La fuga de Aliso Canyon, que comenzó el 23 de octubre, 2015 en una instalación de almacenamiento de gas natural de SoCalGas y tardó casi cuatro meses en fue uno de los desastres ambientales más grandes en la historia de EE. UU., provocando la evacuación de más de 6, 800 hogares cercanos.

La repentina inundación de gas natural, una mezcla de principalmente metano y etano, ofrece a los científicos una oportunidad única para estudiar cómo responde el medio ambiente. El metano es el segundo gas de efecto invernadero más prevalente después del dióxido de carbono (CO2) y, como el CO2, está aumentando rápidamente su concentración en la atmósfera a nivel mundial. Como tal, los científicos están interesados ​​en aprender más sobre los mecanismos que la naturaleza ya tiene para hacer frente a las fluctuaciones en los niveles de metano, así como las limitaciones de esos mecanismos.

"La fuga de Aliso Canyon es un desastre, pero también es una oportunidad para estudiar este inusual experimento de perturbación ambiental, "dice Victoria Orphan, James Irvine Profesor de Ciencias Ambientales y Geobiología en Caltech. Desde diciembre de 2015, Orphan ha estado colaborando con la científica investigadora asociada de Caltech Patricia Tavormina para estudiar el crecimiento y la composición de las comunidades microbianas en el suelo alrededor del área afectada.

Aliso Canyon ha servido como una instalación de almacenamiento de gas natural durante décadas. En 1938, Tidewater Associated Oil Company de J. Paul Getty descubrió un campo petrolífero al norte del vecindario Porter Ranch de Los Ángeles en el noroeste del Valle de San Fernando. La producción de petróleo alcanzó su punto máximo en la década de 1950 con alrededor de 118 pozos activos, luego disminuyó gradualmente. Aún quedan unos 32 pozos, pero a partir de la década de 1970, la mayor parte del campo petrolífero se convirtió en una instalación de almacenamiento de gas natural.

Geológicamente como un campo petrolero agotado, Aliso Canyon es una instalación de almacenamiento de gas natural ideal. Con el aceite bombeado, lo que queda es una región de roca porosa alrededor de 9, 000 pies debajo de la superficie a través de la cual el gas puede fluir libremente, coronado por un remate impermeable. Es una de las instalaciones de este tipo más grandes de EE. UU., alcanzando una profundidad media de 9, 000 pies y capaz de almacenar 86 mil millones de pies cúbicos de gas natural. SoCalGas compra gas natural de todo el país y lo envía al sitio, donde se inyecta debajo de la piedra angular y en la roca porosa a través de 115 pozos de inyección de gas; cuando sea necesario, el gas se bombea de regreso a través de esos conductos. Durante el evento de fuga, uno de esos pozos, ubicado aproximadamente a una milla al norte de las casas en Porter Ranch, se rompió a una profundidad de unos 300 pies, por encima de la piedra angular.

SoCalGas intentó varias "muertes principales" para tapar la fuga, es decir, inyectando una lechada de lodo y salmuera en el pozo en un intento de taponarlo. La matanza superior falló ya que las altas presiones dentro de la roca porosa llena de metano volvieron repetidamente el tapón de nuevo. La fuga finalmente se tapó en febrero de 2016, gracias a un pozo recién construido que permitió a SoCalGas aliviar la presión sobre el pozo dañado y taponar permanentemente la fuga.

Previamente, Huérfano y Tavormina, en colaboración con la profesora Samantha Joye de la Universidad de Georgia, estudiaron los efectos del derrame de petróleo de Deepwater Horizon de 2010, que liberó casi 5 millones de barriles de petróleo en el Golfo de México cerca del delta del río Mississippi, en las comunidades microbianas marinas.

Ahora quieren saber si los microbios en los suelos de Aliso Canyon pueden sobrevivir y adaptarse al repentino aumento en los niveles locales de metano y cómo lo hacen. Para hacerlo primero recolectan muestras de suelo tanto alrededor de la boca del pozo como dentro de la comunidad cercana.

