leptospira borgpetersenii serovar Hardjo-bovis L55 |
2,3-dioksygenaza katecholowa | Azoarcus sp. BH72 |
Monooksygenaza cykloheksanonowa | Parvibaculum lavamentivorans DS-1 |
Dioksygenaza pokrewna do dioksygenazy 2-nitropropanowej | Pseudomonas entomophila L48 |
PL 220 307 B1 cd. tabeli 2
1 | 2 |
Dioksygenaza diterpenoidowa | Mycobacterium sp. JLS |
Dioksygenaza ekstradiolowa rozszczepiająca pierścień, enzym III klasy, podjednostka | Caldicellulosiruptor saccharolyticus DSM 89031 |
Glioksalaza/białko/dioksygenaza odporności na bleomycynę | Dechloromonas aromatica RCB |
1,2-dioksygenaza homogentyzynianowa | Chromobacterium violaceum ATCC 12472 |
Monooksygenaza luciferazopodobna | Burkholderia mallei NCTC 10247 |
Oksygenaza fenylooctano-CoA, podjednostka PaaG | Burkholderia pseudomallei 1710b |
Prawdopodobna podjednostka dioksygenazy hydroksylująca pierścień | Pseudomonas aeruginosa PAO1 |
Domniemana monooksygenaza amoniakowa | Jannaschia sp. CCS1 |
Domniemana dioksygenaza ekstradiolowa rozszczepiająca pierścień | Bradyrhizobium sp. BTAil |
Domniemana 3,4-dioksygenaza protokatechusanowa, białko łańcucha beta | Vibrio parahaemolyticus RIMD 2210633 |
1,2-dioksygenaza metylobenzoesanowa, komponent przeniesienia elektronu | Pseudomonsa aeruginosa PA7 |
FIG. 4 porównuje profil raonooksygenaz i dioksygenaz wykryte przez analizę 16S genomu mikroorganizmów z wody złożowej, kultury wzbogacania metanu, jak również wyizolowanych szczepów
Pseudomonas i Thallasospira.
Dodanie tlenu do DMA może spowodować wzrost wytwarzania metanu, jeżeli nie zostaną uszkodzone organizmy ściśle beztlenowe. Tolerancja na tlen bakterii beztlenowych i archeonów metanogennych zostały opisane niedawno (Boga, HI i Brune, A. 2003. Hydrogen-dependent oxygen reduction by homoacetogenic bacteria isolated from termite guts. Appl. Environ. Microbiol, 69:779-786), a tolerancja w stosunku do tlenu czystej kultury wchodzącej w skład DMA może być zbadana.
FIG. 14 przedstawia wytwarzanie metanu zwiększone po stymulacji H2 i octanem w kulturach wzrastających przy wykorzystaniu węgla kopalnego jako jedynego źródła węgla.
FIG. 15 przedstawia wytwarzanie metanu zwiększone po stymulacji trimetyloaminą w kulturach wzrastających przy wykorzystaniu węgla kopalnego jako jedynego źródła węgla.
Claims (16)
1. Sposób identyfikacji stymulatora, który zwiększa biogeniczne wytwarzanie metanu w formacji węglowodoronośnej, znamienny tym, że ten sposób obejmuje:
a) uzyskanie sekwencji kwasu nukleinowego z jednego lub większej liczby mikroorganizmów pochodzących ze środowiska formacji węglowodoronośnej;
b) określenie obecności jednego lub większej liczby produktów genów tej sekwencji kwasu nukleinowego, przy czym produkt genu jest enzymem w szlaku zaangażowanym w przemianę węglowodoru w metan wybranym z grupy obejmującej peroksydazy, oksydazy fenolowe, oksydazy alkoholowe, lakkazy, hydrolazy, hydrolazy glikozylowe, esterazy, eterazy, oksydazy, nitrogenazy, celulazy, amylazy, glukanazy, pullulanazy, reduktazy, dysmutazy, oksygenazy, monooksygenazy, dioksygenazy, katalazy, hydrogenazy, karboksylazy i reduktazy metylowe oraz enzym zaangażowany w homoaceto-genezę, metanogenezę, matanogenezę acetoklastyczną lub metanogenezę redukującą CO2; i
c) identyfikację substratu, reagenta lub kofaktora tego enzymu, który podwyższa wytwarzanie metanu, gdy zostanie dostarczony do jednego lub większej liczby mikroorganizmów w tej formacji węglowodoronośnej.
