بیوتکنولوژی در خدمت صنعت و نفت

Honey.ChEng

عضو جدید
کاربر ممتاز
بیوتکنولوژی در خدمت صنعت و نفت


نفت خام پس از استخراج از چاه، ناخالصی های فراوانی دارد که از ارزش این طلای گرانبها می کاهد؛ از این رو باید این ناخالصی ها را با استفــاده از روش های ارزان و کـم خرج جدا کرد تا از ارزش این طلای سیاه کاسته نشود.

یکی از مواد زاید نفت خام، گوگرد (sulphure) است که کشورهای صادر کننده نفت همواره در صدد حذف آن ماده بوده اند.
وجود گوگرد در نفت و محصولات نفتی، در بیشتر موارد سبب خوردگی، همچنین آلودگی محیط زیست می شود. نفت خام ایران نزدیک به ۵/۱ درصد گوگرد دارد که پس از تقطیر، به دلیل آن که فرآورده های سبک آن کم است، این گوگرد در قیر باقی می ماند و به تصفیه قیر نیاز نیست. وجود گوگرد در فرآورده های سبک، کیفیت این فرآورده ها را پایین می آورد، اما در فرآورده های سنگین بی تاثیر است وگاه حتی کیفیت این مواد را افزایش می دهد. روش مرسوم و معمول قدیمی برای حذف ترکیبات زاید از ســوخت های فسیلی مــانند گــوگرد، نیتــروژن و ... استفــاده از هیــدروژن در پــروسه شیمیایی هیدرو دسولفوراسیون (گوگرد زدایی به وسیله هیدروژن) است.
در این روش، واکنش شیمیایی در دمای۵۰۰ - ۳۰۰ درجه سانتی گراد و در فشار بالا انجام می شود که در آن نفت خام با استفاده از هیدروژن و یک کاتالیزور که سرعت واکنش را بالا می برد، از گوگرد پاک سازی می شود. به این ترتیب که در خلال این پروسه، هیدروژن با گوگرد پیوند برقرار می کند و در نتیجه سبب جدا سازی گوگرد از نفت خام می شود. این روش بسیار گران و هزینه بر است، زیرا به ساختمان ها، تاسیسات و پالایشگاه های زیادی نیاز دارد. از سویی این پروسه انرژی بسیار زیادی مصرف می کند و به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. از دیگر پیامدهای فرعی این واکنش ها، دی اکسید کربن است که به لحاظ زیست محیطی مضر است و سبب تغییرات آب و هوایی منطقه می شود.

یک روش پیشنهادی بهترکه نخستین بار شرکتی آمریکایی آن را اجرا کرد، روشEnergy biosystem است. در این روش، برای حذف مواد زاید سوخت های فسیلی مانند نفت خام از موجودات زنده به ویژه باکتری ها استفاده می شود. این شرکت نخست دو گونه باکتری به کار گرفت که به طور طبیعی قادر به جداسازی گوگرد از نفت خام بودند. با تحقیق روی این دوگونه باکتری توانستند با استفاده از روش های مهندسی ژنتیک، ژن مسئول جداسازی گوگرد را از این باکتری جدا کنند، سپس ژن مورد نظر را درآزمایشگاه دستکاری های ژنتیکی کردند تا قابلیت حذف گوگرد از نفت خام آن افزایش یابد. سرانجام این ژن را به درون ژنوم باکتری میزبان ثانویه انتقال دادند. در نتیجه این فرآیند، باکتری ای تولید شد که قادر بود با دقت بسیار بالا گوگرد را از نفت خام جدا کند.

با گسترش مطالعات این شرکت آنها اقدام به ساخت پالایشگاه های کوچکی به نام «بی. دی. اس» (Biocatalytic desulphurization) کردند. در «بی. دی. اس» به جای استفاده از روش های شیمیایی از سیستم های بیولوژیک استفاده می شود؛ در نتیجه دیگر به دما و فشار بسیار بالا که در روش های قدیمی استفاده می شد، نیازی نمی شد. از طرفی با توجه به این که سیستم های بیولوژیک روندی طبیعی هستند، آلودگی محیط زیست را هم به دنبال ندارند. در بی. دی. اس، آنزیم های عمل کننده به وسیله میکروارگانیسم ها (باکتری ها) تولید می شود که این آنزیم ها قادر به شکستن پیوند میان گوگرد و کربن در نفت خام هستند، بدون آن که سبب تجزیه و از دست رفتن خاصیت نفت خام شوند.

این پالایشگاه های کوچک شامل ترکیبی بزرگ از کشت باکتری های مهندسی شده در آب است که همگی درون یک بیوراکتور بزرگ جای گرفته اند. بیوراکتور، در حقیقت یک تانک بزرگ است که در آن واکنش های بیوشیمیایی به وسیله میکروارگانیسم ها رخ می دهد. با رشد باکتری ها در درون این بیوراکتور، نفت خام را به این تانک می افزایند، سپس تمام این مخلوط را با اکسیژن مجاور می‌سازند. علت وجود اکسیژن این است که باکتری های مورد استفاده هوازی هستند و برای رشد و بقای خود به اکسیژن نیاز دارند تا بتوانند آنزیم ‌های مورد نیاز برای حذف گوگرد از نفت را تولید کنند. با پایان یافتن این فرایند، نفت خام تمیز و پاک، از مخلوط آب، باکتری ها و سولفور جداسازی می‌شود. پس مانده های این مخلوط دوباره تحت واکنش های بیشتر قرار می گیرد، برای مثال سولفور فوری باید از آب جدا و به ترکیبات مفید و مورد نیاز مانند سولفات سدیم یا سولفات آمونیوم تبدیل شود. دانشمندان همچنین در صدد استفاده از این فناوری برای حذف ناخالصی های دیگر نفت خام از قبیل نیتروژن و فلزات برآمده اند.

امروزه از این روش های بیولوژیک که بسیار کم خرج و ارزان است، می توان برای فرآوری نفت خام و دیگر سوخت های فسیلی استفاده و سوخت با کیفیت بالاتر به بازار جهانی عرضه کرد.
 
آخرین ویرایش:
بالا