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Cómo ayuda la biología sintética a la producción de combustibles y a las industrias extractivas Nº2
Cómo ayuda la biología sintética a la producción
de combustibles y a las industrias extractivas Nº2
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Enfoque 2 A medida que el petróleo de reciente descubrimiento
es cada vez más difícil de alcanzar y extraer, los recursos
petroleros secundarios y terciarios adquieren también
mayor importancia.
El Departamento de Energía del
gobierno estadounidense estima que sólo 10% del
petróleo es recuperado en la fase primaria; entre 10 y
20% adicional se obtiene mediante las técnicas de
recuperación secundaria mientras que la recuperación
terciaria podría aportar entre 40 y 60% del petróleo
adicional de los yacimientos existentes.47 Según algunas
estimaciones, este “petróleo residual” asciende a un
volumen de entre dos y cuatro billones de barriles de
petróleo, esto es, alrededor del 67% de los recursos
petroleros totales.48 Parte de este monto puede ya estar
contabilizado dentro de las estimaciones oficiales de las
reservas existentes de petróleo, dependiendo de las
condiciones del mercado y las tecnologías disponibles
para su extracción. Sin embargo, es probable que la
mayor parte de ese inmenso volumen de petróleo no esté
contabilizado, por lo que constituiría un enorme recurso
petrolero adicional, esperando a ser entubado. Ese
petróleo residual es, por tanto, el centro de intensos
esfuerzos tecnológicos de la industria petrolera para
extraerlo, por medio de técnicas agrupadas bajo el
nombre de Recuperación Mejorada de Petróleo. Por
ejemplo, BP especula actualmente que si pueden
incrementar la recuperación de petróleo en sus reservas
existentes en sólo 1%, ello significa nada más y nada
menos que 2 mil millones de barriles adicionales de
petróleo que vender. Además, BP estima que un
aumento de 5% en la recuperación terciaria es
alcanzable.
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Minería con microbios:
Técnicas de extracción directa
En este tiempo de cambios significativos en las industrias
extractivas, existe un interés por parte de las empresas
petroleras, gaseras y mineras por explorar la biología
sintética y las áreas relacionadas con la ingeniería
biológica para su utilización en las actividades
directamente extractivas. Esto no es nuevo. Un informe
del gobierno de Estados Unidos sobre las perspectivas de
la ingeniería genética, publicado en 1981, identificó
aplicaciones posibles del ADN recombinante en la
extracción de petróleo y en la minería, enfoques ambos
que todavía hoy son considerados.46 Aunque no hemos
identificado usos comerciales actuales de microbios
diseñados con biología sintética que permitan el acceso
directo a fuentes de petróleo, gas o minerales, sí existe
trabajo de investigación en curso (incluyendo pruebas en
campo) para la aplicación de nuevas biotecnologías para
la extracción, particularmente del gas de esquisto y el gas
natural. A continuación se muestran algunas de las áreas
clave.
Recuperación Mejorada de Hidrocarburos
vía Microbiana (MEHR)
Incluye la Recuperación Mejorada de Petróleo
vía Microbiana (MEOR)
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A medida que baja la producción mundial de petróleo,
las empresas tienen más interés es aumentar la extracción
de los pozos existentes. La mayor parte del petróleo en el
subsuelo es, de hecho, petróleo “residual” que es
prácticamente inaccesible porque está atrapado entre
formaciones rocosas o minerales que componen el
campo petrolero. Por lo general, la extracción de
petróleo en un campo cualquiera atraviesa dos o tres
fases distintas: la primera, es una fase de recuperación del
petróleo fácilmente accesible, el cual brota a la superficie
debido a la presión natural del yacimiento; una segunda
fase es aquella en la que puede inyectarse agua al interior
de formaciones geológicas para extraer reservas
adicionales. Existen después una serie de técnicas de
recuperación terciaria, como la inyección de sustancias
químicas, CO2 o calor, lo que es comúnmente
denominado Recuperación Mejorada de Petróleo (EOR
por sus siglas en inglés: Enhanced Oil Recovery
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Las áreas de interés principales para la Recuperación
Mejorada de Petróleo incluyen el bombeo de gases y
sustancias químicas en los yacimientos. Sin embargo,
también reciben creciente atención técnicas que recurren
al empleo de microbios que “forzan” a los hidrocarburos
a emerger del subsuelo. Esta área de desarrollo
tecnológico es conocida como Recuperación Mejorada
de Hidrocarburos vía Microbiana (MEHR). Están
también en proceso de investigación enfoques similares
para incrementar la extracción de gas natural
(Recuperación Mejorada de Gas vía Microbiana), que
además incluyen la llamada Recuperación Optimizada
de Metano de Yacimientos de Carbón. Se estima que
hasta 50% del petróleo residual podría estar —en
teoría— en condiciones de ser recuperado, mediante las
técnicas agrupadas bajo el nombre de MEOR.50 Si eso
fuese comprobadamente cierto, las reservas globales de
petróleo aumentarían en 150 por ciento.