2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że jeden lub większa liczba tych mikroorganizmów są wzbogacone przez selekcję z uwagi na zdolność do wzrostu na węglu kopalnym jako jedynym źródle węgla; albo
PL 220 307 B1 ten co najmniej jeden mikroorganizm jest gatunkiem bakterii lub gatunkiem archeonów zdolnym do przemiany węglowodoru w produkt wybrany z grupy obejmującej wodór, dwutlenek węgla, octan, mrówczan, metanol, metyloaminę i substraty metanogenne; gatunkiem bakterii metanogennych; lub gatunkiem archeonów metanogennych.
3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że etap (c) obejmuje:
(i) badanie in vitro jednego lub większej liczby substratów, reagentów lub kofaktorów, w więcej niż jednym stężeniu, w celu obserwacji i optymalizacji wytwarzania metanu w układzie hodowlanym zawierającym co najmniej jeden mikroorganizm wyizolowany z tej formacji węglowodoronośnej, przy czym ponadto układ hodowlany zawiera węgiel kopalny jako jedyne źródło węgla; albo (ii) badanie in vitro jednego lub większej liczby substratów, reagentów lub kofaktorów, w więcej niż jednym stężeniu, w celu obserwacji i optymalizacji wytwarzania metanu w układzie hodowlanym zawierającym określony zespół mikroorganizmów, który to określony zespół mikroorganizmów łączy kulturę pojedynczego szczepu mikroorganizmu z formacji węglowodoronośnej, z co najmniej jedną inną określoną kulturą innego pojedynczego szczepu mikroorganizmu, tak że członkowie tego określonego zespołu mikroorganizmów działają synergicznie w celu wytworzenia metanu; przy czym ponadto układ hodowlany zawiera węgiel kopalny jako jedyne źródło węgla.
4. Sposób według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że co najmniej jednym mikroorganizmem jest gatunek bakterii wybrany z grupy obejmującej rodzaje Pseudomonas, Arcobacter, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio, Spirochaeta, Erysipelothrix, Thauera, Clostridium, Acholeplasma, Magnetospiryllum i Sulfurospirillum; lub gatunkiem archeonów wybranym z grupy obejmującej Methanolobus, Methanocalculus i członków gromady Crenarcheaota; albo ten określony zespół mikroorganizmów zawiera co najmniej dwa gatunki mikroorganizmów wybrane z grupy obejmującej rodzaje Pseudomonas, Arcobacter, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio, Spirochaeta, Erysipelothrix, Thauera, Clostridium, Acholeplasma, Magnetospiryllum i Sulfuro-spirillum, Methanolobus, Methanocalculus i członków gromady Crenarcheaota.
5. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że formacja węglowodoronośna jest wybrana z grupy obejmującej węgiel kopalny, torf, węgiel brunatny, łupki naftowe, formacje ropy naftowej, tradycyjny olej czarny, mazut, piaski roponośne oraz piaski bitumiczne.
6. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że enzym jest wybrany z grupy obejmującej oksygenazy, monooksygenazy i dioksygenazy.
7. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że substrat, reagent lub kofaktor jest wybrany z grupy obejmującej związek zawierający siarkę, związek zawierający azot, związek zawierający fosfor, pierwiastek śladowy, akceptor elektronów, donor elektronów, chlorowiec, metal, alkohol, kwas organiczny, alkan, alken, alkin, związek aromatyczny, aminę, eter, aldehyd, keton, tiol, octan, węglowodór aromatyczny i gaz.
8. Sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu w formacji węglowodoronośnej, znamienny tym, że obejmuje wprowadzanie stymulatora zidentyfikowanego sposobem według zastrzeżenia 1, do tej formacji węglowodoronośnej.
9. Sposób według zastrzeżenia 8, znamienny tym, że obejmuje wprowadzanie tlenu do tej formacji węglowodoronośnej.
10. Sposób według zastrzeżenia 9, znamienny tym, że tą formacją węglowodoronośną jest węgiel kopalny.
11. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje modulację enzymu wybranego z grupy obejmującej peroksydazy, oksydazy fenolowe, oksydazy alkoholowe, lakkazy, hydrolazy, hydrolazy glikozylowe, esterazy, eterazy, oksydazy, nitrogenazy, celulazy, amylazy, glukanazy, pullulanazy, reduktazy, dysmutazy, oksygenazy, monooksygenazy, dioksygenazy, katalazy, hydrogenazy, karboksylazy, reduktazy metylowe, enzym zaangażowany w metanogenezę acetoklastyczną i enzym zaangażowany w metanogenezę redukującą CO2.
12. Sposób według zastrzeżenia 1, dodatkowo obejmujący identyfikację określonego zespołu mikroorganizmów do przemiany węgla w metan, znamienny tym, że obejmuje:
PL 220 307 B1
d) przygotowanie kultury pojedynczego szczepu tego jednego lub większej liczby mikroorganizmów z tego środowiska węgla, przy czym pojedynczy szczep mikroorganizmu zawiera ten jeden lub większą liczbę produktów genów; i
e) połączenie tego wyhodowanego pojedynczego szczepu mikroorganizmu z co najmniej jedną inną kulturą innego pojedynczego szczepu mikroorganizmu w celu dostarczenia określonego zespołu mikroorganizmów;
przy czym członkowie tego określonego zespołu mikroorganizmów działają synergicznie w celu wytworzenia metanu.
13. Sposób według zastrzeżenia 12, znamienny tym, że ponadto obejmuje:
f) dostarczanie substratu, reagenta lub kofaktora, do tego określonego zespołu mikroorganizmów, który zwiększa wytwarzanie metanu.
14. Sposób według zastrzeżenia 12, znamienny tym, że ten określony zespół mikroorganizmów zawiera co najmniej dwa gatunki mikroorganizmów wybrane z grupy obejmującej rodzaje Pseudomonas, Arcobacter, Desulfuromonas, Pelobacter, Desulfovibrio, Spirochaeta, Erysipelothrix, Thauera, Clostridium, Acholeplasma, Magnetospirillum, Sulfurospirillum; Methanolobus, Methanocalculus i członków gromady Crenarcheaota.
15. Sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu z węgla kopalnego, znamienny tym, że obejmuje wprowadzenie do złóż węgla kopalnego określonego zespołu mikroorganizmów sposobem jak określono w zastrzeżeniu 12.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że obejmuje wprowadzanie do złoża węgla kopalnego określonego zespołu mikroorganizmów sposobem jak określono w zastrzeżeniu 12 wraz z substratem, reagentem lub kofaktorem.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US5262408P | 2008-05-12 | 2008-05-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL393466A1 PL393466A1 (pl) | 2011-07-18 |
PL220307B1 true PL220307B1 (pl) | 2015-10-30 |
Family
ID=41319029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL393466A PL220307B1 (pl) | 2008-05-12 | 2009-05-12 | Sposób identyfikacji stymulatora, który zwiększa biogeniczne wytwarzanie metanu w formacji węglowodoronośnej, sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu w formacji węglowodoronośnej i sposób wzmagania biogenicznego wytwarzania metanu z węgla kopalnego |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7977056B2 (pl) |
EP (1) | EP2294281B1 (pl) |
CN (1) | CN102027195B (pl) |
AU (1) | AU2009246493B2 (pl) |
BR (1) | BRPI0912617A2 (pl) |
CA (1) | CA2724074C (pl) |
PL (1) | PL220307B1 (pl) |
RU (1) | RU2488636C2 (pl) |
WO (1) | WO2009140313A1 (pl) |
ZA (1) | ZA201007841B (pl) |
Families Citing this family (58)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7426960B2 (en) | 2005-05-03 | 2008-09-23 | Luca Technologies, Inc. | Biogenic fuel gas generation in geologic hydrocarbon deposits |
CN102027195B (zh) * | 2008-05-12 | 2014-05-14 | 合成基因组股份有限公司 | 刺激生物源甲烷从含烃地层中生成的方法 |
US8753865B2 (en) * | 2009-02-23 | 2014-06-17 | E I Du Pont De Nemours And Company | Steady state anaerobic denitrifying consortium for application in in-situ bioremediation of hydrocarbon-contaminated sites and enhanced oil recovery |
US20100216219A1 (en) * | 2009-02-23 | 2010-08-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method of in situ bioremediation of hydrocarbon-contaminated sites using an enriched anaerobic steady state microbial consortium |
US8528634B2 (en) * | 2009-02-23 | 2013-09-10 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method of improving oil recovery from an oil reservoir using an enriched anaerobic steady state microbial consortium |
US8479813B2 (en) * | 2009-12-16 | 2013-07-09 | Luca Technologies, Inc. | Biogenic fuel gas generation in geologic hydrocarbon deposits |
WO2011076925A1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | In-situ microbial oxygen generation and hydrocarbon conversion in a hydrocarbon containing formation |
FR2955335B1 (fr) * | 2010-01-19 | 2014-10-03 | Ecole Norm Superieure Lyon | Procede de production de gaz methane |
CA2801558A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Synthetic Genomics, Inc. | Methods to stimulate biogenic methane production from hydrocarbon-bearing formations |
WO2011159919A2 (en) | 2010-06-16 | 2011-12-22 | Conocophillips Company | In situ methanogenesis modeling and risk analysis |
US9376610B2 (en) * | 2010-11-01 | 2016-06-28 | E I Du Pont De Nemours And Company | Methods, strains, and compositions useful for microbially enhanced oil recovery: Arcobacter clade 1 |
US20120295335A1 (en) * | 2010-11-18 | 2012-11-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Prevention of contamination of nutrient feed reservoirs & feed lines in bioreactor |
AU2012236061B2 (en) | 2011-03-31 | 2017-03-16 | University Of Wyoming | Biomass-enhanced natural gas from coal formations |
