Báo cáo chuyên đề công nghệ sinh học môi trường

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN \ [ Báo cáo chuyên đề Công Nghệ Sinh học Mơi trường ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ DẦU TRÀN BIỂN Người thực hiện: NHÓM – LỚP DH07MT Bùi Thanh Hải- 07127039 Đỗ Ngọc Hải- 07127038 Nguyễn Thị Loan- 07151057 Nông Văn Linh-07127074 Lưu Thế Phương- 07131146 Trương Ngọc Phương- 07127119 Nguyễn Văn Thịnh- 07127158 Đặng Thị Thu Thương- 0712716 10, 2009 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu MỤC LỤC I Giới thiệu II Nội dung 2.1 Tổng quan .3 2.1.1 Hiện trạng dầu tràn biển 2.1.2 Nguyên nhân tràn dầu 2.1.3 Các loại dầu thường vận chuyển biển .5 2.1.4 Các vụ tràn dầu giới 2.1.5 Các vụ tràn dầu Việt Nam 2.1.6 Hậu tràn dầu 11 2.1.6.1 Đối với môi trường 11 2.1.6.2 Đối với sinh vật 11 2.1.6.3 Đối với kinh tế, xã hội người 13 2.2 Sơ lược dầu mỏ .14 2.2.1 Định nghĩa 14 2.2.2 Thành phần, tính chất hố học dầu mỏ 14 2.2.2.1 Các hợp chất hydrocacbon dầu mỏ 15 2.2.2.2 Các chất phi hydrocacbon .23 2.2.2.3 Các kim loại dầu mỏ .29 2.2.2.4 Các chất nhựa asphalten dầu mỏ .29 2.2.3 Các trình biến đổi dầu nước biển 33 2.2.3.1 Quá trình lan toả .33 2.2.3.2 Quá trình bay 34 2.2.3.3 Quá trình khuếch tán .34 2.2.3.4 Q trình hồ tan 34 2.2.3.5 Q trình nhũ tương hố 35 2.2.3.6 Quá trình lắng kết .35 2.2.3.7 Q trình oxy hố .36 2.2.3.8 Quá trình phân huỷ sinh học 36 2.3 Các phương pháp xử lý: 37 2.3.1 Phương pháp học 37 Nhóm – DH07MT i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu 2.3.1.1 Dùng phao quây dầu 37 2.3.1.2 Bơm hút dầu .40 2.3.1.3 Các phụ kiện khác .42 2.3.2 Phương pháp hóa học 44 2.3.2.1 Chất phân tán 44 2.3.2.2 Chất hấp thụ dầu (Sorbents) .46 2.3.3 Phương pháp sinh học .49 III.Kết luận: .60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 Nhóm – DH07MT ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Các hydrocacbon riêng lẽ xác định loại dầu mỏ Bảng 2: Tính chất số n-parafin dầu mỏ Nhóm – DH07MT iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Phun trào dầu vịnh Mexico Hình 2: Tàu Exxon Valdez Hình 3: Tàu New Oriental trước lúc chìm sâu biển tỉnh Phú Yên Hình 4: Bộ lơng hải cẩu bị dính dầu Hình 5: Dầu loang mặt nước Hình 6: Ngư dân dánh cá vùng nước nhiễm dầu Hình Phao quay dầu tự phồng Hình Phao quay dầu bơm khí Hình Phao quay dầu 24/24 Hình 10 Phao quây dầu tự dạng trịn Hình 11 Phao quay dầu tự dang dẹp Hình 12 Phao quay dầu bãi biển Hình 13 Máy hút dầu loại Disk Hình 14 Máy hút dầu loại Drum Hình 15 Máy hút dầu loại Brush Hình 16 Máy hút dầu loại Multi Hình 17 Máy hút dầu loại Weir Hình 18 Băng chuyền Hình 19 Phao chứa dầu Hình 20 Ca nơ ứng cứu dầu Hình 21 Sự hoạt động chất phân tán Hình 22 Mơ hình diễn tả phân tán chất hóa học Hình 23 Sản phẩm Enretech cellusorb Hình 24 Sử dụng Enretech cellusorb để hấp thụ dầu Hình 25: Sự phân hủy ankan Hình 26: phân hủy benzen oxy phân tử Hình 27: Sự phân hủy Toluene với đường P putida (TOL), P putida F1, P mendocina KR1, P pickettii PKO1, G4 cepacia B Hình 28: Sự phân hủy Phenanthrene Hình 29: Sự phân hủy kỵ khí Toluene Nhóm - DH07MT iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Hình 30 Sản phẩm Sản phẩm enretech-1 Hình 31 Xử lý cát nhiễm dầu cố tràn dầu từ biển táp vào Nhóm – DH07MT v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu I Giới thiệu Từ phát đến