DAMPAK BIOFILM MIKROBA PADA SISTEM ENEGRI BAWAG PERMUKAAN

2.1 PEMBENTUKAN BIOFILM DI LINGKUNGAN BAWAH PERMUKAAN

Biofilm adalah sistem biologis yang kompleks, yang sangat umum terbentuk oleh komunitas mikroba yang menempel pada suatu permukaan dengan memproduksi matriks zat polimer ekstraseluler (extracellular polymeric substances atau EPS), protein, dan DNA ekstraseluler (1, 2).

Siklus pertumbuhan biofilm umumnya mencakup tahapan berikut (Gambar 2.1):

• Perlekatan awal sel planktonik pada permukaan.
• Perlekatan permanen dengan menghasilkan EPS.
• Pembentukan struktur awal.
• Pematangan biofilm.
• Pelepasan sel dari matriks biofilm.
• Pertumbuhan ulang di lokasi lama maupun baru (3).

Permukaan tempat biofilm menempel menyediakan area bagi mikroorganisme untuk melekat dan tumbuh, menahan biomassa di permukaan maupun di dalam pori-pori internalnya (4). EPS juga dapat melindungi sel mikroba yang ada di dalamnya dari faktor-faktor yang berbahaya atau menekan, seperti perubahan suhu, pH, ketersediaan nutrisi, atau paparan bahan kimia pembunuh mikroba (biocides), sehingga mereka dapat bertahan hidup dalam jangka waktu lama (3, 5, 6).

Pembentukan biofilm di lingkungan bawah permukaan merupakan hal umum yang terjadi di tanah, air tanah, dan formasi geologi seperti reservoir minyak dan gas (7–10). Penumpukan biofilm di pori-pori dapat menyebabkan penyumbatan, yang mengubah secara signifikan daya hantar (conductivity) reservoir serta sifat fisik dan kimia media berpori (11, 12).

Di sisi lain, biofilm juga dimanfaatkan untuk pemulihan dan perlindungan lingkungan di media berpori, misalnya untuk pembersihan logam beracun (13), tumpahan minyak (14), dan mikroplastik (15). Karena itu, biofilm bawah permukaan memiliki berbagai peran penting secara ekologis dan biogeokimia yang dapat mempengaruhi ekosistem bawah permukaan secara signifikan. Memahami mekanisme dasar yang menyebabkan pembentukan biofilm, serta memperkirakan potensi risikonya, sangat penting untuk mengelola ekosistem bawah permukaan dan mengurangi dampaknya pada proses industri (16, 17).

Reservoir hidrokarbon adalah salah satu lingkungan bawah permukaan yang paling relevan secara industri, karena menjadi sumber utama pasokan energi dunia. Selama puluhan tahun penelitian tentang mikrobiologi perminyakan dan reservoir, telah terkumpul pengetahuan dan data besar terkait potensi risiko mikroba serta dampaknya.

Saat ini, ketika masyarakat menjalani transisi penting dari penggunaan bahan bakar fosil ke energi terbarukan, pemahaman tentang mikrobiologi bawah permukaan ini menjadi penting dan perlu dipertimbangkan saat mengembangkan sistem energi baru di bawah tanah.

Salah satu solusi industri yang paling mungkin dilakukan untuk mengurangi emisi CO₂ dan menahan laju perubahan iklim adalah penyimpanan CO₂ di bawah tanah (geologic CO₂ sequestration). Mikroorganisme dapat memengaruhi nasib dan perilaku CO₂ di bawah permukaan, baik dengan langsung memanfaatkannya sebagai sumber karbon untuk metabolisme, maupun dengan mengubah kapasitas penyimpanan dan kestabilannya melalui perubahan kondisi geokimia.

Selain itu, penyimpanan hidrogen di reservoir bawah permukaan juga memiliki peran penting dalam menciptakan sistem energi terbarukan yang andal. Hidrogen yang dihasilkan berlebih dari sumber terbarukan seperti tenaga angin dan surya dapat disimpan untuk kemudian digunakan sebagai pembawa energi, baik untuk keperluan industri berat (misalnya baja, perkapalan, atau transportasi) maupun untuk sel bahan bakar (fuel cell) yang menghasilkan listrik saat sumber energi terbarukan tidak tersedia.

Dalam bab ini, kami membahas dampak positif dan negatif pembentukan biofilm pada industri minyak/gas, serta memperkirakan potensi masalah selama penyimpanan hidrogen di bawah tanah. Tujuan dari pembahasan ini adalah memberikan gambaran umum tentang dampak biofilm pada aplikasi bawah permukaan kepada para insinyur, operator, dan pihak lain, agar mereka dapat lebih memahami potensi risiko mikroba dan mendukung keberhasilan penerapan penyimpanan gas berskala besar di masa depan.

2.2 DAMPAK PEMBENTUKAN BIOFILM DI RESERVOIR HIDROKARBON

Saat ini, bahan bakar fosil masih menjadi sumber utama energi di seluruh dunia, yaitu sekitar 80–90% dari total produksi energi global. Dari jumlah tersebut, minyak dan gas menyumbang porsi yang besar, yaitu sekitar 60% dari keseluruhan campuran energi dunia (18).

Dengan terus meningkatnya kebutuhan energi secara global dan sulitnya menemukan lapangan hidrokarbon baru, pemanfaatan secara efisien sumber daya yang sudah ada menjadi area penelitian penting di berbagai bidang.

Meskipun teknologi Enhanced Oil Recovery (EOR) terus berkembang, sekitar 25–55% minyak masih tertinggal di reservoir sebagai residual oil (minyak sisa) (19, 20). Dalam beberapa tahun terakhir, dengan meningkatnya permintaan akan teknologi yang ramah lingkungan, fokus mulai bergeser ke Microbial-Enhanced Oil Recovery (MEOR) — teknologi yang memanfaatkan aktivitas sel mikroba dan metabolitnya untuk meningkatkan perolehan minyak/gas.

Berbagai studi eksperimental (8, 10, 19, 21) telah menunjukkan hasil yang menjanjikan dari MEOR dalam meningkatkan produksi minyak, namun penerapannya dalam skala besar di lapangan masih belum tercapai.

Ada beberapa mekanisme yang memungkinkan mikroorganisme berperan dalam tertiary oil recovery (tahap ketiga perolehan minyak), antara lain:

• Pengurangan tegangan antarmuka (interfacial tension reduction)
• Pembentukan emulsi (emulsification)
• Produksi gas
• Perubahan sifat keterbasahan batuan (wettability alteration)
• Penyumbatan selektif oleh biofilm (selective bioplugging) (22, 23)

Di bagian ini, pembahasan difokuskan pada dampak pembentukan biofilm terhadap teknologi MEOR di reservoir hidrokarbon.

