Сучасні тенденції в розвитку біотехнологій захисту довкілля від нафтового забруднення та їх реалізація в Україні

Забруднення навколишнього середовища набуло глобального характеру і потребує вжиття адекватних за масштабами заходів для запобігання цьому процесу та ліквідації вже існуючих вогнищ забруднення. У зв’язку з цим особливої актуальності для забезпечення екологічної безпеки підприємств морегосподарського та нафтогазового комплексів України набуває розробка та застосування принципово нових біотехнологій, заснованих насамперед на використанні мікробіологічних методів.
Найбільш перспективним напрямом у ліквідації нафтового забруднення є метод біоремедіації, який не має альтернативи при великих площах. забруднення. Біоремедіація, як метод відновлення забруднених нафтою ґрунтів та водних екосистем, заснована насамперед на використанні біохімічного потенціалу мікроорганізмів-деструкторів.
В останнє десятиліття для цього запропоновано кілька десятків препаратів. Найбільш відомими з них є препарати “Путидойл”, “Олеоворін”, “Нафтокс”, “Uni-rem”, “Родер”, “Центрін”, “Псевдомін”, “Дестройл”, “Мікроміцет”, “Лідер”, “Валентіс” », «Деворойл» (Росія), «Родобіл», «Родобел-Т» (Білорусь), «Десна», «Консорціум мікроорганізмів», «Simbinal», «Родекс» (Україна). До складу цих препаратів входять монокультури чи асоціації понад 20 видів різних нафтоокисних мікроорганізмів: бактерій, грибів, дріжджів. Вони представлені у вигляді концентрованих суспензій, паст, порошків (ліофілізованої бактеріальної культури). До недоліків їх використання для ліквідації нафтозабруднення водойм, особливо у відкритому морі, належить проблематичність створення та підтримки необхідної концентрації мікроорганізмів-деструкторів, через її швидке зниження, обумовлене водообміном.
У природних умовах мікроорганізми знаходяться в іммобілізованому стані та прикріплені до твердих частинок. Закріплення мікроорганізмів на мікро- та макроагрегатах має важливе значення насамперед для прояву їх метаболічної активності. Працюючи за принципом біокаталізаторів, іммобілізовані клітини виявляють високу метаболічну активність без значного приросту біомаси вільних клітин. Тому в сучасних природоохоронних біотехнологіях широко використовуються саме іммобілізовані бактерії-деструктори вуглеводнів нафти із свідомо підвищеною здатністю до прикріплення до твердої поверхні та швидшої колонізації субстратів порівняно з вільними клітинами бактерій. Ці властивості іммобілізованих бактерій забезпечують їх швидку інтродукцію в природні еконіші та високу деструктивну активність.
В даний час іммобілізовані клітини мікроорганізмів ефективно використовуються у промислових біотехнологіях як потенційно високоактивні біокаталізатори, здатні здійснювати поліферментні процеси. Продуктом такої технології є розроблений НВП «Еконад», перший в СНД біопрепарат «Еконадін» — сорбент і деструктор вуглеводів нафти, заснований на використанні іммобілізованих клітин бактерій. Технологія виготовлення цього препарату, заснована на використанні як реагентів природних компонентів, забезпечує одержання іммобілізованих клітин бактерій у вигляді біофлоків – одного з видів агрегації клітин, які у свою чергу можуть міцно фіксуватися без пошкодження клітин на носіях – тобто на будь-яких субстратах. (Ґрунт, пісок, рослинні залишки, мінерали та ін.), незалежно від їх пористості. Препарат «Еконадин» є біофлоками бактерій Pseudomonas fluorescens (асоціація двох штамів), фіксовані на органічному субстраті – торфі. У біофлоці міститься певний запас поживних речовин – мінеральних та органічних, що сприяє тривалій підтримці життєздатності бактерій, їх фізіологічній та деструктивній (функціональній) активності та активному синтезу псевдомонадами емульгатора нафтопродуктів екзополісахаридної природи. Внаслідок цього емульговані нафтопродукти легше піддаються деструкції у водному середовищі. Біофлоки виявляють підвищену стійкість до забруднюючих речовин та зумовлюють активну інтродукцію бактерій-деструкторів у ґрунтові та водні екосистеми. При цьому біофлоки забезпечують буферність середовища на рН 7, що сприяє глибокому розпаду вуглеводнів нафти та інших органічних сполук.
Сорбційна здатність препарату «Еконадін» щодо вуглеводнів нафти перевищує відомі органічні сорбенти. Адсорбція нафти на препараті супроводжується її біокаталітичною трансформацією, десорбція практично відсутня. На відміну від бактеріальних препаратів, отриманих за допомогою закріплення мікроорганізмів на нейтральних сорбентах синтетичного або мінерального походження, “Еконадин” повністю утилізується в природному середовищі за рахунок природного органічного носія.
Більш ніж двадцятирічний досвід використання штамів мікроорганізмів бактерій деструкторів, що входять до складу «Еконадіна», показав їхню ефективність при очищенні промливних стоків від стійких органічних азобарвників, пестицидів, СПАВ, фенолів, поліциклічних ароматичних вуглеводнів, формальдегіду та ін.
