1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đồ án tốt nghiệp: Bước đầu thử nghiệm khả năng xử lý dầu thô ở phòng thí nghiệm của các chủng vi khuẩn phân lập từ biển Cần Giờ

Đồ án tốt nghiệp: Bước đầu thử nghiệm khả năng xử lý dầu thô ở phòng thí nghiệm của các chủng vi khuẩn phân lập từ biển Cần Giờ

Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện với mục tiêu nhằm xác định khả năng xử lý của các chủng vi sinh vật phân lập có khả năng phân hủy dầu trên mẫu nước biển nhiễm dầu ở quy mô phòng thí nghiệm. Mời các bạn cùng tham khảo. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG XỬ LÝ DẦU THÔ Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP TỪ BIỂN CẦN GIỜ Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : CN.

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 61

Ngày tạo 10/10/2021 11:43:59 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.38 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Bước đầu thử nghiệm khả năng xử ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG XỬ LÝ DẦU THÔ Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP TỪ BIỂN CẦN GIỜ Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : CN. Nguyễn Hoàng Mỹ Sinh viên thực hiện : Tống Khánh Tuyền MSSV: 107111215 Lớp: 07DSH2 TP. Hồ Chí Minh, 2011
  2. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Từ khi được phát hiện cho đến nay, dầu thô đã và đang là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá của mỗi quốc gia nói riêng và toàn thế giới nói chung. Ngay nay dầu thô và các sản phẩm của dầu thô được khai thác và sử dụng với khối lượng ngày càng tăng. Dầu thô đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người cũng như trong hoạt động công – nông nghiệp. Bên cạnh ưu điểm về kinh tế và xã hội, các sản phẩm dầu thô là mối đe dọa ô nhiễm môi trường. Những yếu tố khách quan và chủ quan khi khai thác và sử dụng dầu đều có thể gây nên hiểm họa cho môi trường sinh thái. Có rất nhiều vụ tràn dầu trên sông, biển đã xảy ra trên toàn thế giới và để lại hậu quả đáng lo ngại. Đó là chưa kể đến việc khai thác dầu ở thềm lục địa và việc rửa tàu chuyên chở dầu vô ý thức đã và đang gây nên ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hệ sinh thái. Ở Việt Nam trong vòng 10 năm qua đã có hơn 50 vụ tràn dầu lớn nhỏ, thiệt hại không kiểm soát được. Chính vì thế việc nghiên cứu tìm cách phòng ngừa ô nhiễm dầu và đưa ra các chính sách bảo vệ môi trường nói chung, ô nhiễm dầu gây ra nói riêng đã trở nên hết sức cấp thiết. Hiện nay có nhiều phương pháp khắc phục các sự cố tràn dầu trên biển như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học. Nhưng các biện pháp cơ học và hóa học sử dụng các thiết bị tách dầu hiện đại nhất hiện nay cũng không loại bỏ được các thành phần độc của dầu. Trong khi đó phương pháp sinh học là một trong các phương pháp làm sạch ô nhiễm dầu có tính ưu việt nhất với giá thành rẻ, không gây ô nhiễm về sau. Xử lý dầu tràn bằng các chủng vi sinh vật giúp làm sạch dầu trên biển và giúp chúng ta hiểu hơn về quá trình chuyển hóa của các thành phần dầu và 1
  3. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền qua đó có thể điều khiển quá trình phân hủy sinh học dễ dàng hơn nhằm làm tăng hiệu quả xử lý. Góp phần trong công tác ứng cứu tràn dầu trên biển và làm sạch dầu trong quá trình khai thác và vận chuyển đặc biệt là tại Việt Nam, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: „„Bước đầu thử nghiệm khả năng xử lý dầu thô ở quy mô phòng thí nghiệm của các chủng vi khuẩn phân lập từ biển Cần Giờ”. 