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Las técnicas de recuperación mejorada con microbios
para petróleo y otros hidrocarburos, MEOR/MEHR,
datan de 1926, cuando el geólogo estadounidense C.E.
Zobell comenzó a investigar el papel que desempeñan los
microorganismos debajo de la superficie terrestre en la
liberación de los hidrocarburos (petróleo y gas) de las
rocas. Zobell comenzó por identificar los microbios de
presencia natural que degradaban el petróleo y lo hacían
fluir más fácilmente. Desde entonces, más de 400
patentes de técnicas MEHR/MEOR han sido
concedidas, aunque muy pocas de ellas han rebasado la
fase exploratoria. Un ejemplo consiste en la utilización
de cepas de bacterias y su inyección en los pozos
petroleros, junto con melazas y otros nutrientes. Los
microbios, alimentados con esas materias primas,
excretan las sustancias químicas que reaccionarán con el
petróleo convirtiendo los aceites pesados en petróleo
ligero, o simplemente excretando surfactantes
(detergentes) para ayudar a lavar y desprender el petróleo
de las paredes rocosas. Hasta la fecha, más de 322
pruebas de técnicas MEHR han sido reportadas y
empresas petroleras como BP, Shell y Statoil invierten
cantidades crecientes de dinero en el desarrollo del
enfoque de la recuperación terciaria por vía microbiana,
el cual, si demuestra su factibilidad podría operar,
potencialmente, a un costo inferior que otras técnicas de
recuperación optimizada. Al menos una de estas
compañías, Statoil, ya emplea técnicas MEHR en sus
campos en el mar de Noruega, aunque no utiliza todavía
microbios de diseño genético.51
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Mientras que las técnicas MEHR/MEOR se
concentran principalmente en aislar, cultivar y reinyectar
cepas existentes de microbios de presencia natural, los
investigadores en el área del petróleo y el gas se muestran
cada vez más interesados en incorporar la manipulación
genética en sus técnicas de recuperación terciaria. En
octubre de 2007, un seminario realizado en el Instituto
de Biociencias para la Energía de Berkeley (EBI) reunió a
18 científicos e ingenieros de empresas privadas y la
academia, así como a una agencia financiadora provincial
canadiense, Genome Alberta. Se reunieron para redactar
un libro blanco en el que establecían las prioridades de
investigación para las técnicas MEHR.52 En este grupo
participaron cuatro científicos de la gigante petrolera BP,
así como representantes de la empresa de biología
sintética Synthetic Genomics Inc.
Entre las prioridades
principales se estableció la necesidad de una mejor
caracterización de los microorganismos encontrados en
los campos de petróleo y gas, aunque el grupo también
discutió la investigación en biología sintética como un
campo singularmente promisorio. Los integrantes del
grupo escribieron: “A medida que progresa la ciencia
podría hacerse factible el uso de herramientas de la
biología sintética para mejorar la eficiencia de las
técnicas de MEHR”. Ofrecieron ejemplos específicos,
incluyendo el diseño de una cepa singular de
microorganismos capaz de realizar múltiples procesos
metabólicos enlazados que, en la naturaleza, requieren de
la intervención de varias especies trabajando
coordinadamente. También sugirieron que la biología
sintética podría “mejorar” las enzimas y producir
microbios mejor adaptados para soportar el estrés del
entorno sub-superficial, como para sobrevivir con menos
aporte de nutrientes.53
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Este último punto debería ser asunto de preocupación
particular para los ambientalistas, si estos desarrollos
otorgan una capacidad adaptativa a los microbios de
diseño genético, que les permita sobrevivir y
reproducirse en el ambiente.