Нині НВП «Еконад» продовжує розробку нових типів сорбентів – деструкторів вуглеводнів нафти. Так, на основі вітчизняного сорбенту — спученого гідрофобізованого перліту «Перли» було створено принципово новий сорбент, який має також виражену деструктивну активність. Цей сорбент-деструктор є гранули алюмосилікатів з пористою поверхнею, оброблені гідрофобізатором, а в якості деструктивного початку він містить біофлоки бактерій роду Pseudomonas.
До перспективних розробок нового напряму «еконадинових» природоохоронних біотехнологій відноситься спосіб отримання біоемульгатора, що продукується бактеріями-деструкторами. Емульгатор нетоксичний, не містить синтетичних поверхнево-активних речовин та прискорює процеси деструкції нафтопродуктів у водних екосистемах не лише спеціалізованими культурами бактерій-деструкторів, інтродукованих у водойму, а й представниками аборигенної мікрофлори.
Крім цього, НВП «Еконад» створено спеціальні біосорбційні бони, які мають як сорбційну, так і деструктивну активність щодо широкого спектру нафтопродуктів, за рахунок застосування як наповнювач препарату «Еконадін». Разом з тим, виробляється їх спрощений варіант – сорбуючі бони із синтетичним наповнювачем, що дозволяє суттєво знизити їхню вартість. Бони призначені підтримки чистоти водного середовища у місцях ймовірної появи нафтових плівок (у превентивних цілях у районах нафтопромислів, нафтотерміналів, причалів портів і судноремонтних заводів та інших.); для локалізації та збору нафти у випадках незначних (осередкових) розливів; для локалізації та збору нафти на мілководді, для захисту берегової лінії від забруднення нафтою, для ліквідації нафтового забруднення морських акваторій та внутрішніх водойм. На суші вони використовуються для локалізації розливів та запобігання поширенню забруднення.
Істотною екологічною проблемою на підприємствах паливно-енергетичного комплексу залишаються аварії на нафтопроводах у зв’язку з їх зносом, старінням, а також при перевезеннях нафти та нафтопродуктів різними видами транспорту. Значних екологічних збитків завдають також пошкодження трубопроводів, пов’язані з несанкціонованими врізками. Заходи щодо ліквідації таких аварійних ситуацій в першу чергу повинні бути спрямовані на локалізацію нафтового забруднення, запобігання його проникненню в підґрунтові води та водойми. Розроблений НВП «Еконад» комплекс заходів щодо відновлення забрудненого ґрунтового покриву та сільськогосподарських земель включає: локалізацію нафтового забруднення, збирання товарних нафтопродуктів, а також забруднених рослинних залишків для переробки чи утилізації; хімічну меліорацію (застосування мінералів – бентонітових глин, каркасних силікатів, червоного шламу, бокситових руд) та біоремедіацію. Застосовувана технологія заснована на застосуванні комплексу агротехнічних заходів (оранка, внесення мінеральних добрив, зрошення) та спеціальних біотехнологічних заходів з використанням препарату «Еконадін» та рідкої культури бактерій-деструкторів нафтопродуктів. Для сільськогосподарських земель додатково проводиться біологічна рекультивація (фітомеліорація).
Важливе значення у зниженні рівня забруднення природного середовища нафтопродуктами та іншими біорезистентними поллютантами має створення локальних очисних споруд та замкнутих систем водопостачання, що ґрунтуються на мікробіологічних методах очищення, у тому числі з використанням еконадинових технологій. Це фільтри «Еконад», біоплато, застосування біосорбуючих бонів у системах каскадів ставків-відстійників. Використання на очисних спорудах підприємств «Карпатнафтохім» (м. Калуш), АК «Каргілл» (м. Донецьк), СТО «VOLVO», парку «Перемоги», трамвайно-тролейбусного депо (м. Київ), на 5 базах відпочинку курорту Затока та ін, показало високу ефективність таких рішень.
Еконадинові технології широко використовуються для очищення акваторій портів Одеса, Ізмаїл, Керч, Рені. Великий досвід нагромаджено фахівцями-екологами морського торговельного порту Південний, які неодноразово й з успіхом застосовували препарат навіть у відкритому морі.
З рівним успіхом наші технології застосовуються і для ліквідації наслідків аварій та відновлення нафтозабруднених земель та внутрішніх водойм компаніями «Укрнафта», «Уктранснафта», «Укргазвидобування» та ін. Але й цим сфера їх застосування не обмежується. Так, Українсько-Американським підприємством «Рейтеон текнікал сервісез», що проводило в рамках програми «Спільне скорочення загрози», демонтаж стратегічних бомбардувальників та іншої військової техніки накопичено позитивний досвід застосування препарату «Еконадин» для усунення неминучих при таких операціях техномобільні аптечкифтепродукти, НВП розпочато випуск екологічних аптечок «Еконад». Ці мобільні аптечки забезпечені набором засобів для швидкого збору нафтопродуктів, що пролилися, з поверхні грунту, асфальту і бетонних поверхонь, а також для запобігання їх потраплянню в зливову каналізацію.
Незважаючи на явні переваги та багаторічний позитивний досвід застосування біотехнологій на підприємствах нафтогазового, морегосподарського комплексів, масштаби їх промислового впровадження на сьогодні явно недостатні. Насамперед це пов’язано з відсутністю вітчизняних нормативних документів щодо використання біотехнологій, недостатнім рівнем підготовки у цьому питанні фахівців-екологів, зовсім мізерним фінансуванням науково-дослідних робіт з цієї проблематики, як науковими установами Міносвіти України та НАН України, так і відомчими науково-дослідними установами.