جستجوی مقالات فارسی – شناسایی و بررسی حضور باکتری های بی هوازی نفت زی قادر به …

۴- نفت جامد :
حالت رسوبی و شبیه نفت سنگین و در حالت جامد خاصیت سمی ندارد و در حضور حرارت و گرما ذوب میشود و در مجاورت آب به صورت یک لایه جامد در می آید.
علاوه بر اثرات ذکر شده این مواد اثرات سوء اقتصادی بر انسان داشته و بدیهی است که تهدید محیط زندگی موجودات اکوسیستم ها تاثیر مستقیم بر میزان رشد این موجودات داشته و از جمعیت آنها می کاهد و ناخودآگاه انسان ها نیز از آن متاثر میشوند ( ۱۹ ) .
۲-۳ میکروبیولوژی نفت
در خصوص میکروبیولوژی نفت میتوان به تحقیقات Zobell اشاره کرد، وی اولین فردی بود که به شناخت و شناسایی تاثیر میکروارگانیسم ها در اکولوژی (بوم شناختی) وضعیت نفت و محیط زیست پرداخت. وی سهم منحصر به فردی در صنعت نفت دارا میباشد. اغلب مقالات منتشر شده از وی در طی سالهای ۱۹۴۰و ۱۹۵۰ درباره ی نقش کلیدی میکروارگانیسم ها در طرز تشکیل محصولات و فراورده های هیدروکربن ها بحث میکند. وی به تهیه ی نفت خام به عنوان یک اندوخته ی تقریبا پایدار برای بهبود این صنعت فکر میکرد و نیز به بهبود بازیافت نفت و استفاده از فراورده های باکتریایی مثل اسیدها وگازها برای کمک به پویایی و تحرک فراورده های نفتی و بررسی مشکلات بدیهی و اجتناب ناپذیر آلودگی های نفتی و پتانسیل لازم برای استفاده از باکتری ها به عنوان عوامل کنترل کننده از جمله بررسی های وی بشمار میرود. شاید اگر شناخت گسترده تری از کارها و تحقیقات Zobell وجود داشت در میان دهه های این قرن واسطه های میکروبی بیشتری بازیافت نفت را بهبود می بخشیدند .
در ارتباط با میکروبیولوژی در صنعت نفت میتوان دو جنبه را مد نظر قرار داد :
۱-ارتقای کمی که نمونه ی بارز آن MEOR ( Microbial Enhanced Oil Recovery )
۲-ارتقای کیفی (مانند حذف هسته و اتم های گوگرد و نیتروژن)
در طبیعت چاه های نفتی وجود دارند که به علت تزریق آب دیگر قادر به تولید نفت نیستند و نیز چاههایی وجود دارند که به دلیل رسوب ترکیبات آلی و معدنی مسدود شده اند ، لذا بعد از استخراج اولیه و ثانویه نفت قسمت اعظم آن ( حدود ۸۰ % ) در چاه ها باقی می ماند. به همین منظور روشهای مختلفی برای استخراج مابقی نفت بوجود آمده است که عبارتند از : تزریق آلیاژهای پلیمری ، روش حرارتی ، تزریق آب ، تزریق گاز ، استفاده از مواد شیمیایی کاهش دهنده ی نیروی کشش سطحی .
روش MEOR روشی است که در آن بوسیله ی میکروبهای مخصوص و مشخص میزان نفت استخراجی از چاه ها را افزایش می دهند . میکروبها به سه طریق میتوانند باعث ازدیاد برداشت از مخازن نفتی شوند :

  • با اکسیداسیون نفت اسید چربی تولید میکنند که باعث کاهش گرانروی نفت می گردد
  • با تولید مقادیر نسبی از گاز CO2 باعث افزایش فشار در مخزن شده از اینرو مانند تزریق گاز عمل میکنند
  • میکروبها با بوجود آوردن Bio mass میان سنگ و نفت مخزن باعث جابجایی فیزیکی نفت میشوند

شرایط فیزیکی نفت مثل دما ، فشار ، نمک و… عامل محدود کننده ی استفاده از MEOR است. در چاه های عمیق مثل کشور ما باید از میکروارگانیسم های گرمادوست استفاده شود. خصوصیات میکروبها یا باکتری های مورد استفاده : کوچک باشد- قادر به تحمل شرایط محیطی چاه باشد- رشد سریعی داشته باشد و دارای تحرک لازم و کافی داخل چاه باشد- بتواند مواد ضد میکروبی و ضد خوردگی را تحمل کند- برای رشد به مواد مغذی پیچیده نیاز نداشته باشد. انواع باکتری های مورد استفاده شامل : سودوموناس ، میکروکوکوس ، کلستریدیوم ، انتروباکتریاسه ، اشرشیاکلی ، مایکوباکتریوم ، لوکونوستوک ، باسیلوس لینکنی فرمیس .