nay, dầu mỏ nguồn nguyên liệu vô quý giá Quốc gia nói chung tồn nhân loại nói riêng Ngày sản phẩm dầu mỏ có mặt hầu hết lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng ngày người công nghiệp Theo số liệu thống kê có khoảng 65 đến 70% lượng sử dụng từ dầu mỏ, có khoảng 20 đến 22% từ than, đến 6% từ lượng nước đến 12% từ lượng hạt nhân Do cơng đoạn khai thác vận chuyển dầu thô ngày tăng theo phát triển chung Từ người phát khai thác dầu tràn dầu biển bắt đầu xuất Từ xa xưa vụ tràn dầu biển mối đe dọa đến mơi trường biển nói chung hệ sinh thái ven biển nói riêng mối quan tâm toàn nhân loại ngành dầu khí Để khắc phục cố tràn dầu biển người tìm cách xử lý chúng có nhiều phương pháp xử lý đời nhằm khắc phục cố phương pháp học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học Công nghệ sinh học tập hợp ngành khoa học công nghệ (sinh học phân tử, di truyền học, vi sinh vật học, sinh hóa học, thống kê sinh học, tin học ứng dụng, v.v ) nhằm tạo quy trình cơng nghệ khai thác quy mô công nghiệp, để sản xuất sản phẩm có giá trị phục vụ đời sống, phát triển kinh tế xã hội bảo vệ môi trường Hiện nay, công nghệ sinh học thường thể thông qua công nghệ vi sinh, công nghệ tế bào mô, công nghệ enzyme, kỹ thuật di truyền Công nghệ sinh học ngày ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực việc xử lý mơi trường tìm tịi ứng dụng ngày nhiều nhằm hướng đến việc xử lý không để lại hậu sau Ứng dụng công nghệ sinh học xử lý dầu tràn hướng cho ngành dầu khí nhằm giải khuyết điểm mà phương pháp khác cịn thiếu sót ngày người hướng đến phát triển bền vững sản xuất Những ứng dụng vi sinh vật mục tiêu nghiên cứu nhà khoa học nhằm tạo hướng cho xử lý cố dầu tràn biển tạo cho bờ biển Nhóm - DH07MT Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Đề tài nhóm nhằm giới thiệu phương pháp xử lý dầu tràn biển phương pháp người sử dụng Việt Nam Đồng thời giới thiệu số công nghệ nước giới lĩnh vực xử lý dầu tràn Chúng sâu vào việc phân tích tác hại dầu tràn ứng dụng công nghệ sinh học xử lý dầu tràn nhằm hướng đến xử lý Hi vọng tương lai gần, ngành công nghệ sinh học tiếp tục phát triển mạnh mẽ với cơng nghệ xử lý hiệu góp phần cải tạo môi trường biển để cháu bước bãi biển với bờ cát trắng nước biển xanh Thông điệp: “Biển Hãy bảo vệ nó” NHĨM ĐỀ TÀI Nhóm - DH07MT Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu II Nội dung 2.1 Tổng quan 2.1.1 Hiện trạng dầu tràn biển Dầu tràn việc phát tán lượng lớn xăng dầu hydrocarbon vào môi trường hoạt động người, hình thức gây ô nhiễm Thuật ngữ thường dùng để dầu phát tán vào đại dương vùng nước ven biển Dầu loạt chất khác nhau, bao gồm dầu thô, sản phẩm dầu mỏ tinh chế (như xăng nhiên liệu diesel), dầu nhờn dầu trộn lẫn chất thải… Số lượng dầu tràn tự nhiên khoảng vài trăm lít trở lên coi cố tràn dầu Sự cố tràn dầu mối hiểm hoạ tiềm tàng quốc gia ven biển Tại Việt Nam quốc gia khác giới, tượng "thuỷ triều đen" diễn phổ biến Có nhiều nguyên nhân gây tình trạng va chạm tầu chở dầu, cố giàn khoan, cố phun dầu biến động địa chất, đổ trộm dầu thải biển Đứng trước nguy đó, quốc gia có nhiều quy định phương tiện tham gia vận tải dầu Tuy nhiên cố tràn dầu khơi cố gây ảnh hưởng nghiệm trọng tính chất mức độ ảnh hưởng Sự cố tràn dầu thưởng xảy khơi, nên mức độ ảnh hưởng lớn, phạm vi rộng lớn, ảnh hưởng tới nhiều lĩnh vực khác kinh