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
v
ực 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 c
ứu
chi tiết.

Các k

ỹ 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 m
ở 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 th
ực sự thể hiện
hết tòan bộ năng lực m
à 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 đ
ề 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 ph
ương 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 d
ầu
hỏa đã qua tinh chế, đây l
à hai
dạng hydrocarbons cho phép
dễ dàng tạo ra nhũ tương
hydrocarbons-lỏng. Khuynh
hứơng phân tử hiện đang đư
ợc
sử dụng nhằm m
ở 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 H
2
S

và sulfoxides t
ừ 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 đư
ợc
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 />ntent/full/67/4/503

SHVN xin trích d
ịch 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). T
ốc độ phân
rã dầu thô hay rác thải nhiễm
dầu do vi sinh vật phụ thuộc
vào nhi
ều 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 m

ột
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 b
ản 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
ph
ẩm 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
t
ạp 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 h
ủy các chất ô nhiễm
bằng kỹ thuật vi sinh vật và
cải biến quy trình sinh học thì
người ta lại phải can thiệp v
ào
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.