کاربردهای بیوسورفکتانت در صنعت نفت
کاربردهای بیوسورفکتانت در صنعت نفت
صنعت نفت در طی 100 سال گذشته نیروی محرکه جهان مدرن بوده است، اما استخراج راحت نفت خام سبک با کیفیت محدود است، منابع قابل بازیافت کلی تخمین زده اند که بین 2 تا 4 تریلیون بشکه می باشند که دو مسئله اصلی را به همراه دارند: اول، کفایت و بیشینه سازی مراحل کلی پردازش و دوم، چالش استفاده از نفت خام سنگین و تار-ماسه که نمایانگر مشکلات انرژی مبتنی بر هیدروکربن آینده می باشند (هال و همکاران[1]، 2003).
بیوسورفکتانت ها و بیوامولسیفایرها دو گروه جدید و بدیع از ملکول ها هستند که از قدرتمندترین و تطبیق پذیر ترین فرآورده های جنبی هستند که تکنولوژی میکروبی مدرن می تواند به حیطه هایی از قبیل تخریب زیستی و زیست تجزیه هیدروکربن ها در مخازن نفت، آنزیم ها و بیو کاتالیست ها برای ارتقاء نفت و گاز؛ ارائه نماید (پرفیوم و همکاران[2]، 2010). بعلاوه، بیوسورفکتانت ها نقش اساسی در استخراج ، انتقال، بهسازی، و پالایش نفت و ساخت فراورده های پتروشیمی ایفا می کنند.
بازیافت نفت بهسازی شده میکروبی:
پرفیوم و همکاران (2010) گزارش کرده اند: تکنولوژی های کلاسیک استخراج نفت در برگیرنده بصورت اولیه و ثانویه انجام می شدند فقط بخشی از نفت موجود در میدان نفتی را با کفایت حدود 40-30 درصد از نفت در دسترس استخراج می کردند، انتظار می رود که این اثربخشی با تخلیه تدریجی منابع نفت خام سبک کاهش یافته و بنابراین نفت خام چسبناک و سنگین رها شود، بنابراین ایجاد یک پروسه ثالثیه برای بهبود بازیافت نفت ضروری می شود. آنها همچنین گزارش کرده اند که بیوسورفکتانت ها قادر به حرکت دادن نفت جابجا شده و متحرک از میان صخره ها و خاک حامل اطراف منبع نفتی از طریق سه مکانیسم اصلی هستند.
1- کاهش کشش بین سطحی بین نفت – صخره و نفت – شور آب
2- تعدیل خیس و تر شدگی واسط های متخلخل
3- امولسیون سازی نفت خام
بعلاوه، تولید بیوسورفکتانت با متابولیسم نفت چسبناک از طریق میکروارگانیسم هایی که کسری از هیدروکربن های سبک تر را تولید می کنند همراه است که موجب مایع تر شدن نفت می شود. لیشنیزین برای بهبود بازیافت نفت استفاده شده است، جایی که بصورت خارج از میدان توسط باسیلوس لیشنیزین تولید شده و به داخل منابع نفتی تزریق شده است. این سورفکتانت حتی در غلظت های کم (10 – 60mg/L) قادر به کاهش کشش بین سطحی به مقادیر خیلی کم (کمتر از 10 -2 mN/M) می باشد، چیزی که برای آزاد شدن نفت های احاطه شده لازم است. همچنین تحت تأثیر درجه حرارت (≤ 140oC)، PH (از 6 تا 10)، شوری (بیشتر از 10% w/v NaCl) و غلظت کلسیم (≤ 340mg/L CaCl2) قرار نمی گیرد (پرفیوم و همکاران، 2010).
ماگوت[3] (2005) استفاده از بیوسورفکتانت های انتخابی آزمایشگاهی تولید شده توسط میکروارگانیسم ها را گزارش کرده است که در مخازن نفت با موفقیت انعکاسی تزریق شده است. این میکروب ها به همراه مواد غذایی مورد نیازشان در چاه های نفت تزریق شده، بنابراین توانایی رشد و متابولیزه کردن آنها در این حیطه است. از آنجایی که بیشتر فرآیندهای استخراج نفت در درجه حرارت بالا انجام می شود، بیشتر ارگانیسم های بکار گرفته شده در این مکان اکسترموفیل[4] (توان رشد در شرایط نامساعد محیطی) می باشند.
گونه های سازگار با حرارت سودوموناس آئروجینوز جداسازی شده از آب های تزریق، مشخص شد که ملکول هایی تولید می کنند که در تست های آزمایشگاهی و تست در مخازن دارای درجه حرارت کم در جابجایی نفت احاطه شده موثر هستند. رامنولیپیدهای تولید شده در درجه حرارت بالای 90 درجه سانتیگراد با غلظت ذرات مشخص 70 میلی گرم در لیتر و PH پایین خیلی کم تحت تاثیر شوری و یون کلسیم قرار گرفتند، هرچند استفاده از این میکروب بعلت دسته بندی ان در ارگانیسم های ریسک گروه 3 با محدودیت های قانونی برای بکارگیری در محیط و کار و جابجایی آن همراه است. از آنجایی که این ارگانیسم بطور تیپیک مزوفیل (میان دما) و هوازی است خود محدودیت محسوب می شود (پرفیوم و همکاران، 2010).