tế, du lịch, thuỷ hải sản, vận tải quốc tế, sức khoẻ nhân dân Việc lan truyền dầu nước biển phụ thuộc yếu tố thời tiết (nhiệt độ, gió, hướng gió), sóng biển, thuỷ triều, cúng yếu tố vật chất nước biển Một xảy cố, khả khoanh vùng, xử lý cố gặp nhiều khó khăn môi trường làm việc đặc biệt khắc nghiệt Bởi phương pháp thủ công dùng tay hớt áp dụng đưa thiết bị thi cơng vào vận hành Nhóm - DH07MT Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Hiện nhà khoa học tìm nhiều phương pháp để xử lý dầu tràn Tuy nhiên khả khắc phục cố phải trông chờ vào tự phục hồi thiên nhiên 2.1.2 Nguyên nhân tràn dầu Nguyên nhân dầu tràn xuất phát từ ba khả năng: • Thứ nhất, mặt nước biển Rò rỉ từ tàu thuyền hoạt động ngồi biển: chiếm khoảng 50% nguồn nhiễm dầu biển Do tàu chở dầu vùng ảnh hưởng bị cố ý muốn cố ý súc rửa, xả dầu xuống biển • Thứ hai, lòng nước biển Do rò rỉ ống dẫn dầu, bể chứa dầu lòng nước biển • Thứ ba, đáy biển Do khoan thăm dò, khoan khai thác, túi dầu bị rách địa chấn nguyên nhân khác Trong tự nhiên có Hình Phun trào dầu vịnh Mexico túi dầu nằm sâu đáy biển nên việc khoan thăm dị cực khó Tuy nhiên động đất xảy khu vực có túi dầu khả túi dầu bị vỡ, bị xì hồn tồn Mặt khác, lịng đất có nhiều vi sinh vật yếm khí, số lồi có khả “nhả” axit làm bào mòn lớp trầm tích nằm phía ngồi túi dầu, khí Giới khai thác dầu khí biết lợi dụng khả đội quân vi sinh vật yếm khí nhằm góp phần làm thơng thương tốt mạch dầu, khí Tuy nhiên, suy luận tương tự đội qn vi sinh vật tàn phá lớp trầm tích bên ngồi mỏ dầu, đến lúc làm dầu “xì” • Các tàu thuyền không đảm bảo chất lượng lưu hành biển ngun nhân dẫn tới rị rỉ dầu từ tàu thuyền (tàu ngư dân tàu chở dầu), đắm tàu va vào đá ngầm Các sở hạ tầng phục vụ khai thác lưu trữ dầu khí khơng đảm bảo tiêu chuẩn nên dẫn đến tràn dầu, chí cực trái đất nhà sản suất thải nước lẩn dầu chất hóa học nguy hiểm biển Nhóm - DH07MT Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học mơi trường Xử lý cố tràn dầu Hình 23 Sản phẩm Enretech cellusorb Ðặc tính lợi ích: - Hút dầu nhanh nước Khả hấp thụ nhanh Cellusorb làm cho sản phẩm phù hợp lý tưởng cho việc ứng cứu tràn vãi dầu nơi có hệ sinh thái nhạy cảm - Là chất siêu thấm - cần lượng nhỏ sản phẩm cho xử lý Ðộ cao giúp dễ dàng thu vớt - An tồn, khơng độc hại động vật, thực vật cạn nước - Dễ sử dụng bảo quản - Sản xuất từ nguyên liệu thô tái chế - 100% cellulose Phạm vi sử dụng: Cellusorb sử dụng khu vực cảng, cầu tàu, vịnh, bãi biển, rừng ngập mặn nơi có nguy xảy cố tràn dầu nước Khác với nhiều loại chất thấm khác, Cellusorb hút triệt để váng dầu, làm hồn tồn lớp óng ánh mặt nước Cellusorb dùng cho: Ứng cứu khẩn cấp vụ tràn vãi dầu qui mô vừa nhỏ biển, sơng Ðặc biệt thích hợp để sử dụng khu vực nhạy cảm hay khó tiếp cận bãi tắm, rạn san hô, rừng ngập mặn, vùng nước nuôi thuỷ sản Lọc dầu dạng nguyên hay nhũ tương lẫn nước thải công nghiệp Lọc váng dầu vùng nước nuôi thủy sản Thu gom dầu bể, hố chứa dầu thải Nhóm - DH07MT Trang 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Lọc dầu lẫn nước: Hướng dẫn sử dụng: Xử lý dầu tràn mặt nước: - Rải lượng chất thấm đủ để phủ lên toàn phần mặt nước bị nhiễm dầu Cellusorb nhanh chóng hút hết dầu - Chất thấm sau sử dụng dễ dàng thu vớt lên máy hút, vợt hay lưới mắt nhỏ Nếu vệt dầu loang lan vào bờ nên dùng Enretech-1 Floor Sweep - Cellusorb sử dụng