حدود ۲۵ % از نفت خام رها شده در آب از طریق تبخیر از بین می رود و بقیه توسط اکسایش نوری و اکسایش میکروارگانیسم ها شکسته می شود که به Bioremediation معروف است. میکروارگانیسم هایی مثل باکتری ها و قارچ ها ( اکتینومیست ها) در این عمل نقش دارند ولی در این میان سودوموناس ها اهمیت بیشتری دارند. بطور کلی میکروارگانیسم ها به کمک سه فراورده قادر به تجزیه ی هیدروکربن های نفتی می باشند: آنزیم ها – بیوسورفاکتانت- اسیدها و حلال ها ( ۱ و ۴ ) .
محققان کانادایی ۴ پلاسمید PkT230 , PPK2033 , PHG2 , PAC25 را در سودوموناس پوتیدا قرار داده و سویه ای تولید کرده اند که قادر است همزمان نفتالین، پارافین، بنزن و آسفالتین را تجزیه کند و در واقع باعث افزایش ارتقاء کیفی نفت می گردد.
۲-۳-۱ ارتقاء کیفی
روش های نوین در ارتقا کیفیت نفت خام و تبدیل اجزای سنگین نفت به اجزای سبک تر مانند پرتو افکنی الکترونی، اشعه گاما و اشعه ایکس؛ امروزه نسبت به روش های قدیمی تر نظیر کراکینگ گرمایی و کاتالیستی مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. کارهای تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفته است، مزایای استفاده از این روش های نوین را تایید می نمایند. کاهش تدریجی کیفیت نفت خام و قوانین محدود کننده پروتکل کیوتو مسائلی هستند که امروزه پالایشگاههای سراسر جهان با آن مواجهند. این مشکلات همراه با کاهش تقاضای بازار جهانی برای نفت کوره سنگین پالایشگاهی و همچنین رشد تقاضا برای سوختهای سبک تر و پاک تر افزایش می یابند. از سال ١٩٧۵ تا سال ٢٠٠٠ سهم بازار جهانی نفت کوره از ٣٠ % تقاضا برای محصولات پالایشگاهی به حدودا ١۵
% رسیده است. انتظار میرود این روند در طول ٢٠ سال آینده به طور پیوسته ادامه یابد و تا سال ٢٠٢٠ تا ١٠٪
دیگر هم کاهش یابد. عوامل فوق پالایشگاههای سراسر جهان را بر آن داشته است تا به دنبالراهکارهائی برای استفاده از ترکیبات سنگین پالایشگاهی به جای افزایش دادن پروسس نفت خام باشند.
یکی از بهترین روشهای ارتقاء کیفیت ترکیبات سنگین نفتی که بدلیل قابلیتهای بالای آن در رفع مشکلات و بر آورده سازی نیازهای موجود در پالایشگاهها طی سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است روش Gasification می باشد. چراکه استفاده از این روش ما را قادر می سازد علاوه بر خارج ساختن مقادیر زیادی CO امکان کاهش ترکیبات سنگین و کم ارزش از بازارهای داخلی و خارجی، میزان تولید در یک سیستم جذب آمینی نسبتا ساده را نیز داشته باشیم قابلیت استفاده ار این روش برای سوختهای با محتوای سولفور بسیار بالا و همچنین توانایی آن در کاهش دادن میزان انتشارات گلخانه ای، برتری این روش نسبت به سایر روشهای ارتقاء کیفیت را به خوبی نشان می دهد. به فر آیند تولید گازی که دارای درصد بالایی هیدروژن و مونوکسید کربن میباشد از طریق احتراق ناقص سوختها Gasification گفته می شود. تعداد بسیار زیادی از انواع هیدروکربنها میتوانند به عنوان خوراک در این فرآیند مورد استفاده قرار گیرند که عموما محصولات جانبی کم ارزش و یا ضایعات مربوط به سایر فرایند ها و ترکیبات سنگین نفتی مانند ته مانده برج خلاء ,ته Off-Gas می باشند. در ایران تحقیقات محدودی در خصوص ارتقای کیفی ترکیبات نفتی انجام شده است. از جمله راههای ارتقاء کیفیت نفت حذف ترکیبات نیتراته از هسته های هیدرو کربنی می باشد ( ۷ و ۲۲ ) .