El proceso de toma de muestras en Aliso Canyon comienza con poca tecnología. Los investigadores utilizan una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) de un metro de longitud que se ha dividido a lo largo y luego se ha vuelto a unir. Clavan este cilindro hueco en el suelo todo lo que puedan (generalmente alrededor de medio metro) y luego lo tiran hacia arriba, separar las mitades, y quitar la tierra del interior. Hasta aquí, han tomado 63 núcleos de tierra, unos 16 de los cuales están junto a la boca del pozo. Anticipan que recolectarán muestras al menos hasta febrero de 2017.

Las muestras se devuelven al laboratorio de Orphan's Caltech, donde se procesan y analizan.

"Lo primero que hacemos es buscar cambios en la población de microorganismos del suelo. Si veo cambios en toda la población general en el espacio o el tiempo, eso es una indicación de que la población está respondiendo al gas:la población está siendo moldeada, o estructurado, por el gas, "Dice Tavormina.

Además de monitorear los cambios demográficos de la población microbiana, los investigadores cuentan físicamente las especies bacterianas más prometedoras, las que parecen responder más al gas natural. Enumeran cuántas de ciertas bacterias hay en estas muestras y cultivan bacterias específicas en el suelo y luego preguntan qué sucede cuando los organismos se alimentan con diferentes componentes de gas natural. como el metano.

No es tan simple como decir que cada cambio en los microbios es impulsado por el metano, sin embargo. Dependiendo de su fuente, el gas natural contiene un porcentaje variable de etano, lo que también podría estar impulsando cambios en las comunidades microbianas.

Más lejos, el proceso que utilizan los microbios para descomponer el metano contiene varios pasos, cada uno de los cuales afecta el medio ambiente de todos los demás microbios en el área inmediata. Existen múltiples vías para descomponer el metano y convertirlo en energía que los microbios pueden consumir. En general, el primer paso lo convierte en metanol, la descomposición del metanol produce formaldehído, etcétera. Los microbios existen en comunidades complejas heterogéneas que a menudo trabajan juntas para completar diferentes pasos del proceso.

"Imagina dos microorganismos hablando entre sí:'Puedo usar tu formaldehído. Tú sigues metabolizando el metano, y yo me encargaré de este paso '. Entonces se convierte en una línea de montaje, "Dice Tavormina.

Microbios que consumen metano, conocidos como metanótrofos, Hágalo utilizando una enzima llamada metano monooxigenasa particulada (pMMO). La medición de los niveles de pMMO les da a los investigadores un proxy mediante el cual pueden estimar el número de metanótrofos en una muestra. Como tal, cuando Orphan y Tavormina analizaron las muestras de suelo del Cañón de Aliso, esperaban encontrar altos niveles de pMMO cerca del reventón.

"La mayoría de los suelos tienen algunas bacterias metanotróficas, pero solo recibíamos una señal molecular débil para pMMO, "Orphan dice." Te imaginas que cuanto más te acercas a la explosión de gas, vería más evidencia de enriquecimiento en metanótrofos, pero no lo hicimos, lo cual fue inesperado ".

En lugar de, descubrieron un número creciente de una especie bacteriana poco común que no se había cultivado previamente en un laboratorio. Este microbio aún sin nombre utiliza una versión diferente de la enzima pMMO, una que es transportada por la bacteria dentro de una pieza circular de ADN llamada plásmido. Los plásmidos pueden reproducirse independientemente del resto del genoma bacteriano, haciéndolos más fáciles de compartir con otros organismos, haciendo posible que este microbio esté compartiendo los genes para procesar el metano con otras especies de microbios.

"Estamos viendo especies y grupos de microorganismos completamente nuevos que no pensamos que consumieran hidrocarburos, y descubrir que definitivamente están involucrados en metabolizarlo, "Dice Tavormina.

Abajo de la línea, comprender cómo los microbios reaccionan y procesan el metano podría ayudar a mitigar futuros desastres. Tavormina dice que no es demasiado descabellado imaginar equipos de limpieza armados con esteras de tierra llenas de microbios metanotróficos que responden a las fugas.

Por ahora, Orphan y Tavormina continuarán estudiando la respuesta de la naturaleza a la fuga y arrojarán luz sobre la aparentemente interminable capacidad de los microbios para sobrevivir y prosperar en cualquier circunstancia que enfrenten.

• 
•