US9376901B2 (en) | 2011-09-20 | 2016-06-28 | John Pantano | Increased resource recovery by inorganic and organic reactions and subsequent physical actions that modify properties of the subterranean formation which reduces produced water waste and increases resource utilization via stimulation of biogenic methane generation |
US9550943B2 (en) | 2011-10-27 | 2017-01-24 | Raymond Roger Wallage | Efficient oil shale recovery method |
US10577543B2 (en) * | 2011-10-27 | 2020-03-03 | Raymond Roger Wallage | Efficient oil shale recovery method |
US9503512B2 (en) * | 2012-03-21 | 2016-11-22 | Intertrust Technologies Corporation | Distributed computation systems and methods |
US9004162B2 (en) * | 2012-03-23 | 2015-04-14 | Transworld Technologies Inc. | Methods of stimulating acetoclastic methanogenesis in subterranean deposits of carbonaceous material |
US20140000883A1 (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-02 | Shell Oil Company | Petroleum recovery process and system |
EP2867454A4 (en) * | 2012-06-27 | 2015-06-03 | Shell Int Research | METHOD AND SYSTEM FOR RECOVERING OIL |
EP2867455A4 (en) * | 2012-06-27 | 2016-04-06 | Shell Int Research | OIL EXTRACTION METHOD AND SYSTEM |
WO2014005094A1 (en) | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Taxon Biosciences, Inc. | Compositions and methods for identifying and comparing members of microbial communities by computational analysis of amplicon sequences |
CN103541702B (zh) * | 2012-07-12 | 2016-06-08 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种低渗透砂岩油藏提高原油采收率的方法 |
US9090814B2 (en) | 2012-08-09 | 2015-07-28 | Baker Hughes Incorporated | Well treatment fluids containing an ylide or a vitamin B and methods of using the same |
CN102900407B (zh) * | 2012-10-10 | 2016-02-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种利用co2驱后油藏残余co2转化甲烷的方法 |
WO2014094055A1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Nutrient composition, process and system for enhancing biogenic methane production from a carbonaceous material |
EP2970799A4 (en) | 2013-03-14 | 2016-10-19 | Univ Wyoming | METHOD AND SYSTEMS FOR BIOLOGICAL COAL-TO-BIOFUELS AND BIOPRODUCTS |
AU2014278749B2 (en) | 2013-03-14 | 2018-03-08 | The University Of Wyoming Research Corporation | Conversion of carbon dioxide utilizing chemoautotrophic microorganisms |
AP2015008757A0 (en) * | 2013-03-15 | 2015-09-30 | Ciris Energy Inc | Processes for bioconversion of carbon bearing materials |
EP2984101B1 (en) * | 2013-04-05 | 2020-08-19 | Qiagen Sciences, LLC | Kits and methods for isolating protein from biological and environmental samples |
US20140299314A1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Multi-Chem Group, Llc | Method for the use of nitrates and nitrate reducing bacteria for mitigating biogenic sulfide production |
RU2652774C2 (ru) | 2013-06-18 | 2018-04-28 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Система и способ извлечения нефти |
BR112015032220A2 (pt) | 2013-06-27 | 2017-08-22 | Shell Internationale Res Maatschappij | Métodos para tratar um furo de poço e uma linha de fluxo de produção de um furo de poço penetrando em uma formação subterrânea, e, sistema para reparar deposição de asfalteno |
CA2917446A1 (en) * | 2013-07-24 | 2015-01-29 | D. Jack Adams | Optimization of biogenic methane production from hydrocarbon sources |
US9481589B2 (en) | 2013-08-30 | 2016-11-01 | Verliant Energy, Inc. | System and method for improved anaerobic digestion |
CN103670347B (zh) * | 2013-10-14 | 2017-01-04 | 华东理工大学 | 活化油藏中产甲烷菌转化二氧化碳生产甲烷的方法 |
CN106103644B (zh) * | 2013-12-19 | 2018-11-23 | 联邦科学技术研究组织 | 在地下含碳介质中维持甲烷产生的方法 |
