تحسين انتاج النفط

هناك أكثر من وسيلة من الوسائل الحيوية للمساعدة في تحسين انتاج النفط منها :

استعمال الاحياء المجهرية

 واهمها البكتريا اذ تعد هي وأنزيماتهاتBT  لها القابلية على ازالة الكبريت من مركبات اواصر تؤدي الى تلوث البيئة وخاصة الجوية نتيجة لتكوين أكاسيد الكبريت وتكون السبب في المرشح الأول لتحسين عمليات الانتاج وتحسين نوعية النفط المنتج، وذلك لان الفطريات والطحالب والابتدائيات لا تسعف في هذه العمليات لأنها كبيرة الحجم وقليلة القابلية على النمو تحت ظروف متطرفة، فبعض الآبار يرتفع فيها تركيز كلوريد الصوديوم الى 8%. كما تتطرف الظروف الاخرى في الآبار لتصل درجة الحرارة الى 70 – 90م◦ لذلك يمكن استعمال الانواع المحبة للحرارة وخصوصا الاركيا المحبة لحرارة متطرفة التي تكون مثالية لهذه العمليات لان البعض منها ينمو بحرارة مثالية 80 – 110م◦ ، والبعض منها يعيش تحت ضغط 2000 – 2500 باوند / انج² وعليه تكون البكتريا تكون لا هوائية لذلك تلاؤم الظروف الموجودة في قعر البئر. اضافة الى ان للبكتريا امكانيات النمو بشكل ملائم للظروف في آبار النفط مثل البكتريا B. licheniformis يمكن ان تنتج كتلة حيوية بشكل خاص تسمى الكتلة التجارية التي تؤدي الى غلق المسامات في البئر مما يساعد في زيادة الاستخلاص.

ومن الاحياء بدائية النواة المشمولة الاحياء التي تعيش بنمط تغذية ذاتية على الكبريت او الهيدروجين وثنائي اوكسيد الكاربون بطريقة توليد الميثان. وتوجد أنواع متباينة التغذية التي تنمو على المواد العضوية وتحصل على الطاقة من تنفس الكبريتات او التخمر اللاهوائي. كما ان العديد من البكتريا تنتج المشتتات الحيوية والمكوثرات الخارجية التي تساهم في استخلاص النفط الخام، اضافة الى امكانيات اخرى يمكن ملاحظتها من الجدول (1)

جدول 1 : المنتجات الميكروبية المختلفة المستعملة في استخلاص واسترجاع النفط

استعمال الانزيمات

يمكن استعمال عدد من الانزيمات في الصناعات النفطية وذلك لان الانزيمات تتميز بتخصص عالي Regiospecificity , Stereospecificity لإنتاج مركبات نقية، كذلك يمكن للبعض منها العمل في أطوار لا مائية والذي يزيد من مدى مواد الأساس التي تعمل عليها وخاصة مركبات النفط الكارهة للماء. كل هذه الأسباب شجعت استعمالها في صناعات النفط.

ومن الانزيمات المستعملة Cyt.P₄₅₀ – dependent monooxygenases , Lipooxygeneases , Dioxygenases وإنزيمات تحليل البيروكسيد. ومن الأمثلة (NDO) Naphthalene dioxygenase يمكن ان يشارك في العديد من عمليات الاكسدة ونظرا لوسع مدى مواد الاساس التي يعمل عليها فهو يستعمل في انتاج Chiral petrochemicals وهي طلائع لإنتاج مواد ذات فعالية حيوية.

وتساعد هندسة البروتينات وتوفر امكانيات تحوير الانزيمات لجعلها ملائمة للعمل تحت ظروف مختلفة خاصة بالنسبة للأنزيمات التي تفرز الى خارج الخلايا مما شجع على ادخالها الى الصناعات النفطية، اذ ان اجراء التغييرات الهندسية عليها ترمي الى اضفاء الثباتية الحرارية وتحرير مدى تخصصها للمواد التي تعمل عليها وذلك اما باستبدال وحدة إنزيمية فرعية او ازالتها او التلاعب بالحوامض الامينية في الواقع الفعالة للأنزيمات لزيادة سرعة التفاعلات خاصة وان التفاعلات الانزيمية في الأوساط اللامائية تكون بطيئة مقارنة بالأوساط المائية وهو ما حد من استعمالها في الصناعات المعتمدة على المواد الكارهة للماء (الهايدروكاربونات).