2. Tình hình nghiên cứu  Nghiên cứu ở Việt Nam Năm 2003, tác giả Lại Thúy Hiền nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt sinh học do vi sinh vật tạo ra, ứng dụng trong công nghệ dầu khí cả xử lý môi trường. Kết quả phân lập được 4 chủng vi sinh vật Pseudomonas pesudomatei, Pseudomonas aeruginosa, Cryptococcus terreus và Candida guiller có khả năng sinh ra các chất hoạt động bề mặt có hoạt tính cao, tác dụng làm tăng quá trình phân hủy dầu tổng. Kết quả 67% lượng dầu tràn, thúc đẩy nhanh quá trình xử lý ô nhiễm dầu. [7] Đề tài cấp nhà nước số KHCN 02 – 12 “Nghiên cứu và làm sạch dầu bằng phương pháp phân hủy dầu mỏ bằng phương pháp phân hủy sinh học” do tiến sỹ Đặng Thị Cẩm Hà chủ trì cùng đồng nghiệp tiến hành từ năm 1999 – 2000, đã được hội đồng nghiệm thu nhà nước đánh giá đạt loại xuất sắc. Thành quả đạt được của đề tài là chế phẩm cung cấp cho quá trình xử lý dầu ô nhiễm ở các môi trường sinh thái khác nhau và xây dựng quy trình xử lý ô nhiễm dầu ở môi trường nước. [1] Viện Công nghệ sinh học đã sản xuất và đưa vào sử dụng hiện nay gồm Oicleanser 1, Oicleanser 2, Oicleanser 3. Các chế phẩm sinh học, các chất vi lượng đã được sản xuất và đáp ứng yêu cầu xử lý các loại hình ô nhiễm dầu ở các điều kiện sinh thái khác nhau. [1] 2
  4. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền  Nghiên cứu trên thế giới Các nhà khoa học ở California đã có một cải tiến quan trọng trong kỹ thuật làm sạch dầu loang ở biển, hồ và những khu vực lưu thông đường thủy, đó là máy lọc dầu cải tiến. Đây là thiết bị chủ yếu thu hồi dầu loang trên biển, đối với một khu vực có bề mặt dầu loang rộng lớn, thiết bị có nhiều rãnh này sẽ thu được nhiều dầu hơn thiết bị hớt váng dầu thông thường với bề mặt phẳng, thiết bị này thu gom gần như 100% dầu bám dính trên mặt thiết bị. Nhóm nghiên cứu thuộc Viên Công Nghệ Massaachusetts (MIT) ở Mỹ đã nghiên cứu ra một loại bọt biển nano có thể hút dầu loang khởi mặt nước. Loại bọt biển này là một tấm lưới gồm những sợi nano bằng oxit mangan có đường kính khoảng 20 nano mét đan nối với nhau, thiết bị còn được phủ lên một lớp silicon trên lưới đã giúp nó không thấm nước. Do có nhiều lỗ thông khí, lưới nano hoạt động như một miếng bọt biển, có thể hút được lượng dầu gấp 20 lần trọng lượng của nó. Với bề mặt không thấm nước, bọt biển này chỉ hút những chất không tan trong nước như dầu, bọt biển này chỉ hút những chất không tan trong nước hầu như dầu, bọt biển nano còn có thể đẩy ra gần như 100% nước. Hiện nay trên thị trường thế giới có rất nhiều chế phẩm cung cấp cho quá trình xử lý dầu tràn. Một số chế phẩm làm từ bông phế thải, chỉ có tính chất thu hồi dầu ở trên sàn dính dầu và không có khả năng phân hủy dầu. Các chế phẩm này sau khi thu gom phải xử lý tiếp, hoặc đốt ở nhiệt độ cao (
  5. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền 3. Mục đích nghiên cứu Xác định khả năng xử lý của các chủng vi sinh vật phân lập có khả năng phân hủy dầu trên mẫu nước biển nhiễm dầu ở quy mô phòng thí nghiệm. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Xây dựng sơ đồ bố trí thí nghiệm xử lý. Xây dựng khả năng phân hủy dầu của các chủng vi sinh vật. Đánh giá tiềm năng ứng dụng của các chủng vi sinh vật trên thực tế. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập tài liệu. Phương pháp xác định vi sinh vật. Phương pháp thử nghiệm khả năng phân hủy dầu của các vi sinh vật. 6. Các kết quả đạt đƣợc của đề tài Tuyển chọn các chuẩn vi sinh khuẩn có khả năng phân hủy dầu từ nguồn nước nhiễm dầu. Đánh giá được một số vi khuẩn có khả năng phân hủy dầu mạnh làm cơ sở cho việc sử dụng hợp lý, hiệu quả các nguồn mẫu vi sinh vật tại chỗ nhằm nâng cao hiệu quả xử lý. 4
