كاربرد بیوسورفكتانت ها در افزایش بازیافت نفت

بیوسورفكتانت ها Biosurfactants دسته ای از عوامل شیمیایی كاهش دهنده كشش سطحی هستند كه توسط میكروارگانیسم ها تولید می شوند این تركیبات, كاربردهای فراوانی در صنایع گوناگون دارند

بیوسورفكتانت‌ها (Biosurfactants) دسته‌ای از عوامل شیمیایی كاهش‌دهنده كشش سطحی هستند كه توسط میكروارگانیسم‌ها تولید می‌شوند. این تركیبات، كاربردهای فراوانی در صنایع گوناگون دارند.

● بیوسورفكتانت‌ چیست؟

بیوسورفكتانت‌ها گروهی از تركیبات آلی تولید شده توسط باكتری‌های نفت‌خوار هستند كه به سه گروه بیوسورفكتانت‌های كاتیونی، آنیونی و خنثی طبقه‌بندی می‌شوند.

هر كدام از این گروه‌ها دارای خصوصیات و كاربردهای مشخصی هستند. بیوسورفكتانت‌ها، علاوه بر كاهش دادن كشش سطحی نفت، لایهٔ یكپارچه نفتی را به ذرات كوچك‌تر می‌شكنند و به این ترتیب باعث امولسیونه شدن و نهایتاً حل شدن لایهٔ نفتی در آب می‌شوند. همچنین نسبت سطح به حجم لكهٔ نفتی را نیز افزایش داده و موجب می‌شوند تا باكتری‌های نفت‌خوار براحتی اطراف ذرات نفتی جمع شده و آن را تجزیه نماید.

● كاربرد بیوسورفكتانت‌ها

كاربرد بیوسورفكتانت‌ها در صنایع، بسیار گسترده است. برای مثال از این تركیبات در صنایع دارویی بمنظور كاهش دادن كشش سطحی تركیبات دارویی در بدن و جذب بهتر آن‌ها و یا در تولید شوینده‌ها برای بالابردن كیفیت محصول به میزان قابل‌توجهی استفاده می‌شود. صنایع غذایی هم از مصرف‌كنندگان عمدهٔ بیوسورفكتانت‌ها محسوب می‌شوند.

ولی كاربرد بسیار مهم‌تر بیوسورفكتانت‌ها در صنعت استخراج نفت ‌خام است. به‌عنوان مثال، امروزه از این تركیبات در تولید "نفت ثالثیه" از چاههای نفت به ظاهر تخلیه شده استفاده می‌شود، كه ارزش اقتصادی بسیاربالایی دارد.

● استخراج نفت ثالثیه

اكثر روش‌های متداول استخراج نفت خام، تنها قادرند حدود ۲۰ درصد از كل ذخیرهٔ نفتی چاه را استحصال كنند. این نفت اصطلاحاً "نفت اوّلیه" (Primary Oil) گفته می‌شود، كه معمولاً فشار لایه گازی موجود در چاه موجب استخراج نفت ‌خام می‌شود.

اما باید توجه داشت كه بیش از ۸۰ درصد محتوای مخازن نفت ‌خام در كنار چاه اصلی و در درون سنگ‌های متخلخل اطراف آن قرار دارد. برای خارج ساختن بخشی از این ذخیره نفتی، معمولاً در كنار چاه نفت سوراخ عمیقی ایجاد كرده و از این طریق بخار آب یا بمب‌های گرمازا (این مورد اغلب در تحقیقات استفاده می‌شود) به درون سنگ‌های متخلخل حاوی نفت تزریق می‌شود.

با این كار بخش كمی از نفت موجود به سمت چاه اصلی سرازیر شده و قابل استخراج خواهد بود. نفت حاصل از این روش كه حداكثر ۵ درصد ذخیره واقعی میدان نفتی را شامل می‌شود، اصطلاحاً به "نفت ثانویه" (Secondary Oil) معروف است.

اما بخش اعظم چاههای نفتی پس از استخراج نفت ثانویه به صورت چاه‌های متروك و به ظاهر تخلیه شده رها می‌شوند، در حالی‌كه بیش از ۷۰ درصد ذخیرهٔ نفتی این مخازن همچنان باقی است. امروزه یكی از استفاده‌های بالقوه بیوسورفكتانت‌ها در استخراج همین بخش از نفت خام می‌باشد كه اصطلاحاً "نفت ثالثیه" (Tertiary Oil) گفته می‌شود.