dạng xơ dạng đóng gói thành phao quây, gối thấm Có thể dùng máy thổi cao áp để rải chất thấm lên vùng mặt nước nhiễm dầu từ mạn tàu - Sản phẩm sau sử dụng huỷ cách: + Ðốt cháy cho nhiệt lượng 15.500 BTU/kg với lượng tro nhỏ 5% + Phân hủy sinh học cách kết hợp với Enretech-1 Hình 24 Sử dụng Enretech cellusorb để hấp thụ dầu 2.3.3 Phương pháp sinh học Dầu mỏ loại nhiên liệu đặc biệt, thành phần chúng có loại hợp chất sau: • Hydratcacbon mạch thẳng: 30 – 35% • Hydratcacbon mạch vịng: 25 – 75% • Hydratcacbon thơm: 10 – 20% • Các hợp chất chứa oxy axit, ceton, loại rượu • Các hợp chất chứa nitơ furol, indol, carbazol • Các hợp chất chứa lưu huỳnh hắc ín, nhựa đường, bitum Nhóm - DH07MT Trang 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Các thành phần hóa học có dầu mỏ thường khó phân hủy Do đó, việc ứng dụng q trình sinh học để xử lý nhiễm dầu mỏ có đặc điểm đặc biệt Công nghệ sinh học ứng dụng vấn đề dầu tràn việc sử dụng vi sinh vật (nấm hay vi khuẩn) để thúc đẩy suy thối hydrocacbon dầu mỏ Đó trình tự nhiên vi khuẩn phân hủy dầu thành chất khác Các sản phẩm tạo carbon dioxide, nước, hợp chất đơn giản mà không ảnh hưởng đến môi trường Để kích thích q trình phân hủy VSV người ta thường bổ sung vào môi trường số loại VSV phù hợp cung cấp dinh dưỡng ( nito, photpho…) cho VSV địa phát triển Vi khuẩn nhóm vi sinh vật tham gia phân hủy dầu mỏ Vi khuẩn tham gia phân hủy dầu mỏ theo đường khác Người ta phân chúng vào ba nhóm dựa chế chuyển hóa dầu chúng sau: • Nhóm 1: Bao gồm VSV phân giải chất mạch hở rượu, mạch thẳng, aldehyt ceton, axit hữu • Nhóm 2: Bao gồm VSV phân hủy chất hữu có vịng thơm benzen, phenol, toluen, xilen • Nhóm 3: bao gồm VSV phân hủy hydratcacbon dãy polimetil, hydratcacbon no Một số vi khuẩn sản xuất loại enzyme phân hủy phân tử hydrocarbon Trên tồn giới có 70 chi vi khuẩn biết làm suy thoái hydrocarbon Những vi khuẩn thường chiếm 1% quần thể tự nhiên vi khuẩn, chiếm 10% tổng số dân hệ sinh thái dầu Nhìn chung gốc no có tỷ lệ phân giải sinh học cao theo sau gốc thơm nhẹ, thơm, gốc thơm cao phân tử; hợp chất phân cực lại có tỷ lệ phân giải thấp Các loại alkan ( loại hydratcacbon mạch thẳng) thường bị phân hủy cacbon đầu Quá trình oxy hóa bắt đầu việc sử dụng oxy phân tử tạo rượu bậc Kế tiếp tạo aldehit axit carboxilic có số carbon giống chuỗi carbon ban đầu Sự phân giải tiếp tục, từ axid carboxilic tạo thành Nhóm - DH07MT Trang 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu monocarboxilic axit có số carbon số carbon ban đầu 2C phân tử CH3 – ScoA, sau chuyển thành CO2 Các hợp chất phân nhánh cao bị oxy hóa thành rượu bậc Q trình oxy hóa n-ankan: α- ω-hydroxylation xúc tác enzym Với vi khuẩn, bước 1, xúc tác ankan monooxygenase, rượu dehydrogenase aldehyde dehydrogenase béo Với men, bước xúc tác P450 monooxygenase, bước xúc tác oxidase rượu béo aldehyde dehydrogenase béo, P450 monooxygenase tham gia bước Hình 25: Sự phân hủy ankan Các alkan có mạch từ C10 – C24 thường phân hủy nhanh nhất, riêng chuỗi carbon ngắn lại có tác dụng độc VSV (nhưng chúng thường dễ bốc hơi) Chuỗi carbon dài khó phân hủy, cacbon mạch nhánh làm chậm q trình phân hủy Đối với hợp chất thơm, phân hủy xảy chậm so với phân hủy alkan Các hợp chất phân hủy chúng đơn giản có trọng lượng phân tử thấp Tuy nhiên, chúng phức tạp nên dễ dàng để phân hủy chúng