Các thành phần hóa học có trong dầu mỏ thường rất khó phân hủy. Do đó, việc ứng dụng các quá trình sinh học để xử lý ô nhiễm dầu mỏ có đặc điểm rất đặc biệt. Công nghệ sinh học được ứng dụng trong vấn đề dầu tràn là việc sử dụng các vi sinh vật (nấm hay vi khuẩn) để thúc đẩy sự suy thoái của hydrocacbonn dầu mỏ. Đó là một quá trình tự nhiên do vi khuẩn phân hủy dầu thành các chất khác. Các sản phẩm có thể được tạo ra là carbon dioxide, nước, và các hợp chất đơn giản mà không ảnh hưởng đến môi trường.
Để kích thích quá trình phân hủy của VSV người ta thường bổ sung vào môi trường một số loại VSV phù hợp hoặc cung cấp dinh dưỡng ( nito, photpho…) cho VSV bản địa phát triển.
Vi khuẩn là nhóm vi sinh vật chính tham gia phân hủy dầu mỏ. Vi khuẩn tham gia phân hủy dầu mỏ theo những con đường rất khác nhau. Người ta phân chúng vào ba nhóm dựa trên cơ chế chuyển hóa dầu của chúng như sau:
• Nhóm 1: Bao gồm những VSV phân giải các chất mạch hở như rượu, mạch thẳng, như aldehyt ceton, axit hữu cơ.
• Nhóm 2: Bao gồm những VSV phân hủy các chất hữu cơ có vòng thơm như benzen, phenol, toluen, xilen.
hydratcacbon no
Một số các vi khuẩn sản xuất ra các loại enzyme có thể phân hủy các phân tử hydrocarbon.
Trên toàn thế giới có trên 70 chi vi khuẩn được biết là làm suy thoái hydrocarbon. Những vi khuẩn thường chiếm ít hơn 1% của quần thể tự nhiên của vi khuẩn, nhưng có thể chiếm hơn 10% tổng số dân trong hệ sinh thái dầu.
Nhìn chung các gốc no có tỷ lệ phân giải sinh học cao nhất theo sau là các gốc thơm nhẹ, thơm, gốc thơm cao phân tử; trong khi các hợp chất phân cực lại có tỷ lệ phân giải thấp.
Các alkan có mạch từ C10 – C24 thường được phân hủy nhanh nhất, riêng chuỗi carbon ngắn lại có tác dụng độc đối với các VSV (nhưng chúng thường dễ bốc hơi). Chuỗi carbon dài khó phân hủy, cacbon mạch nhánh làm chậm quá trình phân hủy.
Đối với các hợp chất thơm, sự phân hủy xảy ra chậm hơn so với sự phân hủy các alkan.
Các hợp chất này có thể được phân hủy khi chúng được đơn giản và có trọng lượng phân tử thấp. Tuy nhiên, vì chúng khá phức tạp nên không phải là dễ dàng để phân hủy và chúng có thể kéo dài trong môi trường. Hyrocarbon thơm với một, hai
hoặc ba vòng thơm được phân hủy có hiệu quả, tuy nhiên, những hyrocarbon thơm có bốn hay nhiều vòng thơm có khả năng kháng sự phân hủy của VSV.
Hình 13: sự phân hủy của benzen bằng oxy phân tử.
Có vô số con đường cho sự phân hủy của catabolic của các hợp chất thơm. Ví dụ, toluen được phân hủy bởi các vi khuẩn khác nhau với năm con đường:
Hình 14: Sự phân hủy của Toluene với 5 con đường là P. putida (TOL), P. putida F1, P. mendocina KR1, P. pickettii PKO1, và G4 cepacia B
Hình 15: Sự phân hủy của Phenanthrene.
trong điều kiện yếm khí. Tuy nhiên, các nghiên cứu sinh thái đã chứng minh rằng hydrocarbon nhất định có thể bị ôxi hóa trong điều kiện kỵ khí khi một trong hai điều kiện giảm nitrat, giảm sulfat, metan được tạo ra, Fe (III) giảm, cùng với quá trình oxy hóa dầu khí. Nhiều hydrocacbonn, như ankan, anken và hydrocarbon thơm như benzen, toluen, xylenes, ethyl-và propylbenzenes, trimethylbenzenes, naphtalene, phenanthrene và acenaphthene, được biết đến là được anaerobically
xuống cấp. Con đường cho sự phân hủy của ankan và anken là chưa rõ ràng. Vi khuẩn kỵ khí HD-1 mọc trên CO2 trong sự hiện diện của H2 hoặc tetradecane.