المشتتات والمكوثرات الحيوية

هناك بعض المواصفات لهذه المواد التي يجب ان تتصف بها لتلائم الصناعات النفطية ومنها :

• ان تكون ذات ثباتية عالية لقوى القص.
• ان تكون محاليلها ذات لزوجة عالية، وان تكون اللزوجة ثابتة على مدى واسع من الارقام الهيدروجينية والحرارة والضغط.
• ان تكون مقاومة لعمليات التحلل الحيوي التي تحصل في بيئة البئر.

وأهم المستحلبات او المشتتات الحيوية التي تنتجها الاحياء المستعملة في مجالات الصناعات النفطية موضح بعضها في الجدول (2)

جدول 2 : اهم المشتتات الحيوية المستعملة في الصناعات النفطية

ان تقليل لزوجة النفط الخام يسهل من ضخه الى مسافات طويلة. وتقل لزوجة النفط الخام بواسطة الحوامض العضوية الناتجة من التخمرات ولكن هذه تؤثر على نضوحيه جدران البئر. اما المشتتات الحيوية فهي تساعد في استحلاب النفط وفك ارتباط اغشيته من الصخور وبالتالي المساعدة في زيادة كفاءة الاستخلاص فمثلا Emulsan يمكن ان يقلل من لزوجة النفط الثقيل من 200000 سنتي بويز (cp) الى 100 مما يسهل ضخه الى مسافات بعيدة. وعند اختيار المشتتات سواء الكيماوية او الحيوية لابد ان تكون ضمن مواصفات محددة :

• نوعية الشحنة اذ توجد مشتتات لا أيونية وأخرى سالبة او موجبة ولذا تنتخب وفق النظام الذي ستستعمل فيه.
• تحديد مقياس محبة الدهون والذي يتم من قياس التوازن المحب للماء والكاره للماء (HLB) Hydrophile - Lipophile Balance ، فالمشتتات ذات التوازن بين 3 – 6 تكون مستحلبات ينتشر فيها الماء في الزيت، اما القيم بين 8 – 15 فهي تكون مستحلبات للزيت في الماء.
• تحديد CMC وهو التركيز الحرج الذي يصل فيه الشد السطحي الى أوطأ نقطة وتتكون الفتيتات Micelle.

ويجب مراعاة ان اضافة المشتتات لا يؤدي دائماً الى نتائج ايجابية وذلك لأن :

• قد تكون المشتتات المضافة خاصة عند التراكيز العالية سامة للخلايا.
• قد تقوم الاحياء باستهلاك المشتتات تاركة المواد الهيدروكربونية.
• يمكن ان تتداخل المشتتات مع وظائف الأغشية الخلوية مؤدية الى عرقلة قبط المواد.
• قد تقلل من الجاهزية الحيوية لفتيتات الهايدروكاربونات المتكونة.

لذلك هناك حدود مثالية للمشتتات المستعملة لإزالة ملوثات التربة 1-2% ، التي تختلف عن الانظمة المائية التي تكون التراكيز الملائمة لها 0.1 – 0.2 % ، لان المضافة الى التربة تتعرض الى عمليات امتزاز على سطوح حبيبات التربة. وأفضل المشتتات التي وجدت تطبيقات عملية جيدة في الحقل هي التي يكون لها توازن صفة كراهية ومحبة الماء بحدود 13 . ومن فهم دور المشتتات الحيوية يمكن استعمال الهندسة الوراثية لانتاج مشتتات ملائمة لكل حالة في معالجة التلوث النفطي.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .

مواضيع ذات صلة

أمثلة على الاحياء المهندسة وراثيا المستعملة

عدم كفاءة الاحياء المهندسة وراثيا

اطلاق الاحياء المهندسة وراثيا الى البيئة

بكتريا Deinococcus geothermalis

مظاهر خاصة بالبكتريا المقاومة للإشعاع

مسارات نقل الاشارات للبكتيريا المقاومة للإشعاع

استجابة البكتيريا المقامة للإشعاع للاجهادات

أنظمة ومسارات اصلاح DNA للبكتيريا المقاومة للإشعاع

تركيب الجينوم للبكتيريا المقاومة للإشعاع

انظمة الترجمة والتضاعف للبكتيريا المقامة للإشعاع

المسارات الايضية للبكتريا المقاومة للإشعاع

التلوث الاشعاعي