  6. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về dầu thô 1.1.1. Định nghĩa Dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục. Dầu thô tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái Đất. Dầu thô là một chất phức tạp, là một hợp chất hữu cơ cao phân tử hỗn hợp trong thiên nhiên, hầu như chỉ chứa các hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất đa dạng. Hiện nay 88% dầu thô chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu, 12% dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ra các sản phẩm của các ngành hóa dầu như dung môi, phân hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đường… Đây là nguồn năng lượng không tái tạo, được hình thành từ xa xưa bằng những phản ứng phức tạp xảy ra dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ ở độ sâu nhất định, cùng với các vận động địa chất. [2] 1.1.2. Thành phần – tính chất hóa học Một cách tổng quát thì thành phần hóa học của dầu thô được chia làm thành hai thành phần chính: Các hợp chất hydrocarbon (HC): là hợp chất mà trong thành phần của nó chỉ chứa hai nguyên tố là carbon và hydro. Các hợp chất phi hydrocarbon: là các hợp chất mà trong thành phần của nó ngoài carbon, hydro còn chứa thêm các nguyên tố khác như nitơ, lưu huỳnh, oxy… Ngoài HC trong dầu thô còn có các thành phần khác như: các chất nhựa, asphanten, và các kim loại nặng. Trong dầu thô, hàm lượng HC là thành phần chủ yếu. Đây cũng là yếu tố quyết định loại sản phẩm và hiệu suất trong quá trình sản xuất các sản phẩm từ dầu. Đối với các hợp chất phi HC, mặc dù chiếm hàm lượng không 5
  7. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền lớn nhưng hầu hết là các hợp chất có hại. Vì vậy trong quá trình chế biến ra các sản phẩm cần phải loại bỏ các thành phần trong hợp chất phi HC. [2][10] 1.1.2.1. Các hợp chất hydrocarbon của dầu Trong dầu thô có tới hàng trăm loại hydrocarbon khác nhau ở tính bay hơi, tính hòa tan, tính hấp thụ đại diện cho nhiều loại cấu trúc hóa học riêng biệt. HC được chia làm 3 loại:  Các hợp chất parafin Parafin là loại HC rất phổ biến trong các loại HC của dầu thô. Tùy theo cấu trúc mà parafin được chia 2 loại đó là: parafin mạch thẳng không nhánh (n-parafin) và parafin có nhánh (iso-parafin). N-parafin là loại hydrocarbon dễ tách và dễ xác định nhất trong số các loại hydrocarbon của dầu thô, cho nên hiện nay với việc sử dụng phương pháp sắc ký kết hợp với rây phân tử để tách n-parafin, đã xác định được tất cả các n-parafin từ C1 đến C45. Hàm lượng chung các n-parafin trong dầu thường chiếm 25 – 30% thể tích. Tùy theo dầu được tạo thành từ những thời kỳ địa chất nào, mà sự phân bố các n-parafin trong dầu sẽ khác nhau. Sự phân bố này tuân theo quy tắc sau: tuổi càng cao, độ sâu lún chìm càng lớn, thì hàm lượng n-parafin trong dầu càng nhiều. I-parafin trong dầu thô có cấu trúc đơn giản, mạch chính dài, mạch phụ ít và ngắn. Các nhánh phụ thường là các gốc mêtyl, đối với các iso-parafin một nhánh phụ thì thường dính vào vị trí carbon số 2 hoặc số 3. [2][10]  Các hợp chất vòng no hay các hợp chất naphten Naphten là các hợp chất vòng no, đây là một trong số các hydrocarbon phổ biến và quan trọng của dầu thô. Hàm lượng của chúng trong dầu thô có thể thay đổi từ 30 – 60% trọng lượng. Naphten của dầu thô thường gặp dưới 3 dạng chính: loại vòng 5 cạnh, loại vòng 6 cạnh hoặc loại vòng ngưng tự hoặc qua cầu nối còn những loại vòng 7 cạnh trở lên thường rất ít không đáng kể. 6