Dalam industri minyak dan gas, biofilm dapat terbentuk di area mana pun yang terdapat air, termasuk di pipa, tangki, maupun reservoir (24). Dari ketiga lokasi tersebut, keberadaan biofilm di reservoir memiliki dampak positif sekaligus negatif terhadap operasi (Gambar 2.2).

Secara positif, biofilm dapat memicu perubahan sifat keterbasahan batuan (wettability alteration), dan teknik selective bioplugging telah dieksplorasi sebagai metode yang layak digunakan untuk bioremediasi in situ (pembersihan langsung di lokasi) serta MEOR (25, 26).

Namun, di sisi lain, pembentukan biofilm juga berhubungan dengan fouling (pembentukan lapisan kotoran), serta penyumbatan pori-pori yang dapat menyebabkan penurunan produksi, berkurangnya kemampuan injeksi, kerusakan formasi, dan peningkatan biaya operasional (27, 28).

Oleh karena itu, mengendalikan aktivitas mikroba dan pertumbuhan biofilm menjadi faktor yang sangat penting untuk keberhasilan operasi reservoir hidrokarbon di berbagai aplikasi industri.

2.2.1 Biofilm dan Korosi yang Dipengaruhi Mikroorganisme (Microbiologically Influenced Corrosion / MIC)

Beberapa jenis mikroorganisme, termasuk mikroba pereduksi sulfat (sulfate-reducing microbes), mikroba pengoksidasi besi (iron-oxidizing microbes), mikroba pereduksi besi (iron-reducing microbes), dan mikroba penghasil asam (acid-producing microbes), diketahui dapat memobilisasi dan/atau memetabolisme senyawa yang bersifat korosif. Mikroorganisme ini bisa berasal secara alami dari reservoir, atau masuk selama proses operasi seperti waterflooding (28, 29).

Menurut definisi Association for Materials Protection and Performance, korosi yang dipengaruhi mikroorganisme (microbiologically influenced corrosion / MIC) adalah korosi yang disebabkan oleh aktivitas mikroba yang bersifat korosif di dalam biofilm pada material yang rentan terhadap korosi (30). Pembentukan biofilm dilaporkan dapat mempercepat proses korosi secara signifikan dengan cara:

• Memusatkan senyawa korosif,
• Memfasilitasi perpindahan elektron,
• Mengubah sifat elektrokimia,
• Mengurangi efektivitas metode pencegahan korosi (28, 31).

Bakteri pereduksi sulfat (sulfate-reducing bacteria / SRB) umum ditemukan di berbagai lingkungan industri, termasuk reservoir hidrokarbon, dan diidentifikasi sebagai salah satu penyebab utama MIC. SRB menyukai suhu sekitar 38 °C dan pH mendekati netral (32), namun mereka juga dapat aktif pada kadar salinitas tinggi (batas yang diketahui saat ini adalah 24% (33)) dan bahkan pada suhu di atas 100 °C (34).

Beberapa perkiraan (27) menunjukkan bahwa aktivitas SRB bertanggung jawab atas korosi pada 77% sumur produksi minyak. Hidrogen molekuler yang ada di lingkungan maupun di permukaan baja berperan sebagai donor elektron untuk proses reduksi sulfat, yang menghasilkan hidrogen sulfida. Secara elektrokimia, reaksi-reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut (35, 36):

Reaksi Katodik:

Reaksi Anodik:

Biofilm dapat menyebabkan koloni bakteri tumbuh tidak merata pada permukaan logam, yang dalam kondisi respirasi aerob dapat membentuk sel aerasi diferensial. Koloni bakteri yang lebih tebal, dengan aktivitas respirasi lebih tinggi dan kadar oksigen lebih rendah, akan membentuk area anodik, sedangkan koloni yang lebih tipis membentuk area katodik — kondisi ini mempercepat terjadinya korosi (31).

Korosi yang lebih parah dilaporkan terjadi pada biofilm yang terdiri dari berbagai spesies mikroba, karena interaksi antarspesies dapat memicu serangkaian reaksi biokimia yang kompleks (37). Dalam beberapa kasus, kelompok mikroorganisme tertentu seperti bakteri pereduksi nitrat (nitrate-reducing bacteria / NRB) dapat menghambat SRB melalui persaingan memperebutkan nutrisi dan produksi nitrit. Namun, perlu dicatat bahwa beberapa jenis bakteri pereduksi nitrat juga bersifat korosif (38).

Meskipun biofilm bakteri umumnya dikaitkan dengan korosi, beberapa penelitian juga membahas peran protektif biofilm tertentu dalam mencegah korosi logam (31). Matriks biofilm dapat bertindak sebagai penghalang transportasi, yang menghambat masuknya agen perusak seperti oksigen, klorida, dan zat berbahaya lainnya, sehingga mengurangi kontaknya dengan permukaan logam. Selain itu, persaingan antar mikroorganisme juga dapat menurunkan risiko MIC melalui produksi zat antimikroba dan eksklusi bio-kompetitif (bio-competitive exclusion) (39, 40).

2.2.2 Penyumbatan Akibat Biofilm dan Potensi Penggunaan untuk Penyimpanan CO₂

Efek penyumbatan (clogging) yang disebabkan oleh penumpukan biofilm di dalam pori-pori dapat berdampak negatif pada banyak aplikasi industri, yang pada akhirnya meningkatkan biaya perbaikan dan pencegahan. Misalnya, pertumbuhan biofilm yang tidak terkontrol di area sekitar sumur (near-wellbore) dapat merusak formasi dan menurunkan kemampuan injeksi, sehingga efisiensi perolehan minyak berkurang secara signifikan (41, 42).

Penelitian menunjukkan bahwa beberapa bahan kimia tambahan, seperti senyawa organik yang digunakan saat injeksi air, dapat menjadi sumber nutrisi bagi mikroorganisme. Hal ini mendorong pembentukan biofilm dan secara serius mengurangi kemampuan injeksi (43).

Namun, ada teknik yang disebut bioplugging selektif yang justru dimanfaatkan untuk tujuan positif di beberapa bidang, seperti bioremediasi langsung di lokasi (in situ) (44), injeksi tanah (45), pengolahan limbah (46), pengisian kembali air tanah (47), dan MEOR (Microbial Enhanced Oil Recovery) (7–10).