kéo dài mơi trường Hyrocarbon thơm với một, hai Nhóm - DH07MT Trang 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu ba vịng thơm phân hủy có hiệu quả, nhiên, hyrocarbon thơm có bốn hay nhiều vịng thơm có khả kháng phân hủy VSV Quá trình phân hủy bắt đầu việc mở vịng thơm, trình kết thúc với acetyl-CoA axit Pyruvic Dưới điều kiện hiếu khí cho vịng benzen, O2 chèn vào để tạo thành nhóm chức vịng cuối để hình thành catechol Vi khuẩn tiếp tục chuyển đổi catechol thành gốc béo sử dụng vòng thơm tách dioxygenases Catechol cuối tách dạng hợp chất béo với nhóm carboxyl sử dụng tế bào chu trình axít tricarboxylic (TCA chu trình Krebs) loạt phản ứng quan trọng cho q trình hơ hấp tế bào Hình 26: phân hủy benzen oxy phân tử Có vơ số đường cho phân hủy catabolic hợp chất thơm Ví dụ, toluen phân hủy vi khuẩn khác với năm đường: Trên đường mã hóa plasmid TOL, toluen liền xuống cấp đến rượu benzyl, benzaldehyde benzoat, tiếp tục chuyển đến trung gian chu trình TCA Bước toluen suy thoái với P putida F1 phần chèn hai nhóm hydroxyl vào toluen, tạo thành cis-toluen dihydrodiol Đây trung gian sau chuyển sang 3-methylcatechol Nhóm - DH07MT Trang 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Với KR1 mendocina Pseudomonas, toluen chuyển đổi toluen 4monooxygenase tạo p-cresol, hình thành p-hydroxybenzoate thơng qua q trình oxy hóa chuỗi phụ methyl Với pickettii Pseudomonas PKO1, toluene bị ơxi hóa toluen 3monooxygease tạo m-cresol, sau tiếp tục bị ơxi hóa thành 3-methylcatechol monooxygenase khác Với G4 cepacia Bukholderia, toluen chuyển hoá thành o-cresol toluen monooxygenase, trung gian chuyển monooxygenase khác tạo 3-methylcatechol Hình 27: Sự phân hủy Toluene với đường P putida (TOL), P putida F1, P mendocina KR1, P pickettii PKO1, G4 cepacia B Nhóm - DH07MT Trang 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Hình 28: Sự phân hủy Phenanthrene Asphaltenes nhựa đường: Rất khó để phân hủy chúng phức tạp, hợp chất không chậm phân hủy Các thành phần dầu khí bị mắc kẹt biển trầm tích có xu hướng tồn điều kiện yếm khí Tuy nhiên, nghiên cứu sinh thái chứng minh hydrocarbon định bị ơxi hóa điều kiện kỵ khí hai điều kiện giảm nitrat, giảm sulfat, metan tạo ra, Fe (III) giảm, với q trình oxy hóa dầu khí Nhiều hydrocacbon, ankan, anken hydrocarbon thơm benzen, toluen, xylenes, ethyl-và propylbenzenes, trimethylbenzenes, naphtalene, phenanthrene acenaphthene, biết đến anaerobically Nhóm - DH07MT Trang 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu xuống cấp Con đường cho phân hủy ankan anken chưa rõ ràng Vi khuẩn kỵ khí HD-1 mọc CO2 diện H2 tetradecane Nhiều đường cho phân hủy kỵ khí toluen Tất đường biến đổi chất ban đầu vào chung trung gian, benzoyl-coenzym A (CoA) Với chủng VSV Thauera sp T1, trình oxy hóa toluene khởi xướng hình thành benzylsuccinate từ toluen fumarate Sau hình thành benzylCoA, tiếp tục tạo cyclohex -1,5-diene-1-carboxyl-CoA Với R palustris, cyclohex 1,5-diene-1-carboxyl-CoA tạo thành cyclohex-1 - ene-1-carboxyl-CoA, với Thauera aromatica, lại ngậm nước đến 6-hydroxycyclohex-1-ene-1-carboxylCoA Sản phẩm cuối trình Acetyl – CoA Hình 29: Sự phân hủy kỵ khí Toluene Một số tuyến đường đề xuất cho chuyển đổi toluen để benzoylCoA Sau chuyển đổi benzoyl-CoA thành cyclohex-1 ,5-diene-1-carboxylCoA, sản phẩm xử lý cách khác với hai loại