Exploring the Potential of Sub-Surface Biomineralisation During CO2 Injection and Storage

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comprehensive overview of biomineralisation mechanisms and knowledge gaps for CCUS researchers.

🏢実務担当者:Offers insights into potential bio-based solutions for well remediation and CO2 trapping enhancement.

🏛政策担当者:Highlights an emerging technology that could improve storage security, informing R&D funding and regulatory frameworks.

微生物活動と、亀裂および細孔における炭酸塩鉱物の地下生物析出は、貯留層の地球化学、浸透率、および流動を変化させることで、炭素回収・利用・貯留（CCUS）において積極的な役割を果たす可能性がある。亀裂を封鎖し、浸透率を制御された方法で低減する能力は、既存の坑井をバイオレメディエーションして石油・ガス生産を最大化するため、またはCCUSに向けて準備するために利用できる。さらに、地下での二酸化炭素（CO2）注入・貯留中の炭酸塩鉱物の生物析出は、セメントの安定化を助け、CO2トラッピングを増加させ、それによりCO2漏出の可能性を低減できる。 本研究は、既存の地下微生物活動、バイオミネラリゼーション反応、および坑井のバイオレメディエーション、セメントの安定化、CO2トラッピングの増加、CO2注入・貯留中の漏出低減に一般的なメカニズムをレビューする。バイオミネラリゼーションに関与する主要な微生物プロセスは尿素分解であり、ウレアーゼ酵素が尿素をアンモニウムイオンと炭酸イオンに加水分解し、pHの上昇をもたらして炭酸塩鉱物の析出を促進する。しかし、CO2の重炭酸イオン（HCO3−）への水和を触媒する炭酸脱水酵素などの他の酵素も炭酸塩を生成し、アパタイトや酸化鉄などの他のバイオミネラルを生成する他のプロセスも存在する。 制御された鉱物の生物析出による細孔の閉塞、亀裂の封鎖、またはCO2トラッピングのための修復ソリューションの設計を最適化するには、生物析出鉱物の反応速度（速度論）、量（質量）、および結晶形態（形状と構造）の詳細な理解が必要である。修復処理の設計は、坑井の仕上げタイプと地下条件、すなわち温度、圧力、岩石の鉱物組成と浸透率、地層水の塩分、および注入されるCO2の組成に依存する。 注入されるCO2の組成を含む地下条件が微生物群集の組成、増殖、およびバイオミネラリゼーションに及ぼす影響について議論し、CO2注入に関する実験室およびフィールド研究の結果を含める。実際、実験室研究により、超臨界CO2条件下での微生物増殖は、酸性のブラインpHと高いCO2分圧によって困難に直面し、細胞膜を破壊し細菌の増殖を制限する可能性があることが明らかになっている。しかし、方解石、ドロマイト、長石、粘土鉱物などの鉱物の存在は、これらのストレスを緩衝し、微生物群集を維持してバイオフィルム形成と炭酸塩鉱物の生物析出を可能にし、貯留層内のCO2トラッピングを増加させることができる。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Microbial activity and subsurface bioprecipitation of carbonate minerals in fractures and pore plugging, to alter reservoir geochemistry, permeability and flow, could have a positive role to play in carbon capture, utilisation and storage (CCUS). The ability to seal fractures and reduce permeability in a controlled manner can be used to bioremediate existing wells to maximise oil and gas production or to prepare them for CCUS. In addition, bioprecipitation of carbonate minerals during subsurface carbon dioxide ( CO2) injection and storage can aid cement stabilisation and increase CO2 trapping thereby reducing potential for CO2 leaks This study reviews existing subsurface microbial activity, biomineralization reactions and the mechanisms that are prevalent for bioremediation of wells, stabilising cements and increasing CO2 trapping and reducing leakage during CO2 injection and storage. A key microbial process involved in biomineralisation is ureolysis, in which urease enzymes hydrolyse urea into ammonium and carbonate ions, resulting in an increase in pH which promotes precipitation of carbonate minerals. However, other enzymes like carbonic anhydrase, that catalyse the hydration of CO2 into bicarbonate (HCO3− ), also produce carbonates and there are other processes which produce other biominerals like apatite and iron oxides A detailed understanding of the reaction rates (kinetics), quantity (mass) and crystalline morphology (shape and structure) of bio-precipitated minerals is needed to optimise the design of any remedial solution for controlled bioprecipitation of minerals to plug pores, seal fractures or trap CO2. The design of any remedial treatment will be dependent upon well completion type and subsurface conditions namely, temperature, pressure, rock mineralogy and permeability, formation water salinity and composition of the CO2 injected The impact of subsurface conditions, including the composition of injected CO2 on microbial community composition, proliferation and biomineralisation will be discussed which will include results from laboratory and field studies for CO2 injection. Indeed, laboratory studies have revealed that microbial growth under supercritical CO2 conditions is challenged by acidic brine pH and elevated CO2 partial pressures, which can disrupt cellular membranes and limit bacterial proliferation. However, the presence of minerals such as calcite, dolomite, feldspars and clay minerals can buffer these stresses and sustain microbial communities to enable biofilm formation and bioprecipitation of carbonate minerals to increase CO2 trapping in the reservoir.

• semanticscholar https://doi.org/10.2118/231806-msfirst seen 2026-05-23 05:55:04 · last seen 2026-08-10 05:22:01