  8. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Bằng phương pháp phân tích quang phổ khối cho biết số vòng của naphten có thể lên đến 10 - 12 có nhiệt độ sôi rất cao.  Các hydrocarbon thơm hay aromatic Các hydrocarbon thơm là hợp chất hydrocarbon mà trong phân tử của chúng có chứa ít nhất một nhân thơm. Trong dầu thô có chứa cả loại một hoặc nhiều vòng. Hàm lượng của chúng chiếm khoảng 10 – 20%. Hiện nay có hơn 425 loại hydrocarbon trong dầu thô với số carbon từ C5 đến C60, tương ứng với trọng lượng phân tử từ 855 đvC đến 880 đvC. Bằng những phương pháp hiện đại đã xác định được một số hydrocarbon có trong dầu thô (Bảng 2.1). [2][10] 1.1.2.2. Các hợp chất phi hydrocarbon Là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử của nó ngoài carbon, hydro còn chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh.  Hợp chất lưu huỳnh trong dầu thô Đây là loại hợp chất phổ biến nhất và cũng đáng chú ý nhất trong số các hợp chất không thuộc loại hydrocarbon của dầu thô. Những loại dầu thô ít lưu huỳnh thường có hàm lượng lưu huỳnh không quá 0,3 – 0,5%. Nhưng loại dầu thô nhiều lưu huỳnh thường 1 – 2% trở lên. 7
  9. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Bảng 2.1: Một số hydrocarbon đã xác định trong dầu thô Dãy đồng Số nguyên tử STT Các hydrocarbon đẳng trong phân tử 1 N-parafin CnH2n+2 C1 – C45 2 I-parafin CnH2n+2 C4 – C11 3 I-parafin (loại iso prenoid) CnH2n+2 C14 – C25 Cycloparafin 1 vòng CnH2n C5 – C12 2 vòng CnH2n-2 C8 – C12 4 3 vòng CnH2n-4 C10 – C13 4 vòng CnH2n-6 C14 – C30 5 vòng CnH2n-8 C14 – C30 Hydrocarbon thơm 1 vòng CnH2n-6 C6 – C11 1 vòng có nhiều nhóm thế CnH2n-6 C9 – C12 2 vòng CnH2n-12 C10 – C16 5 2 vòng loại difenyl CnH2n-14 C12 – C15 3 vòng loại phênanten CnH2n-18 C14 – C16 3 vòng loại fluoren CnH2n-16 C15 – C16 4 và nhiều vòng CnH2n-24 C16 – C18 Hydrocarbon hổn hợp 6 naphten – thơm ( loại CnH2n-8 C9 – C14 indan & tetralin) (Nguồn: Báo cáo chuyên đề CNSH-MT, trường đại học Nông Lâm Tp.HCM) 8
  10. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Hiện nay trong dầu thô đã xác định được 250 loại hợp chất của lưu huỳnh. Một số hợp chất của lưu huỳnh: Mercaptan: R-S-H Sunfua: R-S-R‟ Đisunfua: Lưu huỳnh tự do: S, H2S  Hợp chất của nitơ trong dầu thô Các hợp chất của nitơ đại bộ phận điều nằm trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao của dầu thô. Ở các phân đoạn nhẹ, các hợp chất chứa nitơ chỉ thấy dưới dạng vết. Hợp chất chứa nitơ có trong dầu thô không thấm nhiều lắm, hàm lượng nguyên tố nitơ chỉ từ 0,01 đến 1%. Trong cấu trúc phân tử của nó có thể có loại chứa một nguyên tử nitơ, hay loại chứa 2, 3 thậm chí 4 nguyên tử nitơ. Những hợp chất chứa một nguyên tử nitơ được nghiên cứu nhiều, chúng thường mang tính bazơ như pyridin, quinolin, iso quinolin, acrylin hoặc có tính chất trung tính như các vòng pyrol, indol, cacbazol, benzocacbazol. Những hợp chất chứa 2 nguyên tử nitơ trở lên thường có rất ít, chúng thường ở dạng Indolquinolin, Indolcacbazol và porfirin. [2][10]  Hợp chất của oxy trong dầu thô Là các hợp chất chứa oxy thường có dưới dạng các axit (-COOH), xetôn (-C=O), phenol, và các loại ester và lacton. 9
  11. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Trong số các chất chứa oxy thì ở dạng axit là quan trọng nhất. Các axit trong hầu hết là các axit một chức. Trong các phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp của dầu thô các axit hầu như không có. Axit chứa nhiều nhất ở phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình của dầu thô (C20 – C23) các axit có gốc là vòng naphten nên chúng được gọi là các axit Naphtenic. Phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn thì hàm lượng các axit lại giảm đi. Các phenol trong dầu thô thường gặp là phenol và các đồng đẳng của nó. Hàm lượng phenol nói chung chỉ khoảng 0,1 – 0,2%. Các xêtôn mạch thẳng C2 – C5 tìm thấy trong dầu, nhiệt độ sôi cao thì có xêtôn vòng. [2][10] 1.1.2.3. Các thành phần khác Kim loại có trong dầu thô chiếm từ vài phần triệu