Не так, как считалось — механизм образования угля установили ученые

Механизм, лежащий в основе одного из первых этапов образования угля, может оказаться не таким, как считалось.

К такому выводу пришли американские ученые, изучившие метоксильные группы в образцах угля со всего мира, сообщает издание Phys.org.

Метоксильная группа состоит из атома углерода с тремя атомами водорода, подсоединенного к атому кислорода. Атом кислорода может присоединяться к любому количеству мест в большой молекуле. В случае угля он присоединяется к атому углерода в одном из кольцевых соединений угля.

Исследователи, использовав стабильные изотопы, установили, что органический материал в конечном итоге превращается в уголь под влиянием микроорганизмов. Ученые обнаружили, что профиль изотопов не совпадает с тем, что было бы найдено, если бы образование метана произошло вследствие нагревания, кислотности или каталитических реакций, но он соответствовал моделям, которые ожидаются от микробов.

Если вы спрашиваете у геохимиков, большинство скажет, что уголь образуется под влиянием температуры, кислот или катализаторов, — отмечают исследователи. — Но наши результаты не согласуются с этими механизмами. Они показывают, что микробы непосредственно потребляют метоксильные группы угля, трансформируя уголь и производя метан.

Уголь появляется, когда растительная масса в заболоченных лесах попадает в воду и быстро там «погребается». Органический материал сначала становится торфом, впоследствии бурым углем, затем суббитуминозным, битуминозным и, наконец, антрацитом. Антрацитовый уголь состоит в основном из углерода, в то время как бурый уголь все еще очень органический.

Сегодня большая часть угля, используемого в таких странах, как Индия и Китай, является бурым или суббитуминозным, поскольку это единственные легко и дешево доступные виды этого топлива. Но они при сжигании выделяют наибольшее количество парниковых газов.

Для решения этой проблемы используют метановые скважины в этих угольных пластах. Однако такие скважины часто имеют ограниченный срок службы — могут иссякнуть и за месяц.

Ученые, ища пути продления срока службы таких скважин, установили механизм появления в них метана.

Оказалось, что аэробные микробы отлично справляются с разложением кольцевых структур в угле, но анаэробные микробы не имеют хорошего способа разобрать кольца, — отмечают исследователи. — Поэтому единственное, что остается делать анаэробам, это отрезать метоксильные части.

Освобожденные метоксильные группы затем превращаются в метан. Но как только все доступные метоксильные радикалы отрезаются от колец, микробы больше не могут добраться ни до чего другого, и реакция останавливается, а скважина иссякает.

По мнению исследователей, истощение метоксильных групп в угле со временем указывает на то, что именно уголь является ограничивающим фактором в производстве метана. Таким образом, добавление большего количества микробов или питательных веществ не приведет к выработке большего количества метана, и, соответственно, здесь необходим другой подход.

Источник: Phys.org