Bioplugging selektif bertujuan mengarahkan penumpukan biofilm hanya di zona reservoir yang memiliki permeabilitas tinggi. Dengan begitu, aliran cairan injeksi akan terdorong ke zona berisi minyak dengan permeabilitas rendah, sehingga proses pengambilan minyak menjadi lebih efektif (lihat Gambar 2.3a).

Berdasarkan berbagai studi eksperimen, strategi bioplugging ini terbukti efektif meningkatkan efisiensi water flooding dan perolehan minyak. Misalnya, Enterobacter sp. CJF-002 ditemukan mampu tumbuh dan menyumbat zona dengan permeabilitas tinggi di reservoir, sehingga produksi minyak meningkat dan kadar air (water cut) menurun (48). Bacillus licheniformis TT33 juga terbukti membentuk massa biomassa di zona berpermeabilitas tinggi pada uji kolom pasir, yang meningkatkan gaya sapuan (sweep efficiency) dari air injeksi (49).

Pembentukan biofilm sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan sekitarnya, seperti gaya geser (shear stress), ketersediaan nutrisi, suhu, dan pH (50, 51). Laju pertumbuhan dan pelepasan biofilm dapat meningkat seiring bertambahnya kecepatan injeksi, karena transfer massa yang lebih tinggi mempercepat suplai nutrisi bagi bakteri, namun di sisi lain gaya geser yang besar juga dapat menyebabkan pelepasan biofilm (11, 52).

Konsep penyumbatan akibat biofilm juga diusulkan untuk membantu penyimpanan CO₂ dengan mengurangi kebocoran CO₂ yang diinjeksikan ke atas melalui rekahan atau patahan di batu penutup (cap-rock) atau di sekitar sumur injeksi (53).

CO₂ dalam kondisi superkritis (Supercritical CO₂ atau SC-CO₂) dapat secara signifikan mengurangi jumlah sel mikroorganisme yang hidup pada kultur planktonik, namun pengaruhnya jauh lebih kecil pada sel yang berada di dalam biofilm karena terlindungi oleh EPS (extracellular polymeric substances) (54).

Penghalang biofilm buatan (engineered biofilm barrier) untuk mengurangi kebocoran gas telah terbukti tahan terhadap tekanan tinggi SC-CO₂ (53). Selain itu, biofilm juga dapat memicu pembentukan mineral karbonat melalui proses MICP (microbially induced calcite precipitation) (55).

Bakteri penghasil enzim urease sangat efektif dalam proses ini, karena mereka dapat mengkatalisis penguraian urea yang mendorong pengendapan kalsium karbonat (CaCO₃), sehingga menurunkan porositas dan permeabilitas pada rekahan atau patahan di reservoir. EPS dan biomassa tersuspensi juga dapat menjadi titik awal (nucleation site) untuk proses pengendapan ini.

Konsep ini terbukti memiliki potensi besar untuk menutup rekahan pada semen, mengurangi permeabilitas di sekitar sumur, dan memperbaiki korosi yang terkait dengan CO₂ (56, 57). Selain itu, metode ini dapat mengurangi perpindahan CO₂ atau cairan lain yang tidak diinginkan (58).

Secara keseluruhan, MICP menjadi solusi yang menjanjikan untuk menurunkan risiko lingkungan akibat kebocoran CO₂ yang telah disimpan.

2.2.3 Dampak Biofilm pada Permukaan – Perubahan Sifat Keterbasahan

Keterbasahan (wettability) adalah salah satu faktor utama yang menentukan recovery factor (tingkat perolehan kembali) minyak atau gas dalam proses produksi. Hal ini berpengaruh pada efisiensi injeksi air (waterflooding), permeabilitas relatif, dan tekanan kapiler dalam media berpori (59). Perubahan keterbasahan yang dipicu oleh mikroba dianggap sebagai salah satu mekanisme paling efektif yang dapat meningkatkan perolehan minyak selama proses MEOR (Microbial Enhanced Oil Recovery) (21, 60, 61).

Walaupun mekanisme pasti perubahan keterbasahan oleh mikroba masih diteliti, banyak peneliti meyakini bahwa tiga proses utama yang paling berperan adalah adsorpsi biosurfaktan, perlekatan bakteri, dan pembentukan biofilm (62). Biofilm dapat menyebabkan perubahan keterbasahan karena adanya EPS (Extracellular Polymeric Substances) yang dihasilkan dan menempel di permukaan, sehingga mengubah sifat fisik dan kimia permukaan tersebut.

EPS dapat berfungsi seperti hydrogel yang menurunkan sudut kontak (contact angle) antara permukaan dan cairan, sehingga membuatnya menjadi lebih hidrofilik (menyukai air) atau hidrofobik (menolak air). Dengan kata lain, pembentukan biofilm dapat secara signifikan mengubah perilaku keterbasahan permukaan.

Berdasarkan hasil-hasil penelitian, keterbasahan dapat berubah menjadi lebih water-wet (lebih menyukai air) atau lebih oil-wet (lebih menyukai minyak), tergantung pada kondisi awal keterbasahan, sifat permukaan, jenis mikroorganisme, dan metabolit yang terlibat dalam prosesnya (63).

Contohnya, reservoir karbonat yang banyak ditemukan di industri minyak dan gas biasanya bersifat netral atau cenderung oil-wet, sehingga memerlukan lebih banyak air untuk mengambil minyak yang terjebak dibandingkan kondisi water-wet. Untuk meningkatkan efisiensi perolehan minyak, berbagai upaya telah dilakukan untuk mengubah keterbasahan menjadi lebih hidrofilik (59, 64).

Selain itu, keterbasahan permukaan juga dapat memengaruhi proses awal perlekatan bakteri. Namun, dari berbagai literatur, ada perbedaan pendapat mengenai keterbasahan seperti apa yang lebih disukai bakteri untuk melekat.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa meningkatkan sifat hidrofilik permukaan dapat memperbesar perlekatan sel bakteri (65, 66), sementara beberapa jenis bakteri justru lebih suka menempel pada permukaan yang bersifat hidrofobik (67).

Lee dkk. (68) menemukan bahwa perlekatan sel maksimum terjadi pada sudut kontak air sekitar 55° untuk semua jenis sel yang diuji (sel ovarium hamster Cina, fibroblas, dan sel endotel). Sementara itu, Yuan dkk. (69) menunjukkan bahwa tingkat perlekatan bakteri tertinggi terjadi pada permukaan dengan sifat hidrofobik sedang, yaitu dengan sudut kontak air sekitar 90°.