۲-۳-۲ ارتقاء کمی
اقتصاد ایران شامل یک بخش عمومی بزرگ است که تخمین ۵۰ % از اقتصاد متمرکز را شامل میشود. بخش عمده ی صادرات ایران بر پایه ی صادرات نفت و گاز میباشد.(۸۰ %) در سال ۲۰۱۰ این صادرات ۶۰ درصد درآمد دولت را شامل شده است . قیمت بالای نفت در سالهای اخیر به ایران این امکان را داده است تا ۹۷ میلیارد دلار ارز آوری داشته باشد. در کشور ایران در طی ۲۰ سال گذشته تحقیقات درباره ی نفت افزایش پیدا کرد و بیوتکنولوژی نفت در دنیا کاملا جدید و کمتر از نیم قرن سابقه دارد .
تحقیقات زیادی روی تولید محصولات جانبی نفتی (Byproduct) به روشهای میکروبی انجام شده اما کمتر روی حذف اختصاصی یک ترکیب کار شده است. ما در این تحقیق اختصاصا روی حذف یک ترکیب خاص (ازت) از نفت خام ایران و تاثیر آن روی نفت خام و محصولات جانبی آن کار میکنیم. در ۳۰ سال گذشته پژوهش های زیادی چه در مقیاس آزمایشگاهی و چه در مقیاس صنعتی جهت بررسی By product انجام شده اما حذف نیترات از مخازن نفت سنگین و روشهای متداول ازدیاد برداشت کار تازه ای برای تحقیقات نفتی بشمار می آید زیرا مخازن نفت سنگین و فوق سنگین به خاطر دارا بودن ویسکوزیته ی بالا دارای بازیافت قابل توجهی به صورت اولیه نمی باشند. شرایط بی هوازی در این تحقیق به دشوار بودن این عمل دلالت دارد ( ۷ ) .
۲-۴ ارتقاء زیستی یا Bio upgrading
امروزه فرآیند ارتقاء زیستی و تجزیه نفت در اثر حرارت به سوخت های حمل و نقل با کاتالیزورهای زیستی با فعالیت بالا مثل HDO ( hydrodeoxygenetion ) بسیار مورد توجه است. رفتار کاتالیزوری از تمام کاتالیزورها برای اولین بار در ترکیبات نفتی مورد آزمایش قرار گرفتند. برای به حداقل رساندن تشکیل ساختارهای پیچیده در ارتقاء زیستی نفت یک فرآیند دو مرحله ای مورد نیاز است. عمل تبدیل شدن به هیدروژن نشان داد که به طور عمده انحلال آلدئیدها در آب میزان الکل آنها را کاهش می دهد و علاوه بر این شکستن ترکیبات آلی نفتی در ارتقاء زیستی نفت ساختارهای پیچیده هیدروژن دار را با موفقیت به هیدروکربن های کوچک معطر تبدیل میکند که براحتی قابل ارتقاء می باشند. از این ویژگی ها در بالا بردن کیفیت نفت و سهولت تجزیه ترکیبات نفتی استفاده می شود ( ۲۶ ) .
۲-۵ تولید اولیه ی نفت
۲-۵-۱ تولید اسید آلی که منجر به انحلال سنگهای کربناتی و توسعه کانال ها می شود
تولید اسیدهایی با وزن مولکولی کم توسط میکروارگانیسم ها در حضور مواد معدنی کربوهیدراتی و در شرایط بی هوازی اثرات مختلفی در مخزن بجای می گذارند که از آن جمله افزایش نفوذپذیری خلل و فرج مخزن و همچنین تولید گاز CO2 در اثر واکنش با سنگهای کربناتی می باشد. این مکانیزم بخصوص در مورد مخازن آهکی و دولومیتی که در آنها ترکیب کلسیت، کربنات و CaMg(CO3)2 یافت می شود و اصولا جریان نفت در این مخازن با توجه به پایین بودن میزان نفوذپذیری با کندی زیادی صورت می گیرد و با توجه به اینکه نیمی از موجودی نفت دنیا در این نوع مخازن یافت می شود از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. همانطور که ذکر شد مشکل این نوع مخازن نفوذپذیری پایین آنهاست که در نتیجه حرکت نفت را بسیار کند می کند. برای رفع این مشکل یکی از راههایی که وجد دارد تزریق اسیدهای معدنی به داخل مخزن و ایجاد کانال و شکاف های مصنوعی به منظور بالا بردن نفوذپذیری می باشد که این روش با مشکلاتی از جمله مشکلات زیست محیطی و خوردگی تجهیزات همراه است. به همین دلیل تولید بیولوزیکی اسیدهای آلی بصورت درجا درون مخزن و بوسیله ی میکروارگانیسم ها که نه مشکل زیست محیطی به همراه دارد و نه مشکلاتی مانند خوردگی و غیره دارد می تواند راه حلی مناسب برای بالا بردن راندمان تولید در این نوع از مخازن باشد ( ۲۰ و ۲۲ ) .
۲-۵-۲ احیاء گوگرد و نیترات در ترکیبات گچی و انیدریدی و مواد معدنی سولفاتی که نفت به دام افتاده در آنها را آزاد می کند
معدنی شدن مواد آلی گوگرد دار فرایندی است که طی آن، این مواد توسط میکروارگانیسمها، به منظور کسب انرژی تجزیه شده و گوگرد موجود در آنها به صورت سولفات آزاد می‌شود. معدنی شدن فرایندی کاملاً میکروبی است و افزودن بازدارنده‌های میکروبی باعث توقف آن می‌شود. معدنی شدن مواد آلی، یک فرایند غیراختصاصی بوده و توسط طیف وسیعی از میکروارگانیسمها (باکتریها، قارچها و اکتینومیستها) انجام می‌شود. استفاده از اسیدسولفوریک و دیگر مواد اسیدزا در خاکهای آهکی می‌تواند حلاّلیت ریزمغذیها را از طریق حذف بی‌کربنات و کاهش اسیدیته افزایش دهد. اکسیداسیون نیترات مهمترین مرحله چرخه نیترات است. زیرا در بسیاری از نفت های خام منبع اصلی ترکیبات نیترات دار هستند که نیترات موجود در آنها به شکل احیاء بوده و همچنین گوگرد موجود در بعضی از مواد اصلاح کننده به شکل احیاء است . افزودن شکلهای احیاء گوگرد به نفت موجب افزایش تعداد اکسید کننده‌ها و بالا رفتن توان اکسایش در نفت می‌شود ( ۲۲ ) .
۲-۵-۳ تولید گازهایی از قبیل متان ، دی اکسید کربن ، هیدروژن و نیتروژن که نفت را از فضاهای مرده به خارج می رانند
بسیاری از گونه های باکتریایی قادر به تولید گازهای CO2– H2– N2– CH4 در شرایط مخزن می باشند که این مواد از طریق گوناگون مانند افزایش فشار مخزن ، افزایش حرکت نسبی سیالات مخزنی و کاهش گرانروی و چگالی هیدروکربن ها از طریق حل شدن در آنها و تسهیل حرکت آنها باعث ازدیاد بازیابی نفت از مخازن نفتی می گردند. یکی از اثرات تولید مواد گازی تسهیل حرکت هیذروکربن ها در اثر فرآیند جابجایی امتزاجی ( Miscible Displacement) می باشد ( ۲۲ ) .
۲-۶تجزیه بیولوژیک نفت
میکروارگانیسم های تجزیه کننده ی هیدروکربن های نفتی معمولا به مقدار خیلی کم در محیط های عاری از آلودگی حضور دارند. آلودگی با هیدروکربن ها می تواند رشد چنین میکروارگانیسم هایی را تحریک کند و موجب ایجاد تغییراتی در جمعیت میکروبی در ناحیه ی آلوده شده گردد. شناسایی ارگانیسم های کلیدی که نقشی را در تجزیه زیستی آلودگی به عهده دارد برای درک ، ارزیابی و پیشرفت استراتژی های اصلاح زیستی مهم می باشد. به این دلیل تلاش های زیادی صورت گرفته تا تجزیه کنندگان مناسب شناخته شده و پتانسیل تجزیه ای این تجزیه کنندگان مشخص گردد. در واقع استفاده از میکروارگانیسم های بومی با پتانسیل شیمیایی تطبیق یافته می تواند یکی از بهترین روش ها برای اصلاح زیستی باشد. از میان جمعیت بسیار زیاد میکروارگانیسم ها در محل های آلوده شده به نفت، باکتری ها و از میان باکتری ها باسیلوس ها به دلیل داشتن اسپور و قدرت تحمل بالا می توانند نقش بسزایی در تجزیه ی بیولوژیک نفت داشته باشند ( ۲۵ ) .
۲-۷ اثرات سوء آلودگی های نفتی تحت تاثیر برخی عوامل مهم به شرح زیر قرار می گیرند :
۲-۷-۱ حجم نفت
طبیعتا هرچه مقدار نفت تخلیه شده در محیط دریا بیشتر باشد احتمال خطرات و خسارات وارد بر اکوسیستم بیشتر خواهد بود. در مناطق ساحلی دریاها در خصوص مقدار و حجم نفت سبک محدودیت اثر وجود دارد بطوریکه مازاد نفت توسط کشتی ها و بادها به مناطق دورتر منتقل میشود و خسارات احتمالی توسط نفت سبک به صورت سمیت نفت و تغییر در انواع اجتماعات زنده ظهور می یابد و اگر نفت غلیظ و سنگین باشد مقدار زیادی از آن در سواحل باقی مانده و گیاهان و جانوران دریایی زیر یک لایه ای از نفت دچار خفگی و کمبود اکسیژن می شوند.
۲-۷-۲ نوع نفت

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است