Bak­te­ri­en als Gold­ma­cher

Ob et­was geo­gen oder bio­gen ist, ist oft so klar nicht. Edel­me­tal­le wer­den von Bak­te­ri­en nach­be­ar­bei­tet, und viel­leicht kommt Öl auch aus Gestein.

Die Presse am Sonntag - - Wissen - VON JÜR­GEN LANGENBACH

Wo kom­men die Schät­ze der Er­de her, das Gold, das Öl, die Dia­man­ten? Na ja, von mehr oder we­ni­ger weit un­ten: Dort sam­melt sich et­wa Gold, un­ter ho­hem Druck und ho­her Tem­pe­ra­tur, in Adern im Gestein. Das ist ein rein geo­lo­gi­scher Pro­zess, sein Pro­dukt heißt pri­mä­res Gold, ihm sind Berg­leu­te hin­ter­her. Es gibt auch se­kun­dä­res, das kommt durch Ero­si­on frei und wird aus­ge­schwemmt, man kann es aus Ge­wäs­sern ho­len, mit vie­len Me­tho­den, et­wa der, die das Gol­de­ne Vlies be­gehrt mach­te: Wo Ja­son es raub­te, in Ge­or­gi­en, legt man heu­te noch Schaf­fel­le in Bä­che, in ih­nen fängt sich Gold­staub.

Und wo­her kommt das Öl? Auch aus der Er­de, aber ganz an­ders, bio­gen, aus ab­ge­stor­be­nen Al­gen und Pflan­zen: Die Geo­lo­gie spielt nur am Ran­de mit, et­wa, in­dem sie Se­di­men­te über die Bio­mas­se schich­tet, sie vom Sau­er­stoff ab­schnei­det. Und die Dia­man­ten? Was sind das bloß für Fra­gen, es ist doch glas­klar, wo was wie in der Er­de ent­stan­den ist!!! Ge­mach, so ein­fach lie­gen die Din­ge nicht, und wel­che Emo­tio­nen sie we­cken kön­nen, zeig­te sich et­wa im Deep Car­bon Ob­ser­va­to­ry (DCO).

Das ist ein in­ter­na­tio­na­les Pro­jekt zur Er­kun­dung des Koh­len­stoffs im Erd­in­ne­ren. An­ge­regt wur­de es vom US-Mi­ne­ra­lo­gen Ro­bert Ha­zen, er hat auch ei­ne Ta­gung aus dem Jahr 2010 in Er­in­ne­rung. Da er­klär­te ein rus­si­scher Geo­che­mi­ker, Erd­öl sei über­haupt nicht bio­gen, son­dern geo­gen, „zu hun­dert Pro­zent“. Das er­bos­te ei­nen US-Ex­per­ten der­art, dass er mit ei­nem Aus­tritt aus dem DCO droh­te, soll­te es auch nur ein Wort dar­auf ver­schwen­den, dass Öl an­ders ent­ste­hen kön­ne als bio­gen, „zu hun­dert Pro­zent“.

Da­bei ist geo­ge­nes Erd­öl (und Erd­gas) in Russ­land seit bald 150 Jah­ren ei­ne gän­gi­ge Lehr­mei­nung, in­iti­iert von Dmi­tri Men­de­le­jew – ja der, der das Pe­ri­oden­sys­tem er­son­nen hat –, aus­ge­baut von der „rus­sisch-ukrai­ni­schen Schu­le“in den 1950er-Jah­ren. Da war Kal­ter Krieg, man such­te hän­de­rin­gend lan­des­ei­ge­nes Öl, es gab „All-Uni­ons­Pe­tro­le­ums-Geo­lo­gie-Kon­gres­se“, über Tau­send For­schungs­ar­bei­ten wur­den pu­bli­ziert, al­le auf Rus­sisch.

Der Wes­ten wur­de erst auf­merk­sam, als die Ener­gie dort knapp wur­de, in der ers­ten Öl­kri­se. Da pu­bli­zier­te ein Tom­my Gold im Wall Street Jour­nal (8. 6. 1977), das Öl wer­de nie aus­ge­hen, weil aus dem In­ne­ren der Er­de im­mer Neu­es nach­kommt. Der Ort der Pu­bli­ka­ti­on war so un­ge­wöhn­lich wie die Vi­ta Golds: Er war ein in Wi­en ge­bo­re­nes und in die USA emi­grier­tes Mul­ti­ta­lent, das sich vor al­lem in der Astro­phy­sik ei­nen Na­men ge­macht hat­te, vie­le sei­ner Ide­en wa­ren um­strit­ten (und be­währ­ten sich doch, et­wa die, dass Pul­sa­re ro­tie­ren­de Neu­tro­nen­ster­ne sind). Er als Per­son war es auch, und ob sei­ne „Deep Earth Gas Hy­po­the­sis“nun von ihm selbst er­dacht war oder ab­ge­kup­fert – er konn­te gut Rus­sisch –, ist of­fen. Kei­ne Al­chi­mie. Wie auch im­mer, Gold stimm­te mit der „rus­sisch-ukrai­ni­schen Schu­le“über­ein: Koh­len­was­ser­stof­fe ent­ste­hen un­ab­läs­sig in der Tie­fe – aus dort la­gern­dem Koh­len- und Was­ser­stoff –, sie stei­gen hin­auf, wo die Erd­krus­te durch­läs­sig ist, in Bruch­zo­nen, bei Vul­ka­nen etc. Rei­nes Hirn­ge­spinst? Koh­len­was­ser­stof­fe gibt es auf Me­teo­ri­ten zu­hauf, zu ih­rer Bil­dung braucht es kein Le­ben, und es braucht kei­ne Al­chi­mie, da­mit aus Anor­ga­ni­schem Or­ga­ni­sches wird: Der Che­mi­ker Fried­rich Wöh­ler hat es 1828 ge­zeigt, als er aus Am­mo­ni­um­cya­nat ( NH4CNO) Harn­stoff CO(NH2) syn­the­ti­sier­te. Spä­ter zeig­te sich, dass der ein­fachs­te Koh­len­was­ser­stoff – Methan (CH4) – aus Gestei­nen ent­ste­hen kann, aus Kar­bo­na­ten et­wa, in der Ge­gen­wart von Was­ser­stoff und bei 400 Grad, die hat es in der Er­de rasch. Wei­ter un­ten kom­men auch die 1000 bis 1500 Grad zu­sam­men und die zwei Gi­ga­pas­cal Druck, in de­nen Methan po­ly­me­ri­siert, zu Et­han (C2H6), Pro­pan (C3H8), Bu­tan (C4H10).