Hasil pengamatan kami sebelumnya terhadap strain Thalassospira pada permukaan hidrofobik dan hidrofilik (lihat Gambar 2.4) menunjukkan bahwa Thalassospira lebih suka menempel pada permukaan dengan hidrofobik sedang dibandingkan permukaan yang sangat hidrofilik. Hal ini menunjukkan bahwa preferensi perlekatan sangat bergantung pada jenis strain bakteri.

Memahami dan mengatur sifat keterbasahan permukaan dapat membantu mengendalikan perlekatan bakteri dan pembentukan biofilm, sehingga dapat meningkatkan efisiensi operasional, mengurangi biaya perawatan, dan meningkatkan kualitas produk pada berbagai aplikasi industri. Modifikasi permukaan, pelapisan (coating), dan perlakuan khusus dapat digunakan untuk mengubah keterbasahan permukaan dan mengurangi perlekatan bakteri (70).

2.3 Dampak Potensial pada Penyimpanan H₂ Bawah Tanah

Penggunaan bahan bakar fosil menghasilkan emisi gas rumah kaca ke atmosfer, yang memicu perubahan iklim dan pemanasan global. Peralihan dari bahan bakar fosil ke sumber energi terbarukan merupakan langkah penting untuk mengurangi dampak perubahan iklim dan membangun sistem pasokan energi yang berkelanjutan, andal, serta aman.

Namun, sumber energi terbarukan seperti tenaga angin, surya, dan air memiliki tantangan besar, yaitu ketidakseimbangan antara pasokan dan permintaan energi. Hal ini sangat dipengaruhi oleh fluktuasi musiman pada kondisi atmosfer, misalnya perubahan intensitas cahaya matahari dan kekuatan angin (71).

Salah satu solusi yang diusulkan adalah memproduksi gas hidrogen (H₂) melalui proses elektrolisis air—disebut hidrogen hijau (green H₂)—ketika pasokan listrik berlebih, lalu menyimpannya untuk digunakan kembali saat kebutuhan energi tinggi (59–61).

Penyimpanan H₂ bawah tanah (Underground H₂ Storage atau UHS) di formasi geologi seperti gua garam, lapangan minyak dan gas yang sudah habis, serta akuifer asin dianggap menjadi pilihan tepat untuk menyimpan energi dalam skala besar, terutama untuk kebutuhan jangka menengah hingga panjang (72, 73).

Namun, menyuntikkan H₂ dalam jumlah besar juga berarti memasukkan banyak donor elektron yang dapat dimanfaatkan oleh berbagai jenis mikroorganisme. Kondisi ini sangat mendukung aktivitas respirasi mikroba alami yang sudah ada di dalam reservoir. Potensi aktivitas biogeokimia yang terjadi setelah injeksi H₂ ini membuat kita perlu berhati-hati dan meninjau kembali praktik penyimpanan konvensional (74, 75) (lihat Gambar 2.5).

Gas H₂ yang disimpan dapat diubah oleh mikroorganisme menjadi CH₄, H₂S, atau CH₃COOH melalui proses metanogenesis, reduksi sulfat, dan asetogenesis (76).

Dalam penelitian skala pori menggunakan bakteri halofilik Desulfohalobium retbaense DSM 5692 yang tumbuh dengan gas H₂, ditemukan empat efek mikroba utama:

• Penyumbatan oleh mikroba (microbial-induced clogging)
• Kehilangan H₂ akibat konsumsi oleh bakteri
• Perubahan sifat kebasahan permukaan (wettability alteration)
• Peningkatan jebakan residu fase H₂ (residual trapping)

Dari keempat efek tersebut, perubahan sifat kebasahan permukaan adalah satu-satunya dampak positif. Pertumbuhan mikroba mengubah sifat kebasahan batuan dari water-wet (cenderung melekat pada air) menjadi neutral-wet, sehingga luas permukaan antarmuka gas–air menjadi minimal, tekanan kapiler menurun, dan pemulihan gas menjadi lebih efisien (60, 61). Ini membuat gas H₂ lebih mudah mengalir dan meningkatkan permeabilitas relatif H₂ selama proses imbibisi.

Pembentukan biofilm menyebabkan bio-clogging (penyumbatan biologis) yang paling sering terlihat di area masuk (inlet). Hal ini menurunkan kemampuan injeksi H₂ dan mengubah sifat aliran di bawah tanah (lihat Gambar 2.5).

Meskipun bio-clogging berdampak negatif pada injektivitas H₂, efek ini tidak sepenuhnya merugikan. Biofilm yang terbentuk di area dengan saturasi H₂ tinggi justru dapat menghambat pergerakan vertikal gas H₂ dan mendorong penyebaran gas secara merata ke arah horizontal di dalam reservoir. Dalam konteks ini, penyumbatan oleh biofilm bisa memberi manfaat untuk UHS (77).

Faktanya, hingga saat ini di semua uji lapangan besar penyimpanan H₂, tidak ada laporan masalah injektivitas yang berarti. Hal ini menunjukkan bahwa bio-clogging dan pembentukan biofilm mungkin bukan masalah yang langsung muncul (78, 79).

Namun, kehilangan gas dalam jumlah besar akibat konsumsi H₂ oleh mikroba (terutama melalui proses reduksi sulfat) telah diamati, baik pada eksperimen skala pori menggunakan satu jenis bakteri maupun pada uji terbaru yang memakai air asin asli dari reservoir gas (80).

Produksi gas berbahaya seperti H₂S akibat metabolisme reduksi sulfat dapat mencemari gas yang disimpan atau menyebabkan penyimpanan menjadi sour (tercemar gas asam). Konsumsi H₂ oleh mikroba juga dapat memutus kontinuitas fase gas di dalam pori, membentuk gelembung gas terisolasi yang mempercepat proses konsumsi mikroba dan meningkatkan hambatan aliran, sehingga pemulihan gas menjadi rendah.

Oleh karena itu, risiko mikroba pada UHS harus diantisipasi. Kondisi di dalam reservoir penyimpanan H₂ sangat mendukung keberadaan dan pertumbuhan populasi mikroorganisme tertentu (62). Risiko kehilangan gas dan kontaminasi akibat mikroba harus menjadi pertimbangan utama dalam perencanaan lokasi penyimpanan, terutama di akuifer dan reservoir gas yang sudah habis karena biasanya banyak terdapat mikroorganisme pereduksi sulfat dan ion sulfat dalam air formasi (71).

2.4 PENCEGAHAN DAN PENANGANAN BIOFILM

Matriks biofilm dapat bertindak seperti cairan kental yang melindungi sel-sel di dalamnya dari ancaman lingkungan, seperti geseran mekanis, perubahan suhu, dan racun kimia. Tingginya daya tahan dan rendahnya permeabilitas biofilm membuat upaya penanganan biofilm menjadi jauh lebih sulit (6, 81, 82).

Di industri minyak dan gas, ada beberapa strategi yang bisa digunakan untuk mengurangi dampak biofilm:

• Perlakuan dengan biocide
• Biocide adalah bahan kimia yang digunakan untuk mengendalikan pertumbuhan mikroba dan mencegah terbentuknya biofilm. Biocide bisa ditambahkan ke fluida produksi, air injeksi, atau aliran proses lainnya untuk menghambat aktivitas mikroba.
• Namun, efektivitas penyuntikan biocide sering kali terbatas karena komponen aktifnya sulit menembus matriks biofilm yang memiliki permeabilitas rendah (83, 84). Penelitian melaporkan bahwa ketahanan biofilm terhadap biocide bisa 10–1.000 kali lebih tinggi dibandingkan bakteri bebas (planktonik) (81, 82).
• Pembersihan fisik
• Pembersihan dan perawatan rutin dapat mencegah penumpukan biofilm di permukaan. Metode seperti semprotan air bertekanan tinggi, pigging, dan teknik mekanis lainnya bisa digunakan untuk menghilangkan biofilm dan endapan lain.
• Tentunya, ini hanya bisa dilakukan pada pipa dan infrastruktur yang dapat diakses.
• Inhibitor korosi
• Bahan penghambat korosi dapat ditambahkan ke fluida produksi untuk mencegah atau memperlambat korosi pada permukaan logam. Beberapa inhibitor juga bisa membantu mencegah pembentukan biofilm dengan mengubah sifat permukaan material.
• Permukaan yang halus, sistem drainase yang baik, dan penyegelan yang efektif dapat meminimalkan perlekatan mikroorganisme dan penumpukan endapan.
• Metode alternatif
• Tekanan osmotik telah terbukti secara eksperimental menjadi metode alternatif dalam penanganan biofilm, dengan cara menciptakan ketidakseimbangan osmotik yang tinggi antara biofilm dan lingkungan luarnya.
• Hal ini memungkinkan air yang kaya biocide masuk ke dalam biofilm (16). Namun, penerapan dan efektivitasnya di lapangan masih perlu diteliti lebih lanjut.

Pemantauan rutin terhadap aktivitas mikroba dan pembentukan biofilm dapat membantu mengidentifikasi potensi masalah lebih awal, sehingga tindakan pencegahan dapat segera dilakukan. Teknologi pemantauan canggih, seperti analisis DNA mikroba dan sensor real-time, dapat memberikan informasi yang lebih akurat dan tepat waktu mengenai aktivitas mikroba.

2.5 Kesimpulan dan Rekomendasi untuk Penelitian Biofilm di Masa Depan

Biofilm memiliki peran penting dalam ekosistem bawah permukaan. Aktivitas manusia seperti ekstraksi minyak dan gas, serta proses injeksi ke dalam reservoir bawah tanah, telah menimbulkan berbagai dampak lingkungan.

Biofilm dapat menyebabkan penyumbatan (clogging) dan korosi, yang berdampak pada berkurangnya kemampuan injeksi, penurunan produksi, serta meningkatnya biaya operasional.

Namun, di sisi lain, keberadaan biofilm juga mendorong pengembangan teknologi berbasis biofilm, yang memanfaatkan komunitas biofilm untuk membentuk penghalang aliran dan transportasi massa di lingkungan bawah permukaan.

Salah satu teknologi yang telah diteliti adalah Selective Bioplugging, yaitu teknik yang digunakan untuk meningkatkan perolehan minyak serta mengurangi pergerakan ke atas dan kebocoran gas (misalnya CO₂ dan H₂) di reservoir maupun akuifer.

Selain itu, perubahan sifat pembasahan (wettability alternation) yang dipicu oleh mikroba dapat mengurangi tekanan kapiler dan meningkatkan efisiensi injeksi air (waterflooding) di media berpori, sehingga dapat membantu meningkatkan perolehan minyak.

Pengalaman dalam mengendalikan biofilm di industri minyak dan gas memberikan dorongan untuk melakukan penelitian dan pengembangan yang lebih luas, khususnya untuk mengkaji masalah dan peluang biofilm di sistem bawah permukaan lainnya, seperti penyimpanan bawah tanah CO₂ dan H₂.

CONFLICT OF INTEREST

Para penulis menyatakan bahwa penelitian ini dilakukan tanpa adanya hubungan komersial atau finansial yang dapat dianggap sebagai potensi konflik kepentingan.

