مطالعه ی باکتری های بی هوازی هالوفیل احیا کننده نیترات مولد بیوسورفکتانت ازنفت خام ایران

مبحث حضور باكتریها در اعماق زمین در اوایل قرن 21 مطرح شد. یكی از اولین تحقیقاتی كه در مورد میكروبیولوژی اعماق زمین انجام شد منتج به جداسازی باكتریهای احیا كنندة سولفات از چاه نفت شد. باکتری های احیا کننده سولفات، اصلی ترین باکتریهایی هستند که باعث ترش و اسیدی شدن نفت شده و در نتیجه افت کیفیت نفت خام را به بار خواهند آورد. رقابت بین SRBها و باکتریهای بیهوازی احیا کننده نیترات برای کسب سوبسترای هیدروکربنی امروزه به عنوان یکی از راه­حلهای بالقوه بیوتکنولوژیک در جهت ارتقا کیفیت API نفت خام مطرح می­شود. لذا تحقیق در مورد یافتن NRBهای بومی نفت خام هر منطقه جغرافیایی تبدیل به یکی از موضوعات مورد توجه دانشمندان صنعت نفت در دهه اخیر شده است.از مهمترین ویژگیهای یک باکتری مفید در بیوتکنولوژی نفت توانایی تحمل شرایط فیزیکو شیمیایی دشوار مخزنی و تولید بیو سورفکتانت جهت افزایش دسترسی میکروبی می­باشد. لذا در این تحقیق باکتریهای بی­هوازی هالوفیل،احیاکننده نیترات و مولد بیوسورفکتانت بومی نفت خام ایران بررسی شدند.نمونه نفتهایی از برخی مخازن ایران با هدف بررسی حضور باکتریهای احیاکننده نیترات بومی مورد مطالعه قرار گرفت. تمامی کشتها به روش Hungate در ویالهای crimped seal شده و تنظیم اتمسفر بی هوازی، تحت شرایط کاملا بی هوازی در دمای 40درجه سانتیگرادصورت گرفت.در تمامی مراحل هالوفیل بودن باکتریهای جدا شده با افزودن NaClبه محیطهای کشت لحاظ شد. از محیط نوترینت براث و BSMفاقد منبع گوگردکه حاوی نفت خام استریل به عنوان تنها منبع کربن و انرژی بود، به منظور حذف SRBرقیب و غنی سازی اولیه استفاده شد. در مرحله بعد، نیترات براث برای جداسازی و خالص سازی باکتریهای هدف مورد استفاده قرار گرفت، سپس در محیط MSMتجدید کشت شد. جهت بررسی توانایی NRBهای بومی جداشده در تولید بیوسورفکتانت از محیط کشت Blood Agar ، BHIو تکنیک پخش شدن نفت بکار برده شد. در نهایت برای حصول اطمینان از اینکه باکتریهای بی هوازی جدا شده از نفت خام قطعا از ازت نفت خام برای تامین نیاز خود استفاده میکنند، تست احیای نیترات و تست NCH که جهت بررسی کاهش ازت بود، انجام گرفت.نتایج حاصل نشان داد که نفت خام ایران دارای NRB های به شدت بی هوازی هستند که علاوه بر احیا نیترات و رقابت با SRBها، می­توانند از آن به عنوان تنها منبع کربن استفاده نمایند. این باکتریها با توانایی تحمل شوری، دما و نیز تولید بیو سورفکتانت میتوانند از کاربردی ترین باکتریها در صنعت نفت در فرایندهایی مثل ارتقائ کیفیت نفت به روش بیولوژیک، کاهش آلودگیهای محیطی و یا ازدیاد برداشت میکروبی نفت (MEOR) در شرایط بیهوازی باشند، که پیشنهاد می شود کاربرد آنها در کاهش ترشی و اسیدیته نفت خام نیز بررسی شود.