CN105756637B (zh) * | 2014-12-19 | 2018-11-16 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种利用煤层有益内源微生物提高煤层气采收率的方法 |
AU2016265999B1 (en) * | 2015-08-12 | 2017-02-23 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Methanogenesis |
EP3344643A4 (en) | 2015-09-04 | 2019-05-01 | Qiagen Sciences LLC | METHODS FOR CO-ISOLATION OF PROTEINS AND NUCLEIC ACIDS |
CN108337894B (zh) | 2015-09-14 | 2020-08-25 | 哈佛学院院长及董事 | 碳固定系统和方法 |
CA2999599C (en) | 2015-09-22 | 2019-12-31 | 9668241 Canada Inc. | Microbially enhanced thermal oil recovery |
EE201600003A (et) | 2016-02-16 | 2017-09-15 | Biotatec Oü | Meetod graptoliitargilliidi metallorgaanilise aine lõhustamiseks mikroobikoosluse abil |
EP3481770B1 (en) | 2016-07-06 | 2021-10-20 | President and Fellows of Harvard College | Ammonia synthesis methods and systems |
US11598194B1 (en) * | 2016-11-18 | 2023-03-07 | I.P. Co, Llc | Stimulation and continuous recovery of biogenic gas from coal beds |
WO2018213568A1 (en) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | President And Fellows Of Harvard College | Biofertilzer and methods of making and using same |
CN111088967B (zh) * | 2018-10-24 | 2022-04-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种提高油藏微生物产甲烷产量的方法 |
CN110043234A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-23 | 农业部沼气科学研究所 | 一种油泥沙处理方法及激活油泥沙微生物来提高原油采收率的方法 |
JP7260904B2 (ja) * | 2019-04-15 | 2023-04-19 | アンヴァール株式会社 | バイオガスの生成方法 |
CN110106155B (zh) * | 2019-05-28 | 2021-11-26 | 内蒙古科技大学 | 一种用于低阶煤炭生产清洁能源的复合酶制剂及制备方法 |
CN110257291B (zh) * | 2019-06-25 | 2021-07-23 | 北京大学 | 一株耐受镍离子毒性的无色杆菌及其应用 |
CN110805417B (zh) * | 2019-11-04 | 2021-09-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种调控油藏内源微生物生长代谢规律的方法 |
CN111100880A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-05-05 | 浙江大学 | 磁小体促进微生物电发酵还原co2制备甲烷的方法 |
JP7323881B2 (ja) * | 2020-03-09 | 2023-08-09 | 独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構 | 炭化水素回収方法及び炭化水素回収システム |
US11873445B2 (en) | 2021-03-15 | 2024-01-16 | University Of Wyoming | Methods for microbial gas production and use as isotopic tracer |
WO2022217117A1 (en) * | 2021-04-08 | 2022-10-13 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Enzymatic synthesis of mycosporine-like amino acids |
CN113738322B (zh) * | 2021-09-01 | 2022-04-26 | 中国矿业大学 | 一种利用产氢产乙酸菌改变煤渗透率的方法 |
CN116064302B (zh) * | 2022-09-27 | 2024-03-01 | 福建农林大学 | 底部脱硫弧菌sg127及其应用 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6156946A (en) * | 1996-04-12 | 2000-12-05 | Exxon Research And Engineering Company | Biological activation of aromatics for chemical processing and/or upgrading of aromatic compounds, petroleum, coal, resid, bitumen and other petrochemical streams |
US6543535B2 (en) * | 2000-03-15 | 2003-04-08 | Exxonmobil Upstream Research Company | Process for stimulating microbial activity in a hydrocarbon-bearing, subterranean formation |
DE10335284B4 (de) * | 2003-07-28 | 2009-09-10 | Hueck Folien Gesellschaft M.B.H. | Vorrichtung zur Aufbewahrung von festen und/oder flüssigen und/oder gasförmigen Gegenständen |
CA2565980A1 (en) * | 2004-05-12 | 2005-12-01 | Luca Technologies, Llc | Generation of hydrogen from hydrocarbon-bearing materials |
GB0412060D0 (en) * | 2004-05-28 | 2004-06-30 | Univ Newcastle | Process for stimulating production of methane from petroleum in subterranean formations |
US7416879B2 (en) * | 2006-01-11 | 2008-08-26 | Luca Technologies, Inc. | Thermacetogenium phaeum consortium for the production of materials with enhanced hydrogen content |
US7696132B2 (en) * | 2006-04-05 | 2010-04-13 | Luca Technologies, Inc. | Chemical amendments for the stimulation of biogenic gas generation in deposits of carbonaceous material |