REFERENCES

• J. W. Costerton, Z. Lewandowski, D. E. Caldwell, D. R. Korber and H. M. Lappin-Scott: Microbial biofilms. Annual Review of Microbiology, 49, 34 (1995).
• T. C. Zhang and P. L. Bishop: Density, porosity, and pore structure of biofilms. Water Research, 28(11), 11 (1994).
• N. Liu, T. Skauge, D. Landa-Marbán, B. Hovland, B. Thorbjørnsen, F. A. Radu, B. F. Vik, T. Baumann and G. Bødtker: Microfluidic study of effects of flow velocity and nutrient concentration on biofilm accumulation and adhesive strength in the flowing and no-flowing microchannels. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 46(6), 855–868 (2019) doi:10.1007/s10295-019-02161-x
• S. Al-Amshawee, M. Yunus and A. Azoddein: A novel microbial biofilm carrier for wastewater remediation. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing (2020). doi:10.1088/1757-899X/736/7/072006
• Y. Zhang, A. Xu, X. Lv, Q. Wang, C. Feng and J. Lin: Non-invasive measurement, mathematical simulation and in situ detection of biofilm evolution in porous media: A review. Applied Sciences, 11(4), 1391 (2021).
• H.-C. Flemming and J. Wingender: The biofilm matrix. Nature Reviews Microbiology, 8(9), 623–633 (2010).
• P. Hosseininoosheri, H. R. Lashgari and K. Sepehrnoori: A novel method to model and characterize in-situ bio-surfactant production in microbial enhanced oil recovery. Fuel, 183, 501–511 (2016) doi:10.1016/j.fuel.2016.06.035
• M. Karimi, M. Mahmoodi, A. Niazi, Y. Al-Wahaibi and S. Ayatollahi: Investigating wettability alteration during MEOR process, a micro/macro scale analysis. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 95, 129–136 (2012) doi:10.1016/j.colsurfb.2012.02.035
• H. Khajepour, M. Mahmoodi, D. Biria and S. Ayatollahi: Investigation of wettability alteration through relative permeability measurement during MEOR process: A
  micromodel study. Journal of Petroleum Science and Engineering, 120, 10–17 (2014) doi:10.1016/j.petrol.2014.05.022
• A. Rabiei, M. Sharifinik, A. Niazi, A. Hashemi and S. Ayatollahi: Core flooding tests to investigate the effects of IFT reduction and wettability alteration on oil recovery during MEOR process in an Iranian oil reservoir. Applied Microbiology and Biotechnology, 97(13), 5979–5991 (2013) doi:10.1007/s00253-013-4863-4
• N. Weiss, K. E. Obied, J. Kalkman, R. G. Lammertink and T. G. van Leeuwen: Measurement of biofilm growth and local hydrodynamics using optical coherence tomography. Biomedical Optics Express, 7(9), 3508–3518 (2016) doi:10.1364/BOE.7.003508
• H. Wang, J. Xin, X. Zheng, Y. Fang, M. Zhao and T. Zheng: Effect of biofilms on the clogging mechanisms of suspended particles in porous media during artificial recharge. Journal of Hydrology, 619, 129342 (2023).
• Z. Rahman and V. P. Singh: Bioremediation of toxic heavy metals (THMs) contaminated sites: Concepts, applications and challenges. Environmental Science and Pollution Research, 27, 27563–27581 (2020).
• M. Omarova, L. T. Swientoniewski, I. K. Mkam Tsengam, D. A. Blake, V. John, A. McCormick, G. D. Bothun, S. R. Raghavan and A. Bose: Biofilm formation by hydrocarbon-degrading marine bacteria and its effects on oil dispersion. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 7(17), 14490–14499 (2019).
• J. Wang, X. Guo and J. Xue: Biofilm-developed microplastics as vectors of pollutants in aquatic environments. Environmental Science & Technology, 55(19), 12780–12790
  (2021).
• N. Liu, N. Dopffel, B. Hovland, E. Alagic, B. F. Vik and G. Bødtker: High osmotic stress initiates expansion and detachment of Thalassospira sp. biofilms in glass microchannels. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(6), 104525 (2020) doi: 10.1016/j.jece.2020.104525
• R. Hao, C. Meng and J. Li: Impact of operating condition on the denitrifying bacterial community structure in a 3DBER-SAD reactor. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 44(1), 9–21 (2017) doi:10.1007/s10295-016-1853-4
• W. Graus, M. Roglieri, P. Jaworski, L. Alberio and E. Worrell: The promise of carbon capture and storage: Evaluating the capture-readiness of new EU fossil fuel power plants. Climate Policy, 11(1), 789–812 (2011) doi:10.3763/cpol.2008.0615
• B. Shibulal, S. N. Al-Bahry, Y. M. Al-Wahaibi, A. E. Elshafie, A. S. Al-Bemani and S. J. Joshi: Microbial enhanced heavy oil recovery by the aid of inhabitant sporeforming bacteria: An insight review. ScientificWorldJournal, 2014, 309159 (2014) doi:10.1155/2014/309159
• R. Sen: Biotechnology in petroleum recovery: The microbial EOR. Progress in Energy and Combustion Science, 34(6), 714–724 (2008) doi:10.1016/j.pecs.2008.05.001
• H. Khajepour, M. Mahmoodi, D. Biria and S. Ayatollahi: Investigation of wettability alteration through relative permeability measurement during MEOR process: A micromodel study. Journal of Petroleum Science and Engineering, 120, 10–17 (2014) doi:10.1016/j.petrol.2014.05.022
• I. Lazar, I. G. Petrisor and T. F. Yen: Microbial enhanced oil recovery (MEOR). Petroleum Science and Technology, 25(11), 1353–1366 (2007) doi:10.1080/10916460701287714
• L. R. Brown: Microbial enhanced oil recovery (MEOR). Current Opinion in Microbiology, 13(3), 316–320 (2010) doi:10.1016/j.mib.2010.01.011
• T. L. Skovhus, R. B. Eckert and E. Rodrigues: Management and control of microbiologically influenced corrosion (MIC) in the oil and gas industry—Overview and a North Sea case study. Journal of biotechnology, 256, 31–45 (2017).
• C. Nikolova and T. Gutierrez: Use of microorganisms in the recovery of oil from recalcitrant oil reservoirs: Current state of knowledge, technological advances and future perspectives. Frontiers in Microbiology, 10 (2020) doi:10.3389/fmicb.2019.02996
• J. Patel, S. Borgohain, M. Kumar, V. Rangarajan, P. Somasundaran and R. Sen: Recent developments in microbial enhanced oil recovery. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52, 1539–1558 (2015) doi:10.1016/j.rser.2015.07.135
• S. Al-Jaroudi, A. Ul-Hamid and M. Al-Gahtani: Failure of crude oil pipeline due to microbiologically induced corrosion. Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(4), 568–579 (2011).
• A. R. Al-Shamari, A. W. Al-Mithin, O. Olabisi and A. Mathew: Developing a metric for microbilogically influenced corrosion (MIC) in oilfield water handling systems. In: Paper presented at CORROSION 2013. Orlando, FL: OnePetro (2013).