● مزایای بیوسورفكتانت‌ها در استخراج نفت ثالثیه

یكی از نكات جالب توجه آن‌است‌كه در این مورد به خالص بودن بیوسورفكتانت نیازی نیست و حتی محیط كشت حاوی باكتری‌های مولد این تركیبات هم می‌تواند برای استحصال نفت خام مورد استفاده قرارگیرد. یكی دیگر از ویژگی‌های این روش آن ‌است‌كه در مقایسه با سورفكتانت‌های شیمیایی كه اثرات زیانبار زیست‌محیطی فراوانی بر جای می‌گذارند، كاربرد بیوسورفكتانت‌ها فاقد هرگونه عوارض نامطلوب بر روی اكوسیستم طبیعی است.

در این روش معمولاً باكتری نفت‌خوار مولد بیوسورفكتانت و یا بیوسورفكتانت را همراه آب به درون مخازن زیرزمینی نفتی تزریق می‌كنند. باكتری‌ها در حدود ۸ میلیاردم نفت ‌خام را برای رشد و تكثیر خود مصرف كرده و پس از تولید بیوسورفكتانت، موجب كاهش كشش سطحی نفت و روان شدن آن به سمت چاه اصلی می‌شوند. به این طریق می‌توان بخش اعظم نفت موجود در لایه‌های ماسه سنگی اطراف مخزن را استحصال كرد.

نكته جالب توجه در مورد باكتری‌های مولد بیوسورفكتانت‌ آن ‌است ‌كه اغلب این باكتری‌ها علاوه بر هالوفیل (نمك‌دوست) بودن، ترموفیل (گرمادوست) و یا حتی اكستریم ترموفیل(Extreme Thermophile) نیز هستند. یعنی به حرارت‌های بالا مقاومند. از همین رو، محصولات تولیدی آنها نیز در برابر حرارت مقاوم بوده و به راحتی غیرفعال نمی‌شوند.

اینجانب با امكانات موجود، باكتری‌های نفت‌خوار جدا شده از ایران را تست كردم و مشخص شد كه خود سلول‌های باكتری تا دمای ۷۰ درجهٔ سانتیگراد و محصول آن‌ها (بیوسورفكتانت) تا حدود ۱۵۰ درجهٔ سانتیگراد به حرارت مقاومت دارند. از این رو مشكل خاصی در استفاده از این باكتری‌ها یا بیوسورفكتانت آن‌ها در عمق زمین و چاه‌های نفتی وجود ندارد.

به هر حال در پایان باید به این نكته توجه داشت كه تكنولوژی استخراج و كاربرد بیوسورفكتانت‌ها درصنایع و بویژه صنعت نفت، نه تنها تكنیك امروز بلكه نیاز فرداست. كشور ما می‌تواند با دست‌یابی به تكنولوژی استخراج و كاربرد بیوسورفكتانت‌ها، یكی از مدعیان اصلی این صنعت در دنیا بوده و از این راه درآمدهای ارزی گسترده‌ای به دست آورد.

● سولفورزدایی از نفت خام

قابلیت دیگر این باكتری‌های مولد بیوسورفكتانت و سویه‌های نفت‌خوار این ‌است ‌كه به كمك آن‌ها می‌توان گوگرد موجود در نفت‌های خام را حذف و اصطلاحاً سولفورزدایی كرد. در واقع چون این باكتری‌ها همه‌چیزخوار هستند، بنابراین می‌توانند سولفید موجود در نفت را كه به شكل S۲- است، در شرایط هوازی اكسید كرده و به سولفات تبدیل نمایند.

این امر نیز می‌تواند به‌عنوان یكی از كاربردهای مهم بیوسورفكتانت‌ها و باكتری‌های نفت‌خوار در صنایع نفتی به كار گرفته شود. البته با دستكاری‌های ژنتیك می‌توان سویه‌های خاصی از این باكتری‌ها را ایجاد كرد كه صرفاً فعالیت سولفورزدایی داشته و نفت را تجزیه نكنند.

در پایان باید عرض كنم كه كشور ما از ذخایر و منابع خدادادی بسیار ارزشمندی بهره‌مند است، بطوریكه اگر دنبال نقره بگردیم، طلا هم پیدا می‌كنیم. اما مهم این است ‌كه بدانیم كجا و چگونه جستجو كنیم.

نویسنده: محمد آهنگرزاده رضایی