Erd­gas ist über­wie­gend CH4, der sim­pels­te Koh­len­was­ser­stoff. Erd­öl ist un­ver­gleich­lich kom­ple­xer, der Weg zu ihm ist bzw. wä­re weit, Ha­zen ver­sucht, da­hin zu schlich­ten, dass auch geo­ge­ne Ur­sprün­ge bei man­chen Koh­len­was­ser­stof­fen au­ßer Streit stün­den. „Evi­denz für die Syn­the­se von Pe­tro­le­um“hin­ge­gen ste­he aus: „Künf­ti­ge Stu­di­en mö­gen hel­fen, zu ei­ner nu­an­cier­te­ren Lö­sung bei die­sem bis­wei­len po­la­ri­sier­ten The­ma zu kom­men“(Re­views in Mi­ne­ra­lo­gy & Geo­che­mis­try 75).

Künf­ti­ge Stu­di­en, ja, sind denn im Öl nicht oft Spu­ren von Le­ben, von Bak­te­ri­en? Ja, aber die be­an­spru­chen bei­de Sei­ten für sich: Die ei­ne sieht die Bak­te­ri­en an der Bio­ge­ne­se des Öls be­tei­ligt, die an­de­re ver­mu­tet, dass die Bak­te­ri­en sich von geo­ge­nem Öl er­näh­ren. Bei an­de­ren Spu­ren, die Bak­te­ri­en hin­ter­las­sen ha­ben, lie­gen die Din­ge kla­rer, bei de­nen am Gold: Das Se­kun­dä­re hat oft selt­sa­me Struk­tu­ren, die Körn­chen se­hen aus wie Bak­te­ri­en bzw. ih­re Ge­mein­schaf­ten, Bio­fil­me. Der Ein­druck trügt nicht: Frank Reith (Aus­tra­li­en Na­tio­nal Uni­ver­si­ty) hat sol­ches Gold mit Gen-Ana­ly­sen un­ter­sucht, an­no 2006 fand er DNA von Bak­te­ri­en (Sci­ence 313, S. 233), nun ist ihm das Glei­che bei Pla­tin ge­lun­gen (Na­tu­re Geo­sci­ence 21. 3.).

Was ha­ben Bak­te­ri­en mit Edel­me­tal­len zu schaf­fen? Man­che Gold­ver­bin­dun­gen sind gif­tig, sie müs­sen aus den Bak­te­ri­en hin­aus, das me­tal­li­sche Gold wird an der Zell­mem­bran ein­ge­la­gert und da­mit ak­ku­mu­liert; an­de­re Bak­te­ri­en nut­zen Ver­bin­dun­gen von Schwe­fel und Gold als Nah­rung, sie brau­chen den Schwe­fel, das Gold fäl­len sie aus; und wie­der ein an­de­res Bak­te­ri­um baut Gold gar in sich ein, in En­zy­me. Das al­les ist ab­so­lut nicht exo­tisch – wie geo­ge­nes Erd­öl es wohl wä­re –, Reith ver­mu­tet, dass die größ­te Gold­la­ger­stät­te der Er­de von Bak­te­ri­en auf­ge­baut wur­de, sie liegt in al­ten Se­di­men­ten bei Wit­waters­rand in Süd­afri­ka (ISME Jour­nal 1, S. 567).

Süd­afri­ka, Gold? Und Dia­man­ten! Ha­ben die auch mit Le­ben zu tun? Bei der Ent­ste­hung wirk­lich nicht, sie kom­men aus Hun­der­ten Ki­lo­me­tern Tie­fe, in „pipes“aus dem Mi­ne­ral Kim­ber­lit. Die­se Röh­ren sind oft gut ver­steckt in Re­gen­wäl­dern, aber ei­ne Pflan­ze mag Kim­ber­lit so, dass sie nur auf ihr ge­deiht: Pan­da­nus can­de­la­b­rum. Ste­phen Hag­ger­ty (Fol­ri­da In­ter­na­tio­nal Uni­ver­si­ty ) hat es be­merkt (Eco­no­mic Geo­lo­gy 110, S. 1), er hofft auf rei­che Fun­de, man muss nur die Au­gen of­fen hal­ten. Reith hofft auch auf rei­che Fun­de, aber er braucht beim Stö­bern nach Gold und Pla­tin im Bo­den schon Gen­son­den.

Dass Erd­öl geo­gen ist, ist in Russ­land seit bald 150 Jah­ren ei­ne gän­gi­ge Lehr­mei­nung. Gold­ver­bin­dun­gen kön­nen gif­tig sein oder nahr­haft: Bei­de Ma­le muss das Gold her­aus.

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