• B. A. An, Y. Shen and G. Voordouw: Control of sulfide production in high salinity Bakken shale oil reservoirs by halophilic bacteria reducing nitrate to nitrite. Frontiers in Microbiology, 8, 1164 (2017).
• NACE TM0212-2012: Detection, Testing, and Evaluation of Microbiologically Influenced Corrosion on Internal Surfaces of Pipelines. Houston, TX: NACE (2012).
• R. B. Eckert: Emphasis on biofilms can improve mitigation of microbiologically influenced corrosion in oil and gas industry. Corrosion Engineering, Science and Technology, 50(3), 163–168 (2015) doi:10.1179/1743278214Y.0000000248
• W. Schwartz: Postgate, J. R., The sulfate-reducing bacteria (2nd Edition) X + 208
  S., 20 Abb., 4 Tab. University Press, Cambridge 1983. US $ 39.50. Journal of Basic Microbiology, 25(3), 202–202 (1985) doi:10.1002/jobm.3620250311
• B. Ollivier, C. E. Hatchikian, G. Prensier, J. Guezennec and J.-L. Garcia: Desulfohalobium retbaense gen. nov., sp. nov., a halophilic sulfate-reducing bacterium from sediments of a hypersaline lake in Senegal. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 41(1), 74–81 (1991) doi:10.1099/00207713-41-1-74
• B. B. Jørgensen, M. F. Isaksen and H. W. Jannasch: Bacterial sulfate reduction above 100°C in deep-sea hydrothermal vent sediments. Science, 258(5089), 1756–1757 (1992) doi:10.1126/science.258.5089.1756
• H. A. Videla and L. K. Herrera: Microbiologically influenced corrosion: Looking to the future. International Microbiology, 8(3), 169 (2005).
• P. Elumalai, M. S. AlSalhi, S. Mehariya, O. P. Karthikeyan, S. Devanesan, P. Parthipan and A. Rajasekar: Bacterial community analysis of biofilm on API 5LX carbon steel in an oil reservoir environment. Bioprocess and Biosystems Engineering, 44(2), 355–368 (2021) doi:10.1007/s00449-020-02447-w
• J. S. Lee, J. M. McBeth, R. I. Ray, B. J. Little and D. Emerson: Iron cycling at corroding carbon steel surfaces. Biofouling, 29(10), 1243–1252 (2013).
• S. Lahme, D. Enning, C. M. Callbeck, D. Menendez Vega, T. P. Curtis, I. M. Head and C. R. J. Hubert: Metabolites of an oil field sulfide-oxidizing, nitrate-reducing Sulfurimonas sp. cause severe corrosion. Applied and Environmental Microbiology, 85(3) (2019) doi:10.1128/aem.01891-18
• L. Gieg, T. Jack and J. Foght: Biological souring and mitigation in oil reservoirs. Applied microbiology and biotechnology, 92, 263–282 (2011) doi:10.1007/s00253-011-3542-6
• N. Kip and J. A. van Veen: The dual role of microbes in corrosion. The ISME Journal, 9(3), 542–551 (2015) doi:10.1038/ismej.2014.169
• C. C. Ezeuko, A. Sen and I. D. Gates: Modelling biofilm-induced formation damage and biocide treatment in subsurface geosystems. Microbial Biotechnology, 6(1), 53–66 (2013) doi:10.1111/1751-7915.12002
• B. Yuan and D. A. Wood: Chapter One - Overview of formation damage during improved and enhanced oil recovery. In: Formation Damage during Improved Oil Recovery. Ed. B. Yuan and D. A. Wood. Gulf Professional Publishing (2018) doi:10.1016/B978-0-12-813782-6.00001-4
• C. D. Hsi, D. S. Dudzik, R. H. Lane, J. W. Buettner and R. D. Neira: Formation injectivity damage due to produced water reinjection. In: SPE Formation Damage Control Symposium. Society of Petroleum Engineers, Lafayette, Louisiana (1994) doi:10.2118/27395-MS
• S. Joshi, S. Goyal, A. Mukherjee and M. S. Reddy: Microbial healing of cracks in concrete: A review. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 44(11), 1511– 1525 (2017) doi:10.1007/s10295-017-1978-0
• G. K. Oka and G. F. Pinder: Multiscale model for assessing effect of bacterial growth on intrinsic permeability of soil: Model description. Transport in Porous Media, 119(2), 267–284 (2017) doi:10.1007/s11242-017-0870-8
• C. M. Manuel, O. C. Nunes and L. F. Melo: Dynamics of drinking water biofilm in flow/non-flow conditions. Water Research, 41(3), 551–562 (2007) doi:10.1016/j.watres.2006.11.007
• A. Franco-Rivera, J. Paniagua-Michel and J. Zamora-Castro: Characterization and performance of constructed nitrifying biofilms during nitrogen bioremediation of a wastewater effluent. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 34(4), 279–287 (2007) doi:10.1007/s10295-006-0196-y
• K. Fujiwara, Y. Sugai, N. Yazawa, K. Ohno, C. X. Hong and H. Enomoto: Biotechnological approach for development of microbial enhanced oil recovery technique. Petroleum Biotechnology: Developments and Perspectives, 151, 405–445 (2004).
• H. Suthar, K. Hingurao, A. Desai and A. Nerurkar: Selective plugging strategy based microbial enhanced oil recovery using Bacillus licheniformis TT33. Journal of Microbiology and Biotechnology, 19(10), 8 (2009) doi:10.4014/jmb.0904.04043
• R. Hao, C. Meng and J. Li: Impact of operating condition on the denitrifying bacterial community structure in a 3DBER-SAD reactor. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 44(1), 9–21 (2017) doi:10.1007/s10295-016-1853-4
• J. H. Lee, J. B. Kaplan and W. Y. Lee: Microfluidic devices for studying growth and detachment of Staphylococcus epidermidis biofilms. Biomed Microdevices, 10(4), 489– 498 (2008) doi:10.1007/s10544-007-9157-0
• C. David, K. Bühler and A. Schmid: Stabilization of single species Synechocystis biofilms by cultivation under segmented flow. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 42(7), 1083–1089 (2015) doi:10.1007/s10295-015-1626-5
• A. C. Mitchell, A. J. Phillips, R. Hiebert, R. Gerlach, L. H. Spangler and A. B. Cunningham: Biofilm enhanced geologic sequestration of supercritical CO2. International Journal of Greenhouse Gas Control, 3(1), 90–99 (2009) doi:10.1016/j.ijggc.2008.05.002
• M. McHugh and V. Krukonis: Supercritical Fluid Extraction: Principles and Practice. Stoneham, MA: Elsevier (2013).
• N. Liu, M. Haugen, B. Benali, D. Landa-Marbán and M. A. Fernø: Pore-scale spatiotemporal dynamics of microbial-induced calcium carbonate growth and distribution in porous media. International Journal of Greenhouse Gas Control, 125, 103885 (2023) doi:10.1016/j.ijggc.2023.103885
• A. B. Cunningham, E. Lauchnor, J. Eldring, R. Esposito, A. C. Mitchell, R. Gerlach, A. J. Phillips, A. Ebigbo and L. H. Spangler: Abandoned well CO2 leakage mitigation using biologically induced mineralization: Current progress and future directions. Greenhouse Gases: Science and Technology, 3(1), 40–49 (2013) doi:10.1002/ghg.1331