فهرست مطالب

فصل اول

کلیات

1-1 مقدمه ......................... 2

2-1 پیدایش نفت .................................... 4

1-2-1 نظریه منشأ معدنی ............. 4

1-2-1 نظریه منشأ آلی ....................... 4

1-3 نفت خام ................. 5

1-4 انواع نفت خام ..................................... 5

1-5 خام برنت ................................. 6

1-6 نفت خام مارس ..................... 6

1-7 نفت خام میناس ................. 6

1-8 نفت خام موربان ....................... 7

1-9 نفت خام تاپیس ..................................... 7

1-10 اجزای نفت خام ................................. 7

1-11 خواص نفت خام ........................... 9

1-11 -1 خواص فیزیکی نفت خام .................... 9

1-11-2 شیمیایی نفت خام .......................... 10

1-12 باکتری های بی هوازی ................... 10

1-13 دسته بندی باکتری های بی هوازی ................... 11

1-13-1 باکتری های بی هوازی احیاکننده نیترات ............................... 11

1-14 اندامگان بی هوازی .............................................. 11

1-15 متابولیسم بی هوازی ....................................... 12

1-16 بیوسورفکتانت .................. 13

1-17 تعریف بیوسورفکتانت ها ............................ 13

1-18 بیوسورفکتانت ها از نظر وزن مولکولی .................................. 13

1-18-1 بیوسورفکتانت های با وزن مولکولی پایین ......................... 13

1-18-2 بیوسورفکتانت های با وزن مولکولی بالا .......................... 14

1-19 تولید بیوسورفکتانت ها .............................. 14

1-20 اثر فاکتورهای مختلف بر تولید بیوسورفکتانت ......................14

1-20-1 اثر منبع کربن بر تولید بیوسورفکتانت .............15

1-20-2 اثر منبع نیتروژن بر تولید بیوسورفکتانت ............................. 15

1-20-3 اثر فاکتورهای محیطی بر تولید بیوسورفکتانت ...................... 15

1-21 تقسیم بندی بیوسورفکتانت ها .......................... 16

1-22 انواع بیوسورفکتانت .....16

1-23 مزیت های استفاده از بیوسورفکتانت ........... 17

1-24 مزیت بیوسورفکتانت ها به سورفکتانت های شیمیایی ............ 18

1-25 کاربردهای بیوسورفکتانت ها ....................... 19

1-25-1 کاربردهای بیوسورفکتانت ها در صنعت نفت ......... 19

1-25-2 کاربردهای بیوسورفکتانت ها در صنایع غذایی ............ 20

1-26 نقش های طبیعی و فیزیولوژیکی بیوسورفکتانت ها ............. 20

1-27 افزایش سطح تماس ناحیه هیدروفوبی سوبستراها ................. 20

1-28 هالوفیل ها ............... 20

1-29 اهداف تحقیق .............. 21

1-30 سوالات تحقیق .................. 22

1-31 فرضیه های تحقیق ....... 22

 فصل دوم

پیشینه پژوهش

2-1 بیوتکنولوژی و اهمیت بیوتکنولوژی نفت ................... 24

2-2 بیوتکنولوژی در خدمت صنعت و نفت ........................ 24

2-3 استخراج نفت ......................... 26

2-4 حفر چاه .................................. 27

2-5 روش های استخراج نفت ................. 27

2-6 مزایای بیوسورفکتانت ها در استخراج نفت ثالثیه ............ 31

2-7 پیشینه تحقیق ............. 32

فصل سوم

روش کار

3-1 دستگاههای مورد استفاده .................. 39

3-2 وسایل مورد نیاز ..................... 39

3-3 مواد مورد استفاده ....................... 40

3-4 مراحل انجام آزمایش ................. 40

3-4-1 نمونه برداری .................. 41

3-4-2 غربالگری و غنی سازی بی هوازی باکتری های نفتی ........ 41

3-4-3روش تهیه لام .................... 43

3-4-4 رنگ آمیزی گرم .................. 43

3-4-5 رنگ آمیزی منفی ....................... 44

3-4-6 شناسایی و تخلیص ...................... 44

3-4-7 تست احیای نیترات ............................... 46

3-4-8 تست CHNS.................. 46

3-4-9 آزمایش های وجود بیوسورفکتانت در نمونه های آزمایش شده ......... 48

فصل چهارم

نتایج

4-1 مشاهده میکروسکوپی ........... 54

4-2 نتایج مرحله شناسایی و تخلیص ............... 54

4-3 نتایج تست احیای نیترات ........... 54

4-4 نتایج تست CHNS................ 55

4-5 نتایج آزمایش های وجود بیوسورفکتانت در نمونه های آزمایش شده ............57

فصل پنجم

بحث و نتیجه گیری

5-1 مقدمه ......... 59

5-2 بحث ..... 61

5-3 نتیجه گیری ....... 63

5-4 پیشنهادات ...... 64

پیوست الف ............ 65

منابع فارسی ......... 66

منابع لاتین ..................... 66

فهرست جداول

4-1 نمونه شاهد برای تست CHNS......................... 55

4-2 نتایج بدست آمده از نمونه محیط کشت MSMبرای تست CHNS...................... 56