راهبرد دیگر براساس این مفهوم است که مخازن نفتی خود زیستگاه جوامع میکروبی بومی خود هستند، گرچه اطلاعات موجود در مورد این اکوسیستم های میکروبی بعلت مشکلات جمع آوری نمونه های نماینده جامعه و همچنین انجام تجزیه و تحلیل در محل؛ خیلی محدود است. بنابراین، چه میکروارگانیسم ها محل بومی بود یا بصورت خارجی از طریق سیل آب، چاه کندن یا سایر عملیات های مرتبط با چاه نفت وارد شده باشند، هنوز لازم است که تایید شده و عملکرد و متابولیسم آنها بررسی شود (اوکولیگبه و آگاری، 2012).
انتقال نفت خام از طریق لوله ها:
لازم است که نفت خام در فواصل طولانی و از میدان استخراج به پالایشگاه منتقل شود. چسبندگی نفت فاکتور اصلی است که روی عملکرد لوله ها اثر گذاشته و جریان نفت از میان آنها را کند می کند. روش های سنتی از قبیل گرم کردن یا حل کردن با حلال جهت کاهش ویسکوزیته نفت خام استفاده می شده است اما تکنولوژی آینده دار شامل تولید یک امولسیون نفت در آب ثابت و یکنواخت است که حرکت نفت را تسهیل کند و اخیراً این روش بدست آمده است و شیوه های جدیدی برای بکارگیری انواع زیستی امولسیون کننده های نوع سورفکتانت ایجاد شده که بخصوص برای حل این مشکل مفید هستند. امولسان بصورت تجربی در خطوط لوله نفت خام سنگین بوسکان[5] تست شده است که دارای ویسکوزیته حدود 200000 cp می باشد. از آن بعنوان سورفکتانت استفاده شده است: نسبت نفت یک به 500 بوده و این سورفکتانت امولسیون ثابت نفت در آب 70% w/v ایجاد نمود. زمانی که این امولسیون به پالایشگاه رسید، هیدروکربوزول ها[6] را می توان از حالت امولسیون خارج کرده و مستقیماً بدون آبدهی استفاده نمود یا با آنزیم های امولسانز خاص واکنش داده و بیوامولسیفایر را از حالت پلیمری خارج ساخت بنابراین امولسیون قبل از استفاده از هم پاشیده می شود (پرفیوم و همکاران، 2010).
تمیز کردن مخازن و تانکر و کانتینرهای نفت:
روزانه مقادیر بالایی نفت خام جابجا و توزیع می شود که این کار توسط تانکرها، کامیون ها و قایق ها انجام می شود، بنابراین مشکل تمیز کردن و نگهداری این محفظه های انتقال وجود دارد.
پرفیوم و همکاران (2010) فرآیندی را بیان کرده اند که دربرگیرنده فاز شستن با یک محلول آبی از مشتقات امولسیون (آلفا و بتا – امولسانز) تولید شده توسط ای.ونتیانوس ATCC 31012[7] می باشد، که در آن یک امولسیون نفت در آب توسط تکان دادن یکنواخت مواد داخل تانکر ایجاد شده، امولسیون داخل تانک خارج شده و هیدروکربن باقیمانده توسط تجزیه فیزیکی یا شیمیایی امولسیون جداسازی می شود.
تهیه محصولات پتروشیمی:
این بازار توسط شرایط محیطی خشک و قعطی بجای اقتصادی بودن فرآورده ها نظارت می شود، یکی از این حیطه ها جایی است که در آن سوخت های امولسیون شده تولید می شود، سوخت های امولسیونی امولسیون آب – در – دیزل می باشند که محتوای تیپیک آب آنها 10 – 20% (v/v) می باشد. آنها با استفاده از بسته های سورفکتانت خاص به همراه تنوعی از افزودنی ها (برای نمونه، پاک کننده، بهساز چربی، ماده ضد کف، بهبود دهنده احتراق، ماده ضد زنگ و غیرفعال کننده فلزات) تولید می شوند. انتظار می رود که سورفکتانت امولسیون را تثبیت کند و اطمینان دهد که قطرات آب بطور یکنواخت در داخل سوسپانسیون سوخت دیزل منتشر باشند. سورفکتانت های غیر یونی مثل الکل اتوکسیلات[8]، اتوکسیلات اسید چرب، و استر قندی اسیدهای چرب اخیراً برای این کار استفاده می شوند (پرفیوم و همکاران، 2010).
این یک تکنولوژی جالب است که اخیراً در اروپا برای ناوگان حمل و نقل عمومی، موتورهای دریایی، لکوموتیوها، تسهیلات گرمایی بخاطر بهبود کفایت احتراق آن، بکارگیری میکرویی ذرات آب منجر به امولسیون آلاینده های خطرناک از قبیل اکسید های نیتروژن (≤ 25%)، دی اکسید کربن (≤5%)، دوده سیاه (≤ 80%) و مواد ذره ای (≤60%) و همچنین کاهش سوختن دیزل؛ استفاده می شود (پرفیوم و همکاران، 2010).