Nhiều con đường cho sự phân hủy kỵ khí toluen. Tất cả những con đường biến đổi các cơ chất ban đầu vào chung trung gian, benzoyl-coenzym A (CoA).
Hình 16: Sự phân hủy kỵ khí của Toluene.
Tóm lại sự phân hủy hydratcacbon được xếp theo thứ tự sau: n – alkan > alkan mạch nhánh > hợp chất mạch vòng có trọng lượng phân tử thấp > alkan mạch
vòng.
Các nhà khoa học đã tìm ra những VSV có khả năng phân hủy dầu mỏ: 3.4.Phương pháp thu hồi dầu bằng cách xâu bao rơm.
Đây là một sáng chế rất phù hợp với điều kiện Việt Nam, phương pháp này được
áp dụng nhờ những đặc tính của rơm rạ, rơm rạ có các ống rỗng, khi thả nổi trong môi trường bị ô nhiễm dầu loang thì dầu sẽ chui vào các lỗ này, nhờ đặc tính này mà ta có thể thu hồi được dầu loang cũng như ngăn chặn được dầu loang trên biển.
Rơm rạ được bó và được xiết chặt xung quanh một vật dài cứng hay có thể uốn
được. Những bó đó có thể được bọc bởi một túi thấm nước làm bằng bất cứ chất liệu nào.
Hình 17 (Hình xâu bao rơm)
Đặc tính của thiết bị này là có thể nổi trên mặt một chất lỏng và có thể kéo được
nhiễm bởi những vật nổi như là thực vật, rác hay dầu, để gom những vật nổi đó thì có thể xâu qua một sợi dây thừng một số bao rơm, thành một xâu bao rơm dài. Một xâu như thế đặt trên mặt nước có tác dụng như một đập nổi ngăn ngừa những vật nổi lan tràn vào những nơi cần phải bảo vệ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 18 (Xâu bao rơm thành một hệ thống)
Khi mặt nước bị ô nhiễm thì đặt những xâu bao rơm đó ven bờ để những vật nổi
không ô nhiễm vào bờ hay lấn vào đất liền.
Khi muốn vét dầu loang ta có thể nối các hệ thống bao rơm thành 1 hệ thống phao và kéo chúng ra khỏi nơi xảy ra sự cố tràn dầu.
Những xâu có thể dài tới vài trăm mét, tùy sức bền của dây thừng và sức kéo của tầu kéo. Nếu có một bao bị hư hại thì có thể gỡ ra và thay thế bằng một bao khác.
Sáng chế này đặc biệt thích hợp cho việc xử lí tràn dầu, chống ô nhiễm lan rộng
của những vết dầu loang ở ngoài khơi.
III.Kết luận
Tràn dầu đã và đang là vấn đề cấp thiết cần được xử lý và ngăn ngừa. Tác động của nó tới môi trường hết sức nguy hại. Bởi vậy phải có cái nhìn đúng đắn và chuẩn xác trong các công đoạn khai thác cũng như sử dùng dầu và các chế phẩm từ dầu nhằm hạn chế tới mức thấp nhất tác động gây ảnh hưởng không tốt đến cuộc sống con người và hệ sinh thái. Bên cạnh đó, việc khoanh vùng và xử lý một cách khoa học khi có sự cố tràn dầu là điểm cần quan tâm hàng đầu. Tùy thuộc vào tình hình thực tiễn và điều kiện cơ sở vật chất kĩ thuật để đưa ra phương pháp xử lý hiệu quả nhất.
Qua đây, chúng tôi mong rằng trong một tương lai không xa ô nhiễm do tràn dầu nói riêng và ô nhiễm môi trường nói chung sẽ được quan tâm và giải quyết một cách thỏa đáng, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển nhân sinh, kinh tế- xã hội.