• A. J. Phillips, E. Lauchnor, J. Eldring, R. Esposito, A. C. Mitchell, R. Gerlach, A. B. Cunningham and L. H. Spangler: Potential CO2 leakage reduction through biofilminduced calcium carbonate precipitation. Environmental Science & Technology, 47(1),
  142–149 (2013) doi:10.1021/es301294q
• D. Landa-Marbán, S. Tveit, K. Kumar and S. E. Gasda: Practical approaches to study microbially induced calcite precipitation at the field scale. International Journal of Greenhouse Gas Control, 106, 103256 (2021) doi:10.1016/j.ijggc.2021.103256
• B. Pan, T. Ni, W. Zhu, Y. Yang, Y. Ju, L. Zhang, S. Chen, J. Gu, Y. Li and S. Iglauer: Mini review on wettability in the methane–liquid–rock system at reservoir conditions:Implications for gas recovery and geo-storage. Energy & Fuels, 36(8), 4268–4275 (2022) doi:10.1021/acs.energyfuels.2c00308
• Q. Lin, B. Bijeljic, S. Berg, R. Pini, M. J. Blunt and S. Krevor: Minimal surfaces in porous media: Pore-scale imaging of multiphase flow in an altered-wettability Bentheimer sandstone. Physical Review E, 99(6), 063105 (2019) doi:10.1103/PhysRevE.99.063105
• Q. Lin, B. Bijeljic, S. Foroughi, S. Berg and M. J. Blunt: Pore-scale imaging of displacement patterns in an altered-wettability carbonate. Chemical Engineering Science, 235, 116464 (2021) doi:10.1016/j.ces.2021.116464
• H. Alkan, M. Szabries, N. Dopffel, F. Koegler, R.-P. Baumann, A. Borovina and M. Amro: Investigation of spontaneous imbibition induced by wettability alteration as a
  recovery mechanism in microbial enhanced oil recovery. Journal of Petroleum Science and Engineering, 182, 106163 (2019) doi:10.1016/j.petrol.2019.06.027
• D. Tiab and E. C. Donaldson: Petrophysics: Theory and Practice of Measuring Reservoir Rock and Fluid Transport Properties. Waltham, MA: Gulf Professional Publishing (2015).
• Y. Yao, M. Wei and W. Kang: A review of wettability alteration using surfactants in carbonate reservoirs. Advances in Colloid and Interface Science, 294, 102477 (2021).
• L. Jin Ho and L. Hai Bang: A wettability gradient as a tool to study protein adsorption and cell adhesion on polymer surfaces. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition, 4(5), 467–481 (1993) doi:10.1163/156856293X00131
• G. Altankov and T. Groth: Reorganization of substratum-bound fibronectin on hydrophilic and hydrophobic materials is related to biocompatibility. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 5(9), 732–737 (1994) doi:10.1007/BF00120366
• M. Hannig: Transmission electron microscopy of early plaque formation on dental materials in vivo. European Journal of Oral Sciences, 107(1), 55–64 (1999) doi:10.1046/j.0909-8836.1999.eos107109.x
• J. H. Lee, G. Khang, J. W. Lee and H. B. Lee: Interaction of different types of cells on polymer surfaces with wettability gradient. Journal of Colloid and Interface Science, 205(2), 323–330 (1998) doi:10.1006/jcis.1998.5688
• Y. Yuan, M. P. Hays, P. R. Hardwidge and J. Kim: Surface characteristics influencing bacterial adhesion to polymeric substrates. RSC Advances, 7(23), 14254–14261 (2017) doi:10.1039/C7RA01571B
• P. Narayana and P. Srihari: A review on surface modifications and coatings on implants to prevent biofilm. Regenerative Engineering and Translational Medicine, 6(3), 330– 346 (2020) doi:10.1007/s40883-019-00116-3
• D. Zivar, S. Kumar and J. Foroozesh: Underground hydrogen storage: A comprehensive review. International Journal of Hydrogen Energy, 46(45), 23436–23462 (2021) doi:10.1016/j.ijhydene.2020.08.138
• J. Simon, A.M. Ferriz, L.C. Correas, HyUnder – Hydrogen Underground Storage at Large Scale: Case Study Spain. Energy Procedia, 73, 136–144 (2015), ISSN 1876-6102, doi:10.1016/j.egypro.2015.07.661
• N. Heinemann, J. Alcalde, J. M. Miocic, S. J. T. Hangx, J. Kallmeyer, C. OstertagHenning, A. Hassanpouryouzband, E. M. Thaysen, G. J. Strobel, C. SchmidtHattenberger, K. Edlmann, M. Wilkinson, M. Bentham, R. Stuart Haszeldine, R. Carbonell and A. Rudloff: Enabling large-scale hydrogen storage in porous media – The scientific challenges. Energy & Environmental Science, 14(2), 853–864 (2021) doi:10.1039/D0EE03536J
• M. Panfilov: Underground storage of hydrogen: In situ self-organisation and methane generation. Transport in Porous Media, 85(3), 841–865 (2010) doi:10.1007/s11242-010-9595-7
• N. Liu, A. R. Kovscek, M. A. Fernø and N. Dopffel: Pore-scale study of microbial hydrogen consumption and wettability alteration during underground hydrogen storage. Frontiers in Energy Research, 11 (2023) doi:10.3389/fenrg.2023.1124621
• N. Dopffel, S. Jansen and J. Gerritse: Microbial side effects of underground hydrogen storage - Knowledge gaps, risks and opportunities for successful implementation. International Journal of Hydrogen Energy, 46(12), 8594–8606 (2021) doi:10.1016/j.ijhydene.2020.12.058
• N. Eddaoui, M. Panfilov, L. Ganzer and B. Hagemann: Impact of pore clogging by bacteria on underground hydrogen storage. Transport in Porous Media, 139(1), 89–108 (2021) doi:10.1007/s11242-021-01647-6
• A. Pérez, E. Pérez, S. Dupraz, & J. Bolcich: Patagonia wind-hydrogen project: Underground storage and methanation. In 21st world hydrogen energy conference, Zaragoza, Spain. 13–16th June, 2016.
• S. Bauer and R. Austria: Underground Sun Storage. Final Report, Vienna, Austria, 1369 (2017).
• A. B. Dohrmann and M. Krüger: Microbial H(2) consumption by a formation fluid from a natural gas field at high-pressure conditions relevant for underground H(2) storage. Environmental Science & Technology, 57(2), 1092–1102 (2023) doi:10.1021/acs.
  est.2c07303
• P. Gilbert, T. Maira-Litran, A. J. McBain, A. H. Rickard and F. W. Whyte: The physiology and collective recalcitrance of microbial biofilm communities. Advances in Microbial Physiology, 46, 202–256 (2002).
• M. R. Parsek and C. Fuqua: Biofilms 2003: Emerging themes and challenges in studies of surface-associated microbial life. Journal of Bacteriology, 186(14), 4427–4440 (2004) doi:10.1128/jb.186.14.4427-4440.2004
• P. S. Stewart: Mechanisms of antibiotic resistance in bacterial biofilms. International Journal of Medical Microbiology, 292(2), 107–113 (2002) doi:10.1078/1438-4221-00196
• P. S. Stewart and J. W. Costerton: Antibiotic resistance of bacteria in biofilms. Lancet, 358(9276), 135–138 (2001) doi:10.1016/s0140-6736(01)05321-1