US7431083B2 (en) * | 2006-04-13 | 2008-10-07 | Schlumberger Technology Corporation | Sub-surface coalbed methane well enhancement through rapid oxidation |
CA2652144C (en) * | 2006-05-17 | 2016-07-12 | Green Earth Industries, Llc | Increased microbial production of methane gas from subsurface hydrocarbon containing formations |
CN102027195B (zh) * | 2008-05-12 | 2014-05-14 | 合成基因组股份有限公司 | 刺激生物源甲烷从含烃地层中生成的方法 |
-
2009
- 2009-05-12 CN CN200980116909.0A patent/CN102027195B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-05-12 WO PCT/US2009/043677 patent/WO2009140313A1/en active Application Filing
- 2009-05-12 EP EP09747397.9A patent/EP2294281B1/en not_active Not-in-force
- 2009-05-12 RU RU2010150769/10A patent/RU2488636C2/ru active
- 2009-05-12 CA CA2724074A patent/CA2724074C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-05-12 PL PL393466A patent/PL220307B1/pl unknown
- 2009-05-12 AU AU2009246493A patent/AU2009246493B2/en not_active Ceased
- 2009-05-12 BR BRPI0912617A patent/BRPI0912617A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2009-05-12 US US12/464,832 patent/US7977056B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-11-02 ZA ZA2010/07841A patent/ZA201007841B/en unknown
-
2011
- 2011-07-06 US US13/177,429 patent/US8448702B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2294281A1 (en) | 2011-03-16 |
EP2294281B1 (en) | 2014-04-02 |
ZA201007841B (en) | 2014-07-30 |
WO2009140313A1 (en) | 2009-11-19 |
CN102027195B (zh) | 2014-05-14 |
US20110277991A1 (en) | 2011-11-17 |
US7977056B2 (en) | 2011-07-12 |
PL393466A1 (pl) | 2011-07-18 |
AU2009246493A1 (en) | 2009-11-19 |
RU2010150769A (ru) | 2012-06-20 |
CA2724074C (en) | 2016-04-12 |
EP2294281A4 (en) | 2011-09-14 |
BRPI0912617A2 (pt) | 2017-03-21 |
CN102027195A (zh) | 2011-04-20 |
US20100047793A1 (en) | 2010-02-25 |
US8448702B2 (en) | 2013-05-28 |
WO2009140313A8 (en) | 2010-12-16 |
RU2488636C2 (ru) | 2013-07-27 |
AU2009246493A8 (en) | 2010-12-02 |
CA2724074A1 (en) | 2009-11-19 |
AU2009246493B2 (en) | 2014-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2488636C2 (ru) | Способы стимуляции биогенного продуцирования метана в углеводородсодержащих пластах | |
US10358660B2 (en) | Compositions and methods for identifying and modifying carbonaceous compositions | |
Park et al. | Biogenic methane production from coal: a review on recent research and development on microbially enhanced coalbed methane (MECBM) | |
Youssef et al. | Microbial processes in oil fields: culprits, problems, and opportunities | |
Green et al. | Characterization of a methanogenic consortium enriched from a coalbed methane well in the Powder River Basin, USA | |
CN1988970B (zh) | 刺激从地层石油产生甲烷的方法 | |
Siegert et al. | Starting up microbial enhanced oil recovery | |
Rathi et al. | Evaluating the potential of indigenous methanogenic consortium for enhanced oil and gas recovery from high temperature depleted oil reservoir | |
Prajapat et al. | Microbial diversity and dynamics in hydrocarbon resource environments | |
WO2011089151A9 (fr) | Procede de production de gaz methane | |
AU2011261306B2 (en) | Methods to stimulate biogenic methane production from hydrocarbon-bearing formations | |
Dong et al. | Biostimulation of biogas producing microcosm for enhancing oil recovery in low-permeability oil reservoir | |
Mukherjee et al. | New insights into the coal-associated methane architect: the ancient archaebacteria | |
Volk et al. | 3° Oil recovery: Fundamental approaches and principles of microbially enhanced oil recovery | |
Sengupta | Application of biotechnology in petroleum industry-microbial enhanced oil recovery |