Pesquisadores simulam a formação de hidrocarbonetos alternativos por meio da redução do ácido acético

Amostras da Bacia de Guaymas. Foto: Min Song, MARUM. Crédito: Min Song, MARUM

Os hidrocarbonetos, que são um componente essencial do petróleo bruto e do gás natural, se formam sob pressão e altas temperaturas no fundo do oceano. Na Bacia de Guaymas, no Golfo da Califórnia, os pesquisadores detectaram padrões de gás hidrocarboneto que não poderiam ter sido gerados por caminhos de formação conhecidos. Em seu estudo, agora publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), eles descrevem um novo caminho para a formação de dois dos principais componentes do gás natural, etano e propano, por meio da redução do ácido acético. A equipe, composta por pesquisadores do MARUM – Centro de Ciências Ambientais Marinhas da Universidade de Bremen e da Universidade da Carolina do Norte, investigou as assinaturas isotópicas e a formação simulada de hidrocarbonetos em experimentos de laboratório.

As composições isotópicas de compostos de hidrocarbonetos são como uma impressão digital. Eles podem indicar claramente a forma como os hidrocarbonetos como metano, etano, propano, butano e pentano são formados. Quando os hidrocarbonetos são queimados, água e dióxido de carbono são produzidos e energia é liberada. Hidrocarbonetos, incluindo petróleo bruto e gás natural, são formados ao longo de períodos geológicos sob altas temperaturas e pressões, e os pesquisadores podem, em última análise, identificar esse processo com base em seu padrão isotópico específico.

Enquanto estudavam amostras da Bacia de Guaymas, no entanto, os pesquisadores detectaram padrões de isótopos que não se encaixavam nas conhecidas vias de formação. As amostras foram coletadas utilizando o veículo submersível tripulado Alvin durante várias expedições com o navio de pesquisa ATLANTIS, de forma que foi possível definir com precisão os locais de amostragem e ao mesmo tempo medir a temperatura no fundo do oceano.

“Na Bacia de Guaymas, é possível testemunhar a formação de óleo como se fosse em um lapso de tempo”, explica a co-autora Dra. Florence Schubotz do MARUM. Grandes quantidades de matéria orgânica são depositadas como sedimentos nessa bacia, que, por sua vez, são rapidamente aquecidas pela atividade hidrotérmica, o que resulta na formação de óleo. Isso ocorre muito rapidamente em comparação com os milhões de anos necessários para a formação de óleo convencional em alta pressão e temperatura. Em contraste com esse processo, a atividade geológica na margem continental da Bacia de Guaymas e as quantidades de material biológico depositadas são os principais fatores na geração de hidrocarbonetos. Assim, a bacia funciona como uma panela de pressão. Devido a esse caráter único, a Bacia de Guaymas é considerada pelos pesquisadores uma região modelo para a rápida alteração térmica da matéria orgânica sedimentar.

“Esses dados nos surpreenderam, pois não podíamos explicá-los com nenhum mecanismo conhecido. Fizemos um brainstorming de explicações alternativas, considerando o que torna esse sistema tão especial e quais processos podem ocorrer no subsolo profundo que podem ter causado o padrão isotópico incomum de gases de hidrocarbonetos em nossas amostras”, explica o primeiro autor, Dr. Min Song. Ao fazer isso, os pesquisadores consideraram o papel dos ácidos graxos voláteis, que são abundantes na subsuperfície da Bacia de Guaymas, e realizaram experimentos de simulação. Pela primeira vez, eles propuseram um caminho alternativo para a formação dos gases, o que também explica as assinaturas isotópicas observadas no subsolo da bacia. Temperaturas e pressões como as existentes em sistemas hidrotérmicos foram simuladas no laboratório do pesquisador do MARUM, Prof. Wolfgang Bach. Etano e propano foram gerados a partir do ácido acético sem a influência de microrganismos.

Schubotz aponta que esta nova explicação para um processo alternativo de formação de hidrocarbonetos no fundo do oceano pode agora ser testada em outros sistemas de sedimentos aquecidos geotermicamente e hidrotermicamente. Por esse motivo, os resultados são uma importante contribuição para a pesquisa do MARUM. Os colegas de Min Song no Cluster of Excellence “The Ocean Floor – Earth’s Uncharted Interface” estão envolvidos no estudo, bem como parceiros internacionais, incluindo o Prof. Andreas Teske da Universidade da Carolina do Norte, Chapel Hill.

“Nossas descobertas fornecem uma explicação convincente para os padrões incomuns de isótopos em gases de hidrocarbonetos”, disse o porta-voz do co-cluster e líder do estudo, Prof. Kai-Uwe Hinrichs. “Os hidrocarbonetos aqui não são formados pela divisão de compostos mais longos em componentes menores, mas, em vez disso, são gerados a partir de blocos de construção menores. Nenhum microrganismo está envolvido neste processo de formação, e é por isso que esse processo se enquadra na categoria de formação abiótica. As descobertas levarão para um melhor entendimento dos processos no fundo do oceano, principalmente no que diz respeito ao fluxo de carbono.”

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