đến vài phần vạn, thường ở các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao dưới dạng phức với các hợp chất hữu cơ (cơ – kim), thông thường là dạng phức với các chất hữu cơ khác trong dầu thô, dạng phức với porphirin thường có số lượng ít hơn. Những kim loại nằm trong phức porphirin thường là các Niken (Ni) và Vanidi (Va). Trong những loại dầu thô nhiều lưu huỳnh chứa nhiều porphinrin dưới dạng phức với Vanidi, ngược lại trong dầu ít lưu huỳnh, đặt biệt chứa nhiều nitơ thì thường chứa nhiều porphirin dưới dạng phức Niken. Trong dầu chứa nhiều lưu huỳnh tỷ lệ Va/Ni > 1 (310 lần), dầu chứa ít lưu huỳnh tỷ lệ Va/Ni < 1 (0,1). Ngoài Va và Ni còn có thể có Fe, Cu, Zn, Ti, Ca, Mn… Số lượng các phức kim loại này thường rất ít so với các phức Va và Ni. Ngoài pophirin còn có những vòng thơm hoặc naphten ngưng tụ. Loại phức này tuy chiếm phần lớn, nhưng vẫn chưa nghiên cứu được đầy đủ. Bên cạnh các kim loại trong dầu thô thì có các chất nhựa và asphalten của dầu thô là những chất mà trong cấu trúc phân tử của nó ngoài C và H còn có đồng thời các nguyên tố khác như: S, O, N. 10
  12. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Asphalten có màu nâu sẫm hoặc đen dưới dạng bột rắn thù hình, đun nóng cũng không chảy mềm, chỉ có bị phân hủy nếu nhiệt độ đun sôi cao hơn 3000C tạo thành khí và cốc, nên trọng lượng phân tử của chúng có thể thay đổi trong phạm vi rộng từ 1000 đvC tới 10000 đvC hoặc cao hơn. Asphalten không hòa tan trong rượu, trong xăng nhẹ, nhưng có thể hòa tan trong benzene, clorofor và CS2. Asphalten hòa tan trong một số dung môi trên thì thực ra chỉ là quá trình trương trong để hình thành nên dịch keo. Các chất nhựa, nếu tách ra khỏi dầu thô chúng sẽ là những chất lỏng đặt quánh, đôi khi ở trạng thái rắn. Chúng có màu sẫm vàng hoặc nâu, tỷ trọng lớn hơn 1, trọng lượng phân tử từ 500 đvC đến 2000 đvC. Nhựa hòa tan được hoàn toàn trong các loại dầu nhờn của dầu thô, xăng nhẹ, cũng như trong benzen, chloroform, etse. Khác với asphalten, nhựa khi hòa tan trong các dung môi trên chúng tạo thành dung dịch thực. [2][10] 1.1.3. Khái thác và vận chuyển dầu Khai thác dầu khí ở Việt Nam đứng hàng thứ tư Đông Nam Á, sau Malysia, Indonesia và Philippine, đứng hàng thứ 44 trong danh sách các nước sản xuất dầu trên thế giới. Các mỏ đã đưa vào khai thác: Tiền Hải C, Đông Quan D, D14 (bể Sông Hồng); Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Phương Đông, Ruby, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Cá Ngừ Vàng (bể Cửu Long); Đại Hùng, Lan Tây, Rồng Đôi, Rồng Đôi Tây (bể Nam Côn Sơn); Cái Nước, Sông Đốc (bể Malay - Thổ chu). Trong những năm gần đây sản lượng dầu hiện đang giảm mạnh, nhất là các mỏ đã được khai thác từ trước như: Bạch Hổ, Sư Tử Đen,…(Bảng 1.2) 11
  13. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Bảng 1.2: Sản lượng khai thác dầu ở Việt Nam (triệu tấn/năm) Tên mỏ 2009 2010 2011 Bạch Hổ 5,45 4,82 4,26 Rồng 0,84 1,21 1,03 Sư Tử Đen 1,49 1,12 0,84 Sư Tử vàng 3,29 2,8 2,24 Cá Ngừ vàng 0,57 0,34 0,21 Rạng Đông 1,17 0,88 0,66 (Nguồn: Tập chí thông tin dầu khi) Công tác tìm kiếm và thăm dò dầu khí đã được Tập đoàn Dầu khí Việt Nam triển khai mạnh mẽ trên toàn thềm lục đại Việt Nam với mục tiêu phát triển nhiều mỏ dầu mới, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Sau thời gian tìm kiếm và thăm dò đã đạt được kết quả sau: Các mỏ chuẩn bị đưa vào khai thác: Bạch Hổ 19, Trung tâm và Nam trung tâm Rồng, Sư Tử Trắng, Hải Sư Trắng, Hải Sư Đen, Thăng Long, Đông Đô, Topaz, Pearl, Diamond (bể Cửu Long); Hải Thạch, Mộc Tinh, Lan Đỏ, Thiên Ưng, Mãng Cầu (bể Nam Côn Sơn); Hoa Mai, cụm mỏ Rạch Tàu - Phú Tân - Khánh Mỹ, Kim Long (bể Malay - Thổ Chu). Bên cạnh Tập đoàn dầu khí Việt Nam đã và đang triển khai thành công các hoạt động tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu thô ở nước ngoài. Hiện nay đã tham gia đầu tư vào 13 dự án ở: Cuba, Lào, Campuchia, Indonesia… Trong giai đoạn từ năm 2011 – 2015, Petro Việt Nam là tập đoàn dầu khí lớn ở Việt Nam đã đầu tư vào 25 dự án thăm dò khai thác và phát triển dầu khí với mức đầu tư 2.35 tỷ USD tại Nga, Venezuela và các nước Châu Mỹ Latin, Bắc Phi… Muốn khai thác dầu thô, người ta khoan những lỗ khoan gọi là giếng dầu. Khi khoan trúng lớp dầu mỏng, dầu sẽ tự phun lên do áp suất cao của khí 12
  14. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền dầu. Khi lượng dầu giảm thì áp suất khí cũng giảm, người ta phải dùng bơm hút dầu lên hoặc bơm nước xuống để đẩy dầu lên. [11][13] 1.2. Tổng quan về vi sinh vật phân hủy dầu 1.2.1. Sự phân bố Các vi sinh vật có khả năng phân hủy hydrocarbon thô và các hợp chất liên quan xuất hiện khắp nơi, trong môi trường nước biển, nước ngọt và đất. Cho đến nay, người ta đã xác định hơn 200 loài vi khuẩn, và nấm có khả năng phân hủy được các hydrocarbon. Trong môi trường biển vi khuẩn là nhóm phân hủy hydrocarbon ưu thế và phân bố trong cả vùng cực lạnh. Còn trong nước ngọt, nấm đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy dầu. Số lượng và thành phần vi sinh vật không đồng đều ở những khu vực khác nhau ở những độ sâu khác nhau tùy theo điều kiện môi trường cụ thể. Những môi trường có chứa nhiều chất hữu cơ, số lượng và thành phần vi sinh vật phát triển mạnh. Ngược lại, những khu vực nghèo chất hữu cơ, số lượng và thành phần vi sinh vật ít hơn. Trên mặt đất, số lượng và thành phần vi sinh vật rất ít, do độ ẩm không thích hợp và do tác động của tia ánh sáng mặt trời làm cho phần lớn vi sinh vật bị tiêu diệt. Trong đất, thường gặp các loài vi khuẩn như: Bac.mycoides, Bac.subtilis, Bac.mensentriricus, Micrococcusslbus. Độ sâu từ 10cm đến 20cm, số lượng và thành phần vi sinh vật tập chung nhiều ở độ sâu này, độ ẩm vừa thích hợp (50% - 90%), các chất dinh dưỡng lại tích lũy nhiều, không bị tác dụng của chiếu sáng nên vi sinh vật phát triển nhanh. Các quá trình chuyển hóa quan trọng trong đất chủ yếu xảy ra ở độ sâu này. Số lượng và thành phần vi sinh vật giảm ở độ sâu trên 30cm, vi sinh vật có độ sâu này thường là nhóm yếm khí, đồng thời có khả năng chịu được áp suất lớn. Ở lớp đất này hầu như chất hữu cơ rất hiếm nên vi sinh vật rất khó phát triển. Số 13
  15. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền lượng và thành phần vi sinh vật phân hủy dầu trong đất còn giảm mạnh ở những nơi có nhiều đá cuội, cát, sỏi làm cho số lượng và thành phần vi sinh vật ít hơn. [6][8][12] 1.2.2. Các nhóm vi sinh vật phân hủy dầu 1.2.2.1. Vi sinh vật phân hủy hydrocarbon Năm 1897, Miyoshi công bố rằng Isotrytis Cinevea có khả năng phân hủy paraffin. Năm 1906, Rahn nghiên cứu sự phân giải paraffin của nấm mốc. Bắt đầu từ đó mà có hàng loạt các nghiên cứu cho thấy rất nhiều loài vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu ở bảng 1.3. [12] 1.2.2.2. Cơ chế phân hủy hydrocarbon Vi sinh vật sử dụng hydrocarbon làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho sự sinh trưởng và phát triển. Việc sử dụng các hydrocarbon của vi sinh vật có thể xảy ra theo hai hướng. Với một số hydrocarbon tan trong nước, vi sinh vật có thể hấp thụ trực tiếp. Với các hydrocarbon khó tan mà có thể tan dưới dạng nhũ tương dầu – nước thì quá trình phân hủy vi sinh vật theo trình tự các bước: đầu tiên là hòa tan các hydrocarbon dưới dạng nhũ tương dầu nước bằng cách tiết ra các chất hoạt hóa bề mặt sinh học, sau đó vi sinh vật tiếp xúc với dầu, cuối cùng nó tiết ra các enzyme để chuyển hóa các hydrocarbon thành các chất mà nó có thể sử dụng được. [6]  Cơ chế phân hủy hydrocarbon Khả năng phân hủy của các ankan phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của chúng. Thông thường các hydrocarbon bậc 1 và bậc 2 dễ phân hủy hơn các hydrocarbon bậc 3 và 4. 14
