Những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực vi sinh vật học dầu mỏ

Chia sẻ: Nguyen Phuonganh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

177
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các tiến bộ gần đây trong lĩnh vực sinh học phân tử đã giúp chúng ta mở rộng sự hiểu biết về tiến trình trao đổi chất liên quan đến sự chuyển đổi hydrocarbons xăng dầu ở vi sinh vật. Các phản ứng của vi sinh vật đối với sự hiện diện của hydrocarbons bao gồm sự thay đổi bề mặt tế bào và cơ chế đáp ứng hấp thu ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực vi sinh vật học dầu mỏ

Những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực vi sinh vật học dầu mỏ Các tiến bộ gần đây trong lĩnh vực sinh học phân tử đã giúp chúng ta mở rộng sự hiểu biết về tiến trình trao đổi chất liên quan đến sự chuyển đổi
hydrocarbons xăng dầu ở vi sinh vật. Các phản ứng của vi sinh vật đối với sự hiện diện của hydrocarbons bao gồm sự thay đổi bề mặt tế bào và cơ chế đáp ứng hấp thu và tống xuất các hợp chất này đã được nghiên cứu chi tiết. Các kỹ thuật phân tử mới giúp chúng ta nâng cao khả năng nghiên cứu về động học các quần thể vi sinh vật trong một hệ sinh thái bị ảnh hưởng bởi xăng dầu. Bằng cách thiết lập
các điều kiện sao cho tối đa hóa tốc độ và mở rộng sự tăng trưởng của vi sinh vật, khả năng sử dụng và chuyển hóa hydrocarbons, người ta đã có thể can thiệp vào quá trình phân hủy rác thải xăng dầu dự trên các lò phản ứng sinh học (bioreator) và thúc đẩy mạnh hơn. Hiện nay người ta đã đưa vào sử dụng rất có hiệu quả các phiễu lọc sinh học (biofilters) có khả năng lọai bỏ và phân hủy xăng dầu dạng hơi ô
nhiễm trong dòng không khí lưu thông mà trong đó thời gian tương tác giữa vi khuẩn và cơ chất rất ngắng (dưới 60 giây). Ngòai ta người ta còn cho vi khuẩn vào các mỏ dầu đã khai thác một phần nhằm khôi phục lượng dầu còn lại. Tuy thế, các quá trình vi sinh vật này không thực sự thể hiện hết tòan bộ năng lực mà chúng ta mong muốn, về cơ bản là do chúng ta không có đủ khả năng điều khiển các điều kiện tối ưu trong môi trường dưới lớp đất mặt. Vi sinh vật có thể
được khai thác để bẽ gãy các nhũ tương bền trong mỏ dầu nhằm tạo ra các sản phẩm dầu có chất lượng cao liên tục. Thậm chí người ta còn đề xuất việc thay thế phương pháp khử sulfur trong dầu vốn thực hiện bằng phương pháp vật lý bằng phương pháp mới - phương pháp sinh học - vì người ta tin rằng phương pháp sinh học có thể lọai bỏ có chọn lọc các gốc sulfur mà không phân rã các gốc carbon khác đi kèm. Tuy nhiên vì vi
sinh vật đòi hỏi điều kiện tiên quyết là phải có nước để phát triển, do đó một hệ thống hai pha nước-dầu phải được hình thành để tối ưu hóa sự tương tác giữa vi khuẩn và hydrocarbons, điều này thật không dễ trong tình trạng dầu thô luôn ở trạng thái sền sệt. Thách thức này có thể vượt qua bằng cách áp dụng kỹ thuật đối với dầu diesel và dầu hỏa đã qua tinh chế, đây là hai dạng hydrocarbons cho phép dễ dàng tạo ra nhũ tương hydrocarbons-lỏng. Khuynh
