Evaluation of acidogenesis products’ effect on biogas production performed with metagenomics and isotopic approaches

Background: During the acetogenic step of anaerobic digestion, the products of acidogenesis are oxidized to substrates for methanogenesis: hydrogen, carbon dioxide and acetate. Acetogenesis and methanogenesis are highly interconnected processes due to the syntrophic associations between acetogenic bacteria and hydrogenotrophic methanogens, allowing the whole process to become thermodynamically favorable. The aim of this study is to determine the influence of the dominant acidic products on the metabolic pathways of methane formation and to find a core microbiome and substrate-specific species in a mixed biogas-producing system. Results: Four methane-producing microbial communities were fed with artificial media having one dominant component, respectively, lactate, butyrate, propionate and acetate, for 896 days in 3.5-L Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) bioreactors. All the microbial communities showed moderately different methane production and utilization of the substrates. Analyses of stable carbon isotope composition of the fermentation gas and the substrates showed differences in average values of δ13C(CH4) and δ13C(CO2) revealing that acetate and lactate strongly favored the acetotrophic pathway, while butyrate and propionate favored the hydrogenotrophic pathway of methane formation. Genome-centric metagenomic analysis recovered 234 Metagenome Assembled Genomes (MAGs), including 31 archaeal and 203 bacterial species, mostly unknown and uncultivable. MAGs accounted for 54%–67% of the entire microbial community (depending on the bioreactor) and evidenced that the microbiome is extremely complex in terms of the number of species. The core microbiome was composed of Methanothrix soehngenii (the most abundant), Methanoculleus sp., unknown Bacteroidales and Spirochaetaceae. Relative abundance analysis of all the samples revealed microbes having substrate preferences. Substrate-specific species were mostly unknown and not predominant in the microbial communities. Conclusions: In this experimental system, the dominant fermentation products subjected to methanogenesis moderately modified the final effect of bioreactor performance. At the molecular level, a different contribution of acetotrophic and hydrogenotrophic pathways for methane production, a very high level of new species recovered, and a moderate variability in microbial composition depending on substrate availability were evidenced. Propionate was not a factor ceasing methane production. All these findings are relevant because lactate, acetate, propionate and butyrate are the universal products of acidogenesis, regardless of feedstock

Państwo i społeczeństwo w XXI wieku : harmonizacja europejskiej przestrzeni współpracy w dziedzinie prawa, kultury i turystyki

Słowo wstępne "Poszerzenie Unii Europejskiej w maju 2004 roku różniło się zasadniczo od wcześniejszych. Wymagało bowiem od państw kandydujących nie tylko ogromnego wysiłku dostosowawczego. Daje się ono porównać raczej z początkowym okresem integracji. Wtedy także trzeba było wkroczyć na zupełnie nieznane ścieżki, które stopniowo doprowadziły do jednolitego systemu instytucjonalnego i prawnego, na którym dziś opiera się Wspólnota. Kraje środkowej części naszego kontynentu wchodziły do Unii również z oczekiwaniem, że członkostwo podniesie rangę tych państw na arenie międzynarodowej oraz jednoznacznie określi ich nową pozycję w Europie. Jednoczenie się Europy jest wyrazem głębokiej wspólnoty kulturowej, czerpiącej ze śródziemnomorskich korzeni naszej cywilizacji."(...

Sedimentary environment and geochemical correlation of the Oligocene deposits from the Dukla and Grybow units

Celem pracy była interpretacja środowisk depozycji utworów dolnego oligocenu, nazywanych warstwami podgrybowskimi i grybowskimi, z obrębu tzw. jednostki grybowskiej występujących w oknach tektonicznych Grybowa i Ropy oraz porównanie i wzajemne skorelowanie ich z warstwami menilitowymi z obrębu jednostki dukielskiej (ss.) z rejonu Dukli i Tylawy. Wyniki zostały oparte na badaniach sedymentologicznych i geochemicznych (Rock-Eval, biomarkery) uzupełnionych badaniami biostratygraficznymi, w celu określenia ich pozycji stratygraficznej. Wskazują one na odmienne warunki ich powstania niż dotychczas przyjmowano w wielu publikacjach, szczególnie w kontekście głębokości oligoceńskiego basenu sedymentacyjnego Karpat, i dają kolejne argumenty do zmiany poglądów na jego ewolucję. Przeprowadzone badania wskazują na znaczne podobieństwo litologiczne i dużo mniejsze podobieństwo geochemiczne warstw występujących w oknach tektonicznych do tych z obrębu jednostki dukielskiej (ss.). Główny powód różnicy wynika z ich stopnia pogrzebania i z wyższego zaangażowania tektonicznego warstw występujących w oknach tektonicznych, które weszły w fazę generowania węglowodorów i je wygenerowały. Niewielkie ilości ropy naftowej nadal są w ich obrębie zakumulowane.The aim of the work was to interpret the depositional environments of the Lower Oligocene Subgrybow and Grybow beds from the Grybow Unit, which are present in Grybow and Ropa tectonic windows, as well as the comparison and correlation between them and Menilite Beds from the Dukla Unit (ss.) in the area of Dukla and Tylawa. The results, based on sedimentological and geochemical studies (Rock Eval, biomarkers) supplemented by the biostratigraphic studies conducted to determine their stratigraphic position, show, that their origin differs from that presented in many previous papers, especially in the context of the depth of the Carpathian Oligocene sedimentary basin. They also provide some new arguments for revision views on its evolution. The results of research, show their lithological similarity, but to a lesser extent the geochemical similarity of beds occurring in tectonic windows and those in the area of the Dukla Unit (ss.). The main reason for such a difference is due to their different degree of burial maturation and tectonic evolution. Rocks from the tectonic windows were in the hydrocarbon generation window and generated hydrocarbons. Small amounts of crude oil are still being accumulated within them

Critical elements of petroleum systems in the sedimentary basins in Poland

Progress in geological, geophysical and drilling sciences during the past 30 years has introduced to hydrocarbon exploration the concept of petroleum system, understood as an analysis of the factors necessary forformation and preservation of oil and natural gas deposits. Thefinal evaluation ofpetroleum system is the product of allfactors involved in the formation of hydrocarbon accumulations, which must be preserved proper chronology of events in the geological space. Such interdependences build often synergistic or antagonistic configurations. These configurations are called critical elements of the petroleum system. Reliable and comprehensive analysis of critical elements ofpetroleum system in sedimentary basins in Poland lets identify potential new areas of hydrocarbon exploration. In this context, a particularly promising area is the petroleum system of the Pita Claystone Formation (central part of the Polish Rotliegend Basin) and deep “Carpathians” with their palaeo-mesozoic basement and deeper part of the Carpathian Foredeep

Source rock potential value of Middle Jurassic spherosyderitic black shales (Skrzypny Shale Formation) of the Pieniny Klippen Belt

The organic-rich sediments were deposited during the marly stage of the proto-Pieniny basin evolution (Early Jurassic-beginning of Middle Jurassic) when this basin was relatively narrow, before the origin of Czorsztyn Ridge. After the ridge uplift sedimentation changed from anoxic to oxic, calcareous. The Rock-Eval pyrolytical analysis revealed that the Aalenian-Early Bajocian black spherosyderitic shales of the Skrzypny Shale Formation are enriched in the organic matter, but the character of kerogen and TOC content indicate the lack of good source rocks within the Middle Jurassic of the Pieniny Klippen Belt

Geneza siarkowodoru w węglanowych skałach zbiornikowych

The article presents the problem of hydrogen sulfide (H2S) occurring in hydrocarbon deposits and copper mines. The presence of this gas is an immense problem due to the necessity of removing it from liquid and gaseous deposits, threat to miner’s life, a negative impact on the equipment and the need of its utilization. The authors try to determine the origin of hydrogen sulfide in sedimentary basins on the basis of literature data concerning Polish and foreign deposits. The main processes of hydrogen sulfide formation are bacterial sulfate reduction (BSR) and thermochemical sulfate reduction (TSR). Because of similar products of these reactions, the unequivocal identification of the process of hydrogen sulfide formation is a difficult problem to solve. It is necessary to use additional geological and geochemical indicators to identify the origin of this gas. In this article Polish and foreign deposits with documented symptoms of the presence of hydrogen sulfide are compared. In addition, major mechanisms of H2S generation and criteria necessary for the occurrence of BSR and TSR processes are presented. The knowledge gained is essential at the stage of planning the exploitation of the reservoirs in order to predict the hydrogen sulfide presence.W artykule poruszony został problem występowania siarkowodoru w złożach węglowodorów oraz rud miedzi. Obecność tego gazu jest dużym problemem ze względu na konieczność jego usunięcia z ciekłych i gazowych kopalin, zagrożenia życia górników prowadzących eksploatację w kopalniach, negatywny wpływ na urządzenia oraz konieczności jego zagospodarowania. Autorzy wskazują na genezę siarkowodoru w basenach sedymentacyjnych, na podstawie danych literaturowych dotyczących złóż polskich i światowych. Jako główne procesy powstawania H2S przyjmuje się bakteryjną redukcję siarczanów (BRS), a także termochemiczną redukcję siarczanów (TRS). Ze względu na jednakowe produkty tych reakcji, jednoznaczne określenie procesu powstania siarkowodoru jest problemem trudnym do rozwiązania. Niezbędne jest zastosowanie dodatkowych wskaźników geologicznych i geochemicznych w celu określenia genezy tego gazu. W prezentowanej pracy zestawiono krajowe i zagraniczne złoża w których odnotowano przejawy obecności siarkowodoru. Ponadto przedstawiono główne mechanizmy jego powstawania oraz kryteria które muszą zostać spełnione aby zaistniał proces BRS lub TRS. Zdobyta wiedza jest niezbędna na etapie planowania eksploatacji złóż celem przewidzenia możliwości wystąpienia siarkowodoru

Influence of cores and cuttings cleaning from oil-based mud on geochemical Rock Eval parameters

W pracy przetestowano skuteczność różnych mieszanin i rozpuszczalników w oczyszczaniu próbek okruchowych i rdzeniowych zanieczyszczonych składnikami płuczki olejowej. Przeprowadzone testy wykazały, że w żadnym przypadku nie uzyskano w 100% satysfakcjonującego efektu w postaci selektywnego wymycia niepożądanych zanieczyszczeń. Pomimo braku wyboru jednego środka czyszczącego udało się zminimalizować efekt zanieczyszczenia w drodze płukania alkoholem izopropylowym. W pracy przeanalizowano także i oszacowano zakres wpływu składników płuczki olejowej na uzyskiwane parametry geochemiczne z badań Rock Eval próbek okruchowych oraz rdzeniowych, charakteryzujących się różną litologią i różnymi własnościami przepuszczalności i zasobności w substancję organiczną.The studies tested the effectiveness of different mixtures and solvents in cleaning the cuttings and core samples contaminated by components of an oil based drill mud. The tests carried out showed that in no case was a 100% satisfactory result obtained, for selectively washed unwanted impurities. Despite the lack of choice of one single cleaning agent, we were able to minimize the effect of pollution by washing with isopropyl alcohol. The studies analyzed and assessed, the scope of the impact of the components of the oil mud on the geochemical parameters obtained from the Rock Eval analyses of cuttings and core samples, which are characterized by different lithology, permeability properties and are abundant in organic matter

Upper Jurassic--Lower Cretaceous source rocks in the western part of the Flysch Carpathians

Przedmiotem rozważań przedstawionego artykułu jest analiza możliwości odnalezienia górnojurajsko-dolnokredowych skał macierzystych w zachodniej części Karpat fliszowych, na terenie Polski i Republiki Czeskiej. Górnojurajskie margle mikułowskie stanowią skały macierzyste światowej klasy. Te bogate w substancję organiczną skały z TOC 0.2-10% zasilały ropy naftowe w basenie wiedeńskim i pod nasunięciem karpackim w Czechach i Austrii. Podobne skały macierzyste prawdopodobnie występują w głębokich strefach pod nasunięciem w Polsce. Utwory formacji wędryńskiej i grodziskiej nie zawierają większych ilości węgla organicznego. Większą zawartość TOC stwierdzono natomiast w formacji wierzowskiej i najwyższej części formacji grodziskiej. Utwory te reprezentują globalne anoksyczne wydarzenie oceaniczne OAE 1b. Utwory formacji wierzowskiej mogą stanowić potencjalne skały macierzyste dla systemów obejmujących różnego wieku skały zbiornikowe Karpat zewnętrznych.The analysis of possibility to find Upper Jurassic--Lower Cretaceous source rocks in the western part of Flysch Carpathians in Poland and Czech Republic was the subject of present paper. The Upper Jurassic organic-rich Mikulov marls represent world-class source rocks. These 1400 m thick organic-rich rocks with TOC value 0.2-10% sourced oils in the Vienna Basin and Carpathian subthrust in Czech Republic and Austria. The similar source rocks perhaps exist in the deeper subthrust areas in Poland. The Vendryne Formation rocks do not contain significant amount of organic carbon. The increased TOC was encountered within the Verovice Formation and uppermost part of Hradiste Formatio. These rocks represent global anoxic event OAE 1b. Verovice Formation contains potential source rocks for the Outer Carpathians systems with reservoirs various in age