  16. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Bảng 1.3: Những vi sinh vật phân hủy hydrocarbon trong dầu. Vi sinh vật Hydrocarbon Nấm Vi khuẩn Microccoccus Cerificans Candida Tropicalis Hecxandecan Micrococcus Cerificans Candida sp. Bacillus Thermophil Mycobacterium Lacticotum Nocardia Sp M.Rubum Vas propanicum Oxadecan Candida lipolyticu M.Flavum Vas Math Nicum Fseudomonas Aerygimosa Nocardia Sp. Mycobacterium Phiei C12 – C20 Candida Guilliermondi C12 – C15 Micrococcu Cerficans C13 – C19 Candida Tropicalis Torulopsis C14 – C18 Candida Tropicalis Lipolytica C.Pelliculosa C.Intermedia C14 – C19 Candida Intermetia C. Lipolytica Candida albicans C.Tropicalis C15 – C28 Candida lipolytica N-paraffin Pseudomonas (Nguồn: Lại Thúy Hiền, Giáo trình vi sinh vật dầu mỏ) 15
  17. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền  Cơ chế phân hủy n-ankan: Quá trình phân hủy ankan nhờ vào enzyme mono-oxygenaza và di- oxygenaza, đòi hỏi có sự tham gia của một phân tử oxy và chất cho điện tử NADPH2.  Các giai đoạn oxy hóa ankan: Giai đoạn 1: Tạo thành rượu, xảy ra qua 2 bước Tạo thành hợp chất peoxyt R - CH2 - CH3 + O2  R - CH2 - CH2 - OOH Hợp chất peoxyt không bền dưới tác dụng của NADPH2 tạo thành rượu và nước: R - CH2 - CH2 - OOH + NADPH2  RCH2 - CH2 - OH + H2O + NADP (2) Từ ankan chuyển thành rượu có hai khả năng xảy ra: Tạo thành rượu bậc 1: xảy ra khi nhóm OH gắn vào C bậc 1 (2) Tạo thành rược bậc 2: khi nhóm OH gắn với C bậc 2 R - CH2 - CH2 - OOH + O2 + NADPH2 R-CH- CH + H2O + NADP OH Giai đoạn 2: Rượu bậc 1 tạo thành andehit: R - CH2 - CH2 - OH + 1/2O2  R - CH2 - CHO + H2O Rượu bậc 2 tạo thành xeton: R - CH - CH3 + 1/2O2  R - CH - CH3 + H2O OH O Giai đoạn 3: tạo thành axit béo Các xeton bị oxy hóa thành ester, liên kết ester bị phá vỡ tạo ra một axit và rược bậc một, rược bậc 1 lại bị oxy hóa thành andehit rồi bị oxy thành axit béo. 16
  18. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền R- CH2 - C- CH3  R - CH2 - O - C - CH3  R- CH2 - OH + CH3 - COOH O O Các andehit bị oxy hóa bằng axit béo: R - CH2 - CHO + 1/2O2  R - CH2 - COOH Các trường hợp sự oxy hóa xảy ra ở cả hai đầu của ankan tạo thành các diol, các dicacbonxylie. Giai đoạn 4: Các axit béo bị oxy hóa tiếp nhờ quá trình oxy hóa. Axit béo mạch dài dưới tác dụng của một loải enzyme chuyển sang dạng acety coenzyme A và chuyển hóa tiếp dưới tác dụng của nhiều enzyme khác. Kết quả là sau mỗi chu kì chuyển hóa, một nhóm acetyl CoA bị cắt ra và phân tử axit béo bị cắt đi hai nguyên tử carbon. Sản phẩm cuối cùng của chu trình oxy hóa là CO2 và nước.  Cơ chế phân hủy các ankan mạch nhánh. Do cản trở về mặt không gian nên khả năng phân hủy ưu tiên C bậc 1 và bậc 2, còn C bậc 3 và 4 thì khó phân hủy hơn. Ankan là nhóm metyl ở đầu mạch khó phân hủy hơn ở giữa mạch. Ankan có mạch dài dễ bị phân hủy hơn ankan có mạch nhánh ngắn. Trong quá trình sự phân hủy các ankan mạch nhánh, người ta đề xuất biến dạng của chu trình Metylcitrat, thay vào vị trí của axit citric và metylcitrat.  Cơ chế phân hủy các cycloankan. Cycloankan là cấu tử chính của dầu thô sự phân hủy cycloankan cũng là cá enzyme monooxygenaza và oxygennaza. Dưới tác dụng của các enzyme này, các cyloankan bị phân hủy thành các cycloankanol. Khả năng phân hủy của cyclohexan là mạnh nhất trong dãy đồng đẳng cyloankan. Cùng vòng cycloankan chất nào có mạch nhánh dài hơn thì sẽ dễ phân hủy hơn. 17