hứơng phân tử hiện đang được sử dụng nhằm mở rộng ra cho nhiều cơ chất đặc biệt và gia tăng tốc độ cũng như kéo dài sự khử sulfur. Các quy trình ứng dụng vi khuẩn hiện đang được thương mại hóa trong việc lọai bỏ H2S và sulfoxides từ các luồng rác thải hóa dầu. Enzyme cũng đang được khai thác nhằm sản xuất các sản phẩm phụ có giá trị từ chất gốc xăng dầu ban đầu và máy
cảm biến sinh học (biosensor) bằng vi khuẩn cũng đang được sử dụng để phân tích môi trường bị ô nhiễm dầu hỏa. Đó là những nội dung tóm tắt bài tổng quan Recent Advances in Petroleum Microbiology đăng trên Microbiology and Molecular Biology Reviews, December 2003, p. 503-549, Vol. 67, No. 4. Tòan văn bài báo đăng tại http://mmbr.asm.org/cgi/co ntent/full/67/4/503
SHVN xin trích dịch một đọan trong bài tổng quan trên. SHVN hoan nghênh bài dịch trọn vẹn từ các thành viên. Các yếu tố ảnh hương lên quá trình hồi cứu sinh học (bioremediation). Tốc độ phân rã dầu thô hay rác thải nhiễm dầu do vi sinh vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm các điều kiện vật lý và bản chất, nồng độ và tỷ lệ các lớp cấu trúc hydrocarbons hiện diện cũng như giá trị sinh học của
cơ chất, và đặc tính của hệ sinh học liên quan. Thông thường khả năng phân phủy của các hợp chất xăng dầu có thể xếp theo thứ tự giảm dần như sau: n-alkanes > alkanes sợi phân nhánh > alkenes phân nhánh > n-alkyl chứa vòng thơm phân tử lượng thấp> domonoaromatics > cyclic alkanes > polynuclear aromatics > asphaltenes. Từ đây người ta đã phát triển một mô hình dự đóan nhằm ước tính khả năng phân giải sinh học các hydrocarbons và giá
trị sinh học của các thành phần dầu thô được điều khiển bởi sự khuếch tán. Việc lựa chọn chất họat động bề mặt hóa học cũng có thể thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học này. Hiệu quá của quá trình phân hủy hydrocarbons cũng phụ thuộc vào bản chất chất bị nhiễm hydrocarbons, điều kiện môi trường và đặc tính của quần thể vi sinh vật hiện diện. Giả định rằng vi sinh vật hiện diện, dinh dưỡng có sẵn
khi đó N và P được xem là yếu tố giới hạn chung nhất cho sự phát triển quần thể vi sinh vật này. Các thí nngiệm trong phòng thí nghiệm và ngòai thực địa cho thấy rằng có thể bổ sung N và P dưới dạng phân bón chứa N và P vô cơ hay hữu cơ bao gồm xương cá, bột cá hay phế phẩm động vật, chất họat động sinh học và chất nhận trường. Chiến thuật phân hủy các chất ô nhiễm hoặc rác thải xăng dầu bằng vi sinh vật cũng đòi
hỏi các kỹ thuật và độ phức tạp ở nhiều mức độ khác nhau. Thông thường khi đất bị ô nhiễm, chúng có thể được hồi cứu sinh học thông qua tiến trình lõang hóa tự nhiên và do đó không cần sự can thiệp của con người. Tuy nhiên để có thể tối ưu hóa tốc độ và quy mô phân hủy các chất ô nhiễm bằng kỹ thuật vi sinh vật và cải biến quy trình sinh học thì người ta lại phải can thiệp vào các quá trình này tùy mức độ. Ở hệ thống hồi cứu sinh học
đơn giản, vốn đòi hỏi rất ít hoặc thậm chí không cần chuyên môn sinh học, các yếu tố được coi là giới hạn quy trình thường liên quan đến sự hiện diện của chất ding dưỡng hoặc oxy hoặc do thiếu các điều kiện thuần nhất hóa từ đầu đến cuối môi trường bị ô nhiễm. Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật và các quá trình phân giải diễn ra dưới các điều kiện này thường nằm dưới mức tối ưu và biến thiên rất mạnh khiến cho chu trình phân hủy bị kép dài.