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

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

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