vi khuẩn khác nhau, R palustris aromatica Thauera Tóm lại phân hủy hydratcacbon xếp theo thứ tự sau: n – alkan > alkan mạch nhánh > hợp chất mạch vịng có trọng lượng phân tử thấp > alkan mạch vòng Các nhà khoa học tìm VSV có khả phân hủy dầu mỏ: • Vi khuẩn: Achromobbacter;Aeromonas; Alcaligenes; Arthrobacter; Bacillus; Beneckea; Brevebacterium; Coryneforms; Erwinia; Flavobacterium; Klebsiella; Nhóm - DH07MT Trang 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Lactobacillus; Leucothrix; Moraxella; Nocardia; Peptococcus; Pseudomonas; Sarcina; Spherotilus; Spirillum; Streptomyces; Vibrio; Xanthomyces • Xạ khuẩn: Streptomyces Sp; Actinomyces Sp • Nấm: Allescheria; Cephaiosporium; Aspergillus; Cladosporium; Gonytrichum; Hansenula; Paecylomyces; Phialophora; Aureobasidium; Cunninghamella; Helminthosporium; Penicillium; Botrytis; Debaromyces; Mucor; Candida; Fusarium; Oidiodendrum; Rhodosporidium; Rhodotorula; Saccharomyces; Saccharomycopisis; Scopulariopsis; Sporobolomyces; Torulopsis; Trichoderma; Trichosporon ™ Một số yếu tố ảnh hưởng đến VSV: Vi khuẩn phát triển phụ thuộc vào chất dinh dưỡng Các chất dinh dưỡng khối để vi khuẩn sống cho phép vi khuẩn tạo enzym cần thiết để phá vỡ hydrocarbon Mặc dù nhu cầu dinh dưỡng khác vi sinh vật Nhưng tất chúng cần nitơ, phốt carbon Sự sống vi sinh vật phụ thuộc vào việc đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng hay khơng Carbon Carbon nguyên tố cấu trúc VSV cần thiết với số lượng lớn yếu tố khác, cacbon: nitơ 10:01 cacbon : phospho 30:1 Trong phân hủy dầu, có nhiều các-bon cho vi sinh vật cấu trúc phân tử dầu Nitơ Nitơ tìm thấy protein, enzym, thành phần tế bào, axit nucleic vi sinh vật Vi sinh vật phải cung cấp nitơ khơng có nó, chuyển hóa vi sinh vật bị thay đổi Hầu hết vi sinh vật cố định địi hỏi hình thức nitơ, chẳng hạn nitơ amin hữu cơ, ion amoni, ion nitrat Những hình thức khác nitơ khan môi trường định, gây nitơ để trở thành yếu tố hạn chế phát triển quần thể vi khuẩn Phốt Photpho cần thiết màng tế ( bao gồm phospholipids ), ATP nguồn lượng (trong tế bào) liên kết với axit nucleic Việc bổ sung thêm nito photpho tăng cường khả hoạt động phân giải dầu VSV Nhóm - DH07MT Trang 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Cùng với chất dinh dưỡng, vi khuẩn cần số điều kiện để sinh sống Bởi vi khuẩn phát triển hoạt động enzym bị ảnh hưởng yếu tố sau: Oxy Quá trình phân hủy dầu chủ yếu trình oxy hóa Vi khuẩn tạo enzyme xúc tác trình chèn oxy vào phân tử hydrocarbon để sau tiêu thụ cách chuyển hóa tế bào Bởi điều này, ơxy yêu cầu quan trọng cho trình phân hủy dầu Các nguồn cung cấp oxy ơxy khơng khí Theo lý thuyết cho thấy gam oxy bị ơxi hóa 3.5g dầu Nước Nước cần thiết vi sinh vật chiếm tỷ lệ lớn tế bào chất tế bào Nước quan trọng hầu hết phản ứng enzym diễn dung dịch Nước cần thiết cho vận tải hầu hết vật liệu vào khỏi tế bào Nồng độ chất ô nhiễm Nồng độ chất ô nhiễm yếu tố quan trọng Nếu nồng độ hydrocarbon xăng dầu q cao làm giảm lượng oxy, nước chất dinh dưỡng có sẵn cho vi khuẩn Nói chung, đa dạng vi sinh vật phân giải hydrocarbon tương quan với mức độ ô nhiễm Một số yếu tố khác Bao gồm áp lực, độ mặn, pH, có tác động quan trọng đến trình phân hủy dầu VSV ™ Một số chế phẩm sinh học Chế phẩm enretech-1: Enretech-1 có công dụng: chất thấm dầu đồng thời phân hủy sinh học dầu Sản phẩm có chứa loại vi sinh tồn sẵn có tự nhiên Khi có nguồn thức ăn hydrocarbon độ ẩm thích hợp, vi sinh phát triển nhanh chóng lượng "ăn" dầu, chuyển hóa chất độc hại thành vô hại Vi sinh tồn phát triển xơ Enretech-1, ni cấy phát triển Nhóm - DH07MT Trang 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu mơi trường ngồi "chủ" chúng Sản phẩm sản xuất từ nguồn nguyên liệu tận dụng lại cơng nghiệp chế biến bơng Hình 30 Sản phẩm Sản phẩm enretech-1 Ðặc tính • Hấp thụ nhanh hợp chất hydrocarbon dạng nguyên, nhũ tương phần hay bị phân tán Khả hấp thụ gấp 2-6 lần trọng lượng thân • Cơ lập chất lỏng mà hấp thụ, khơng nhả lại mơi trường, khơng phát sinh nguồn nhiễm thứ hai • Phân hủy hydrocarbon vi sinh tự nhiên có sẵn xơ bơng Enretech-1 • Khơng độc hại sức khoẻ người, động thực vật mơi trường • Hỗn hợp Enretech-1 & dầu bị hấp thụ chất thải thơng thường, chơn lấp chất thải không nguy hại đạt tiêu chuẩn an tồn Bộ mơi trường Mỹ (USA EPA TCLP 1311, 9095A & 9096) • Ðơn giản an tồn sử dụng, khơng cần chun gia hay huấn luyện đặc biệt Phạm vi sử dụng Enretech-1 sử dụng cho ứng cứu khẩn cấp cố tràn dầu đất, xử lý chỗ đất cát bị nhiễm dầu Khi việc thu gom dầu tràn biện pháp học (phao quây, bơm hút, thấm ) thực trên/trong đất, bờ sông, bờ biển, dải đá bị nhiễm dầu Enretech-1 giải pháp xử lý hiệu kinh tế triệt để Nhóm - DH07MT Trang 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Hình 31 Xử lý cát nhiễm dầu cố tràn dầu từ biển táp vào Hướng dẫn sử dụng Cắt miệng bao, rắc bột Enretech-1 phủ lên tồn bề mặt có dầu tràn vãi Trộn Enretech-1 với đất bị nhiễm dầu tốt (khoảng bao/1m3 đất ô nhiễm) Các xơ Enretech-1 hấp thụ hydrocarbon tiếp xúc Khả kết bao mạnh đặc tính ưu việt giúp cố định dầu xơ bông, loại trừ nguy dầu lan rộng hay ngấm sâu xuống đất, nhũ tương nước hay phát tán vào không khí Q trình phân hủy sinh học dầu (đã bị cô lập) vi sinh Enretech diễn sau 70 - 80% lượng dầu hấp thụ bị phân hủy sau tháng Trong điều kiện thích hợp, 80% hydrocarbon bị phân hủy sau 30 ngày Vi sinh Enretech phát triển tốt đất ô nhiễm dầu điều kiện nhiệt độ 25-300C, độ ẩm 40%, pH 6-8 Khi nhiệt độ 150C hay 400C, vi sinh ngừng hoạt động phát triển Thời gian hydrocarbon bị phân hủy hoàn toàn nhanh nhiều so với thời gian xơ Enretech tự phân hủy nên không gây nguy hại cho môi trường Ðối với việc xử lý tầng đất nhiễm dầu có độ sâu tới 0,5 mét, trộn Enretech-1 với đất máy bừa Nếu sâu phải sử dụng thiết bị đào đất đến hết tầng ô nhiễm để trộn đánh luống Các cố ô nhiễm dầu khác nhau, cần tư vấn Ðại lý bán hàng để xác định lượng chất thấm sử dụng cách xử lý Giữ sản phẩm khơ trước sử dụng Nhóm - DH07MT Trang 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu III Kết luận: Công nghệ sinh học khái niệm hoàn toàn xuất vào đầu kỉ XX Tuy nhiên ứng dụng lớn ứng dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực đời sống sinh hoạt sản xuất người như: nông nghiệp, thực phẩm, y tế, môi trường… Trong lĩnh vực môi trường nay, việc ứng dụng công nghệ sinh học coi giải pháp tối ưu Xử lý rác thải, khí thải, nước thải…đặc biệt việc ứng dụng công nghệ sinh học xử lý dầu tràn biển nghiên cứu quan tâm hàng đầu Tràn dầu thảm họa môi trường, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái, môi trường người, địi hỏi người phải tìm giải pháp để ngăn chặn xử lý kịp thời Ngồi phương pháp học hóa học sử dụng, xử lý dầu tràn công nghệ sinh học ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu cao Hiện chế phẩm sinh học xử lý dầu tràn nghiên cứu ứng dụng nhiều Việc áp dụng công nghệ sinh học vấn đề xử lý dầu tràn biển mang lại hiệu rõ rệt Một bãi biển bị hư hại tràn dầu khơi phục hoàn toàn từ 25 năm làm cơng nghệ sinh học, khơng mười năm nhiều để khơi phục Công nghệ sinh học không sử dụng để làm môi trường biển sau tràn dầu mà cịn sử dụng để khơi phục lại mơi trường ban đầu Công nghệ sinh học công nghệ với hứa hẹn lớn cho tương lai Nó áp dụng số lĩnh vực tương đối mới, có khả tiết kiệm tiền bạc, thời gian, khơi phục hồn tồn hệ sinh thái, phá hủy chất ô nhiễm, tạo nhiều đột phá tương lai Các sản phẩm công nghệ sinh học sáng tạo cụ thể phù hợp với mơi trường bị nhiễm Nhóm - DH07MT Trang 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu TÀI LIỆU THAM KHẢO Một số trang wed: http://74.125.155.132/scholar?q=cache:YdYYDZQ1KNQJ:scholar.google.co m/&hl=vi http://www.mms.gov/tarprojects/160.htm http://www.black-tides.com/uk/response/response-at-sea/recovery-at-sea.php http://74.125.153.132/search?q=cache:gtnEZW7ea80J:www.ohmsett.com/As k_Dr_Skimmer_and_Boomer/Student_Page_301.pdf+cleanup+oil+spill+me chanical&cd=7&hl=vi&ct=clnk&gl=vn http://www.ceoe.udel.edu/oilspill/cleanup.html&ei=Q33iSoq2H4jVkAXitOT JAQ&sa=X&oi=translate&ct=result&resnum=6&ved=0CCEQ7gEwBQ&pr ev=/search%3Fq%3Dcleanup%2Boil%2Bspill%2BDispersants%26hl%3Dvi %26rlz%3D1T4GGLL_viVN344VN344 http://www.amsa.gov.au/Marine_Environment_Protection/National_plan/Ge neral_Information/Dispersants_Information/FAQ_Oil_Spills_Dispersants.as p&prev=/search%3Fq%3DUsing%2Boil%2Bspill%2Bdispersants%2Bon http://books.google.com.vn/books?id=b1ycNCepIicC&printsec=frontcover& dq=chemical+oil+spill+treatment&source=gbs_similarbooks_s&cad=1#v=o nepage&q=chemical%20oil%20spill%20treatment&f=false http://74.125.153.132/search?q=cache:GiHWT7DXiUYJ:documents.plant.w ur.nl/imares/dispersants/08sintef.pdf+Oil+Spill+Dispersants&cd=4&hl=vi& ct=clnk&gl=vn http://www.google.com.vn/search?sourceid=navclient&hl=vi&ie=UTF8&rlz=1T4GGLL_viVN344VN344&q=Using+sorbents+to+soak+up+the+oi l+near+thespill+source 10 http://www.adriatech.com/eng/prodotti_divisioneambiente.php 11 http://www.sqs.com.vn/index_vn.htm Một số sách: Đinh Thị Ngọ, 2008 Giáo trình Hố Học Dầu Mỏ Và Khí Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 1-35 Nhóm - DH07MT Trang 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sinh học môi trường Xử lý cố tràn dầu Peter Lane, 1995 The use of chemicals in oil spill response Conference publication : English, 157 Nhóm - DH07MT Trang 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... pháp học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học Cơng nghệ sinh học tập hợp ngành khoa học công nghệ (sinh học phân tử, di truyền học, vi sinh vật học, sinh hóa học, thống kê sinh học, tin học. .. thể thông qua công nghệ vi sinh, công nghệ tế bào mô, công nghệ enzyme, kỹ thuật di truyền Công nghệ sinh học ngày ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực việc xử lý mơi trường tìm tòi ứng dụng ngày... cơng nghệ khai thác quy mơ cơng nghiệp, để sản xuất sản phẩm có giá trị phục vụ đời sống, phát triển kinh tế xã hội bảo vệ môi trường Hiện nay, công nghệ sinh học thường thể thông qua công nghệ