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Así como pretenden emplearse microbios como
mineros para extraer el petróleo de las piedras en el
subsuelo, los investigadores están también interesados en
utilizar microbios como refinadores para procesar y
“endulzar” el petróleo, ya sea in situ, esto es, bajo la
tierra, o después de haber salido del pozo. La idea aquí es
convertir los aceites más pesados, como el “crudo
pesado” o las arenas bituminosas en aceites más ligeros
que son más fáciles y baratos de transportar. La Agencia
Internacional de Energía informa que alrededor del 66%
del petróleo crudo remanente como reservas está
clasificado como “pesado”.54
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Uso de microbios para estimular el metano
en los yacimientos carboníferos
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Un enfoque similar al de la Recuperación Mejorada de
Petróleo vía Microbiana consiste en un campo de
actividad relacionado con la Generación Optimizada de
Metano en Yacimientos Carboníferos (MECoM por sus
siglas en inglés: Microbially Enhanced Coalbed
Methane Generation), por medio de la cual, los
investigadores buscan identificar más microbios
metanógenos que podrían servirles para convertir el
carbón en gas. Estos investigadores pretenden después
introducir dichos microbios en las vetas de carbón o
añadir nutrientes para estimular a aquellos que ya se
encuentran en las vetas. El descubrimiento del hecho de
que alrededor del 20% del gas natural es originado por
microbios ha derivado en un interés acrecentado por el
desarrollo de técnicas de recuperación como MECoM,
de parte de un puñado de empresas comerciales que
están comenzando a realizar pruebas de campo de
distintas técnicas de MECoM, desde el año 2000.55
Hasta ahora, Las pruebas de campo parecen haber
utilizado sólo microbios existentes en la naturaleza, pero
al menos una de las empresas, Synthetic Genomics Inc.,
tiene la intención (y una patente registrada) para avanzar
hacia el uso de microbios de diseño genético (véase
cuadro siguiente).
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Investigación comercial en biología
sintética para las técnicas MEHR
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Aunque no hemos tenido posibilidad de identificar
ningún uso comercial actual, probado o inminente,
de la biología sintética para las técnicas
MEHR/MEOR o MECoM, podemos mencionar
como relevantes las siguientes iniciativas de
investigación, actualmente en curso:
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Proyecto conjunto entre Synthetic Genomics y BP
Synthetic Genomics Inc. (SGI) es la empresa privada de
biología sintética establecida por el controvertido
empresario de la genómica, J. Craig Venter. SGI existe
para comercializar las aplicaciones de la investigación
biosintética emanada de una institución ostensiblemente
sin fines de lucro, el Instituto J. Craig Venter, con el que
comparte instalaciones. En junio de 2007, la gigante
petrolera BP adquirió una participación accionaria no
revelada de SGI, acompañada de algo que fue descrito
como “un significativo acuerdo de largo plazo para
investigación y desarrollo” entre BP y SGI para explorar
las posibilidades de la Recuperación Mejorada de
Hidrocarburos vía Microbiana (MEHR).56 Aunque los
detalles públicos de la colaboración entre BP y SGI son
escasos, sabemos que el acuerdo habría de realizarse en dos
fases, comenzando con la generación del perfil genómico
de los microbios encontrados en los campos petroleros y
gasíferos, así como en el metano de yacimientos
carboníferos.57 El proceso de obtención de los perfiles
genéticos sería seguido por estudios piloto en campo de
los enfoques de bioconversión más prometedores y,
posiblemente, su consecuente comercialización conjunta.
Al momento del anuncio, el presidente de SGI, Ari
Patrinos declaró a la revista Technology Review que SGI y
BP estaban particularmente interesadas en encontrar
microbios que pudieran refinar aceites pesados (como el
de las arenas bituminosas), para hacerlos más ligeros y
menos densos para su transporte, pero también que tenían
el interés compartido en el emplazamiento de
microorganismos que puedan transformar las vetas de
carbón en metano.