  19. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Khi phân hủy cyclohexan, quá trình hydroxyl hóa được xúc tác bởi enzyme oxydaza chức năng tạo ra một rượu mạch vòng. Rượu mạch vòng sẽ bị dehydro hóa để tạo ra xeton, xeton bị oxy hóa tiếp thành lacton. Lacton sẽ bị thủy phân, nhóm hydroxyl bị oxy hóa thành một nhóm andehit và một nhóm carboxyl. Kết quả là axit dicacboxylic bị biến đổi tiếp nhờ chu trình oxy hóa. Các vi sinh vật có khả năng phát triển trên cyclohexan phải thực hiện tất cả các phản ứng trên. Tuy nhiên ta thường gặp các vi sinh vật có khả năng chuyển cyclohexan thành rượu mạch vòng nhưng không có khả năng lacton hóa và mở mạch vòng. Do vậy cơ chế cộng sinh và trao đổi chất (co- metabolism) đóng một vai trò rất quan trọng trong phân hủy sinh học các hợp hydrocarbon mạch vòng. [6]  Cơ chế phân hủy hydrocarbon thơm  Benzen Xúc tác ban đầu cho quá trình oxy hóa benzene là enzyme dioxygenaza, tức là phân tử oxy sẽ gắn trực tiếp vào carbon của vòng thơm.  Naphtalen Xúc tác đầu tiên là enzyme oxygenaza gắn phân tử oxy vào phân tử naphtalen để tạo thành cis-1,2 dihydroxyl 1,2 dihydro naphtalen, sau đó tách nước để thành 1,2-dihydroxynaphtalen. Tại đây, vòng bị cắt để tạo thành cis- hydroxyl benzan pyruvic axit, sau đó tiếp tục bị oxy hóa tạo thành salicyandehyd, salicylic axit và atechol, tiếp đó cắt các vòng khác theo hướng –octhor hay –metha phụ thuộc vào chủng vi khuẩn. Cũng có trường hợp xúc tác để oxy hóa naphtanen là enzyme monooxygenaza và cuối cùng cho ra cis-1,2 - dihydroxyl 1,2- dihydronaphtalen. Nấm mốc là nhóm vi sinh vật chiếm ưu thế về chủng loại có khả năng phân hủy naphtalen. 18
  20. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Tống Khánh Tuyền Như vậy, naphtalen dần dần sẽ chuyển hóa thành phân tử có khối lượng bé hơn nhờ vi sinh vật làm cho độ nhớt của dầu sẽ giảm đi. [8] 1.3. Tổng quan về chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt sinh học (CHĐBMSH) được tạo ra từ con đường lên men vi sinh vật. Đó là một hợp chất lưỡng tính gồm 2 phần: phần kị nước (hydrophobic moiety) và phần ưa nước (hydrophilic moiety), có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của các phân tử. Phần ưa nước thường là các nhóm: axit amin, peptit, sacarit đơn, đôi, polysacrarit. Phần kị nước là các axit béo, axit no, không no. Các CHĐBMSH có cấu tạo rất khác nhau về cấu trúc hóa học lẫn kích thước phân tử từ rất đơn giản như các axit béo đến mức phức tạp như các hợp chất polymer. Các CHĐBMSH thường tiết ra bên ngoài tế bào như các chất glucolipid, axit béo, photpholipid, polysacarit lipid, lipopetic-lipoprotein, hay chính bản thân bề mặt tế bào vi sinh vật. Ngoài đặc tính làm giảm sức căng bề mặt nó còn có đặt tính kháng sinh như chất gramicidin S hay polymicin. Các CHĐBMSH được tạo ra cả ở trên các cơ chất không tan trong nước lẫn tan trong nước lẫn tan trong nước. Nó được tạo ra do phản ứng thích nghi với môi trường không thuận lợi, độc hại và có xu hướng tạo ra nhiều trên các cơ chất không hòa tan trong nước. Các CHĐBMSH do các gen trên nhiễm sắc thể lẫn các gen ở plasmid tổng hợp và điều khiển. Các gen này dễ mất đi chức năng qua một thời gian dài do bị đột biến và chọn lọc nếu gặp môi trường không thuận lợi cho chúng biểu hiện. Điều này giải thích vì sao chúng ta bắt gặp các loài có khả năng sử dụng dầu ở cả những nơi không bị ô nhiễm dầu và khi đó hoạt tính tạo CHĐBMSH rất thấp. Các CHĐBMSH tạo ra trong suốt quá trình phát triển của vi sinh vật, sản lượng và hoạt tính về sau có thể bị giảm do môi trường 19
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược