1. Frage/Question Daniel David (DD):
Wie hat sich Ihre Karriere als Forscher entwickelt? (Providing a brief introduction of the featured leading BBU scientist)
Antwort/Answer:
Mein Name ist Giuseppe Etiope und bin Erdölgeologe, wissenschaftlicher Hauptmitarbeiter beim Nationalen Institut für Geophysik und Vulkanforschung (INGV) in Rom und Associated Professor an der Babeș-Bolyai-Universität, Fakultät für Umweltwissenschaft und –Ingenieurwesen, wo ich die Lehrveranstaltungen “Energieressourcen” und “Globale Klimaänderungen” für die Masterstudierenden halte. Ich habe meinen Doktortitel in Wissenschaften der Erde im Jahr 1995, an der Universität “La Sapienza” in Rom erhalten und seit über 20 Jahren erforsche ich Themen in Verbindung mit dem Ursprung der Gase, ihre Erscheinung und Kreislauf in der Geosphäre, hauptsächlich Methan und andere Kohlenwasserstoffe. Meine Forschung zentriert sich hauptsächlich um den Ursprung und das Auftreten an der Oberfläche der Kohlenwasserstoffe (als Schlammvulkane, Feuerausstöße, diffuse Emissionen usw.), welche Auswirkungen auf die Erdölförderung haben (Evaluation der Erdölsysteme, der Quellgesteine, der biologische Abbau des Erdöls, sekundäre Abbauprozesse, Aufteilung der Lagerstätten), oder auf die Umwelt (Umwelt- und Gewässerverschmutzung, geologische Risiken) und die globalen Veränderungen (der atmosphärische Haushalt der Treibhausgase). Ich habe mich an Forschungsprogramme der Europäischen Union beteiligt und die Migration der Gase, die Verwaltung der radioaktiven Abfälle und die Entwicklung von Unterwasserobservatorien erforscht. Die jüngsten Untersuchungen nehmen sich den abiotischen Ursprung der Gase auf der Erde und der Mars vor, mit Untersuchung der abiogenen Methansynthese in ultramafischen Gesteinen, bei niedrigen Temperaturen. Ich habe gleichzeitig für Projekte mit NATO-Förderung gearbeitet, welche die ersten Daten über die Methanfreisetzungen der Schlammvulkane geliefert haben. Spätere Untersuchungen der Gasfreisetzungen haben die ersten globalen Schätzungen der Methanausscheidungen der geogenen Quellen ergeben. Zu dieser Zeit sind diese in die Inventare der Freisetzungsmengen der Treibhausgase der Europäischen Umweltagentur (EEA) einbezogen, sowie in denen der US-Umweltbehörde (US EPA) und des Weltklimarats (IPCC). Die Forschungen begründen sich auf die Zusammenarbeit mit der Deep Carbon Observatory (DCO), der NASA, NOAA und einer Reihe von Universitäten und Forschungsstellen aus Nordamerika, Europa und Asien.
My name is Giuseppe Etiope, I am a Petroleum Geologist, Senior Researcher at INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia) Rome, and Associate Professor at the Faculty of Environmental Science and Engineering of Babes-Bolyai University in Cluj-Napoca, where I teach Energy Resources, and Global Climate Change. I received my Ph.D. degree in 1995, in Earth Sciences, from the University of Rome La Sapienza, and since more than 20 years I am working on gas origin, occurrence and migration in the geosphere, with particular reference to methane and other hydrocarbons. My main research is focused on the origin and seepage of hydrocarbons (seeps, mud volcanoes, microseepage) with implications on petroleum exploration (assessment of petroleum systems, source rocks, oil biodegradation, secondary alterations, reservoir compartmentalization), environment (groundwater and soil pollution, geo-hazards) and global changes (atmospheric greenhouse gas budget). I worked in the framework of EU research programmes on gas migration, radioactive waste management, and development of submarine observatories. Recent studies are focused on the abiotic origin of gas on Earth and Mars, with reference to low temperature abiotic synthesis of methane in ultramafic rocks. I worked in NATO (North Atlantic Treaty Organization) projects, which provided the first data on methane flux from mud volcanoes. Successive studies on gas seepage have provided the first global estimates of geo-methane emissions into the atmosphere, today endorsed in greenhouse-gas emission inventories of the Environmental European Agency, the US EPA and the IPCC. Research is based on collaborations with the Deep Carbon Observatory (Sloan Foundation), NASA, NOAA and several universities and research centres in North America, Europe and Asia.
2. Frage/Question DD:
Was können Sie uns über Ihren jüngsten Artikel aus der „Nature“ verraten? (What about the new article in Nature journal?)
Antwort/Response:
Der Artikel „Upward revision of global fossil fuel methane emissions based on isotope database”, veröffentlicht in der bekannten Zeitschrift Nature im Oktober 2016 (http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19797.html), versucht, die natürlichen und von Menschen verursachten Freisetzungen des fossilen Methans neu zu bewerten. Das Methan ist eines der wichtigsten Treibhausgase und liegt auf der dritten Stelle nach dem Wasserdampf und Kohlendioxyd. Das fossile Methan, welches sich in den geologischen Formationen gebildet hat und dort lagert wird durch anthropogenen Tätigkeiten freigesetzt – durch die Erdölindustrie (diese sind die flüchtigen Freisetzungen und stammen aus den Bohrtürmen, Transportpipelines, Raffinerien usw.), aber auch durch natürlichen geologischen Prozessen. Diese natürliche Entweichung findet an den Rändern der Frakturen und Verwerfungen statt und verursacht manchmal spektakuläre Erscheinungen, wie Schlammvulkane und Feuerausbrüche. Die in Nature veröffentlichte Arbeit zeigt dass die natürlichen Freisetzungen viel stärker sind als man dies bisher glaubte. Gleichzeitig entsprechen die geogenen Methanfreisetzungen den Berechnungen die ich vorher in einer Reihe von wissenschaftlichen Publikationen der letzten 15 Jahre errechnet habe. Während dieses gesamten Vorhabens habe ich mich der Unterstützung von Wissenschaftlern und Forschungsgruppen aus verschiedenen Ländern erfreut, auch der Gruppe für Geochemie der Umwelt an der BBU, koordiniert von Prof. Călin Baciu. Mittels bottom-up-Studien habe ich die Gesamtmenge der aus geologischen Quellen freigesetzten Methans auf ungefähr 60 Millionen Tonnen im Jahr hochgerechnet. Diese Zahlen wurden in dem jüngsten Bericht des IPCC (2013) inkludiert. Durch die Verwendung von top-down-Techniken bestätigt die neuerlich in der Nature veröffentlichte Studie diese Schätzungen und betont die Wichtigkeit der geogenen Methanemissionen im Vergleich der von Menschen verursachten. Das Verhältnis zwischen der geologischen und der flüchtigen Freisetzungen variiert zwischen 1/3 und 1. Je nach deren Umfang bilden die geogenen Emissionen die zweitgrößte Methanquelle nach denen der Feuchtgebiete. Was die menschenverursachten Freisetzungen betrifft, suggeriert unsere Studie eine Abnahme in den letzten Jahrzehnten. Es ist wichtig zu verstehen, warum diese Abnahme eingesetzt hat, um effiziente Strategien für die Vorbeugung der klimatischen Veränderungen ausarbeiten zu können. Falls die geologischen Emissionen in der Zukunft zunehmen werden, hauptsächlich wegen der Intensivierung der tektonischen Bewegungen und der Permeabilisierung der Verwerfungen oder wegen der Zunahme des Druckes unter Tage, verursacht durch die Abnahme der Erdölförderung, ist es möglich dass die Reduzierung der menschenverursachten Quellen nicht die erhofften Ergebnisse bringen könnte. Die Studie bestätigt die wichtige Rolle der geologischen Vorgänge im globalen Haushalt der Treibhausgase.
The article “Upward revision of global fossil fuel methane emissions based on isotope database” published by the prestigious journal Nature in October 2016 (http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19797.html) reconsiders the contribution from the nature and from the human activity of fossil methane emissions to the atmosphere. Methane is one of the most potent greenhouse gases, being the third after water vapour and CO2. Fossil methane, that is ancient methane produced in deep rocks, is today emitted to the atmosphere through human activity of petroleum industry (these emissions are called “fugitive” emissions, from gas and oil boreholes, pipelines, transport facilities and refineries) but also by natural geological processes, that is the natural degassing from the crust. This degassing generally occurs along faults and fractures, and sometimes gives visible and even spectacular surface manifestations, known as seeps and mud volcanoes. The paper published in Nature shows that fugitive fossil methane emissions are higher than previously considered. At the same time, the calculated geological methane emissions are consistent with the amounts previously estimated by myself in a series of articles published during the last 15 years. All this work has benefited from the collaboration with scientists and research groups from various countries, including the Environmental Geochemistry research group from Babes-Bolyai University, coordinated by Prof. Calin Baciu. Through bottom-up studies, I was able to estimate the total output of methane from geologic sources as being about 60 million tons per year. These figures have been included in the most recent IPCC Report from 2013. By using top-down techniques, the recently published article actually confirms these estimates. This way, the importance of the geological methane seepage by respect to the anthropogenic emissions is clearly highlighted; the ratio of the geological emissions versus fugitive emissions varies between 1/3 and 1. The geological emission is the second natural source of methane after wetlands. Regarding the fugitive anthropogenic emissions, the study suggests a decrease in the last decades. Understanding the reasons of this decrease is important for designing future strategies of climate change mitigation. But if the natural geological emission will increase in future, for any reason (for example, because of increase of tectonic activity and permeability of faults, or increase of hydrocarbon fluid pressures due to reduction of petroleum extraction), then the mitigation of the anthropogenic source may not have the foreseen beneficial effects. The study confirms the important role played by the geological phenomena in the global budget of greenhouse gases.
3. Frage/Questions DD:
Warum arbeiten Sie gegenwärtig mit der BBU zusammen? (Why the current collaboration with BBU?)
Antwort/Response:
Meine Tätigkeit an der BBU basiert auf eine längere Kooperation mit Prof. Călin Baciu, angefangen im Jahr 2000. Meiner Kenntnis nach war Prof. Baciu der erste Forscher in Rumänien welcher die Wichtigkeit der Entgasung der Kohlenwasserstoffe tragenden Gebilden vorausgesehen und die systematische Forschung in diesem Bereich vorangetrieben hat, durch nationalen und internationalen Projekten. Unsere erste Tätigkeit an welcher wir zusammengearbeitet haben fand im Rahmen eines NATO-Projekts statt, mit der Benennung “Methanemissionen der Schlammvulkane in Rumänien und Italien”. Diese wurde von anderen Projekten gefolgt, welche von der Nationalen Behörde für Wissenschaftliche Forschung aus Rumänien und anderen Stellen gefördert wurden, mit dem Zweck, die Mengen des in mehreren Regionen Rumäniens freigesetzten Methans zu errechnen.
Während dieser Jahre hat sich an der Fakultät für Umweltwissenschaft und –Ingenieurwesen ein Team mit einer einzigartigen Erfahrung in Rumänien gebildet. Die jungen Wissenschaftler (Masterstudierende oder Doktorand/innen, Postdoc-Forscher/innen), welche von Prof. Baciu herangebildet wurden, bildeten den unersetzlichen Teil in der Durchführung der Projekte, der Feldforschungen, der Laboruntersuchungen und der Bearbeitung der Daten. Derzeit ist eine kritische Masse an wissenschaftlichen Mitarbeiter/innen verfügbar, welche die Umsetzung neuer Projekte und die Prüfung neuer Theorien ermöglichen kann.
Es gibt zwei Hauptursachen für die lange Dauer der Zusammenarbeit mit der BBU: die Tatsache dass sich hier ein vertrautes Kollektiv gebildet hat, was uns ermöglichte, mehrere Projekte zu entwickeln und zusammen die Ergebnisse zu veröffentlichen, welche für die jeweiligen Bereiche wichtig waren, bzw. die Dimension der zwischenmenschlichen Beziehungen welche sich während der 17 Jahre entwickelt haben. Jetzt bilden wir alle dasselbe Team und wollen zusammen forschen, hauptsächlich weil die Forschung uns so begeistert.
The work with Babes-Bolyai University is based on a long-term collaboration with Prof. Călin Baciu, which started in the year 2000. To my knowledge, Prof. Baciu was the first in Romania to understand the importance of the natural hydrocarbon degassing phenomena and to promote systematic research, through national and international projects. Our first collaborative work was in the frame of a project funded by NATO, entitled “Emission of methane from mud volcanoes of Romania and Italy”. This was followed by other projects, funded by the Romanian National Research Authority and other funding agencies, dedicated to the assessment of the methane flux to the atmosphere in selected areas of Romania.
During the years, a team with specific expertise, unique in Romania, has been built at the Faculty of Environmental Science and Engineering of BBU. The young researchers (master and Ph.D students, postdoctoral researchers) trained by Prof. Baciu have been crucial for the development of the projects, during the field work, analytical investigations, and elaboration of data. Currently a critical mass of scientists is available for developing further projects and test new theories.
There are two main reasons for collaboration with BBU: the reliability of the local research group that allowed us to successfully run various projects and publish together high-quality contributions, and the human dimension of a relation that developed over 17 years. Currently we all belong to the same team, and we want to do more research together, essentially because we love this work.
4. Frage/Question DD:
Zukünftige Kooperationspläne mit der BBU (Future academic plans regarding the collaboration with BBU)
Antwort/Response:
Gegenwärtig verfügen wir über eine solide Basis für eine zukünftige Zusammenarbeit, welche die Kenntnisse und die Datenbanken umfasst, welche wir im Interesse der gemeinsamen Forschung entwickelt und angereichert haben. Wir beabsichtigen weiter Daten betreffend die geogenen Methanemissionen auf dem Gebiet Rumäniens zu erfassen. Es hat sich erwiesen, dass diese mit anderen natürlichen oder von Menschen verursachten Freisetzungen vergleichbar sind, also es ist wichtig dass wir die Emissionen quantifizieren, um den Gesamthaushalt der Treibhausgase genauer zu kennen.
In den letzten Jahren haben wir uns auf die abiotische Methanproduktion durch Serpentinisierung der ultramafischen Gesteine fokussiert. Dieses abiogene Gas ist wichtig aus der Hinsicht seiner Anwendungen in der Erkundung neuer Energiequellen (Methan und Wasserstoff), für die Geologie der Planeten (da Methan auch auf dem Mars oder anderen Planeten erscheinen kann), für die Mikrobiologie und die Ursprünge des Lebens. Es gibt erhitzte Debatten in der wissenschaftlichen Gemeinschaft rund um das Leben auf dem Mars. Die Anwesenheit des Methans in der Marsatmosphäre wird von einigen Forschern als ein Argument in diesem Sinne betrachtet, da man weiß, dass dieses Gas sowohl ein Produkt des Lebens als auch ein wichtiger Faktor für dessen Erscheinung ist. Trotzdem kann Methan auch abiotisch erscheinen, während der Serpentinisierung, und es sieht so aus, dass so ein Vorgang auch auf dem Mars möglich sei. Wir beabsichtigen, neue Experimente zu perfektionieren, um die Entweichung des Methans aus den ultramafischen Gesteinen sowohl im Labor als auch unter natürlichen Bedingungen besser zu verstehen.
At present we have a strong background for the future collaboration, based on the databases we built and on our common research interest. We intend to continue the acquisition of new data on geological methane emissions to the atmosphere on the Romanian territory. The geogenic emissions of methane proved to be comparable to other natural and anthropogenic sources, so it’s important to quantify the output, in order to better constrain the total budget of greenhouse gases.
During the last years, we also focused on the production of abiotic methane induced by the serpentinization of ultramafic rocks. This abiotic gas is important for its implication in the exploration of new energy resources (methane and hydrogen), planetary geology (similar methane can occur on Mars and other planets), microbiology and origin of life. A vivid debate animates the scientific community worldwide regarding the existence of life on Mars. The presence of methane in the Martian atmosphere is seen by some researchers as an argument in this regard, as this gas is both a product and a support for life. However, methane can also be produced abiotically during the serpentinization, and it seems such process is possible on Mars. We plan to setup new experiments intended to increase our understanding on the release of methane from ultramafic rocks, both in the laboratory and under natural conditions.
5. Frage/Question DD:
Eine kurze Botschaft an die Gemeinschaft der BBU (Short message to BBU community)
Antwort/Response:
Während meiner langjährigen Zusammenarbeit mit der BBU habe ich eine kontinuierliche Heranreifung der wissenschaftlichen Betrachtung bemerkt. Eine qualitative Infrastruktur ist für die Forschung unabdingbar und ist eine wichtige Grundlage für das Erreichen wertvoller Ergebnisse. Ich weiß, dass es nicht einfach ist, aber die Förderung der pluridisziplinären und integrierten Forschungen ist wichtig, in welchen das synergische Wirken von Experten aus mehreren Bereichen zum Verstehen komplexer Phänomene führen kann, welche durch monodisziplinären oder traditionellen Forschungsansätzen nicht erkundet werden können. Solche Initiativen gibt es an der BBU und ich glaube dass die Resultate vielversprechend sind.
During my long-standing collaboration with BBU, I have noticed a continuous increase in the maturity of the scientific approach. A good infrastructure is serving the research, and this is a very important premise for valuable scientific contributions. I know sometimes may become challenging, but it is important to promote and develop multidisciplinary and integrated studies, where synergic actions of experts in different disciplines can lead to the understanding of complex phenomena that cannot be investigated by monodisciplinary or traditional approaches. Such initiatives already exist at BBU, and I think the results are rewarding.
