Tendințe actuale în dezvoltarea biotehnologiilor de protecție a mediului împotriva poluării cu petrol și implementarea lor în Ucraina

Poluarea mediului a căpătat un caracter global și necesită adoptarea unor măsuri adecvate ca amploare pentru a preveni acest proces și a elimina sursele de poluare deja existente. În acest sens, dezvoltarea și aplicarea de biotehnologii fundamental noi, bazate în principal pe utilizarea metodelor microbiologice, are o relevanță deosebită pentru asigurarea siguranței mediului a întreprinderilor din complexele marine și petroliere și gaziere din Ucraina.
Cea mai promițătoare direcție în eliminarea poluării cu petrol este metoda de bioremediere, care nu are alternativă. pentru poluarea suprafețelor mari. Bioremedierea, ca metodă de refacere a solurilor contaminate cu petrol și a ecosistemelor acvatice, se bazează în primul rând pe utilizarea potențialului biochimic al microorganismelor degradante.
În ultimul deceniu, câteva zeci de medicamente au fost propuse în aceste scopuri. Cele mai cunoscute dintre ele sunt medicamentele „Putidoil”, „Oleovorin”, „Naftoks”, „Uni-rem”, „Roder”, „Centrin”, „Pseudomin”, „Destroyle”, „Micromycete”, „Leader”, „Valentis”, „Devoroil” (Rusia), „Rodobel”, „Rodobel-T” (Belarus), „Desna”, „Consorțiul de microorganisme”, „Simbinal”, „Rodex” (Ucraina). Compoziția acestor preparate include monoculturi sau asocieri a mai mult de 20 de tipuri de diferite microorganisme oxidante de ulei: bacterii, ciuperci, drojdii. Se prezintă sub formă de suspensii concentrate, paste, pulberi (cultură bacteriană liofilizată). Dezavantajele utilizării lor pentru eliminarea poluării cu hidrocarburi a corpurilor de apă, în special în larg, includ dificultatea de a crea și menține concentrația necesară de microorganisme degradante, datorită scăderii rapide a acesteia datorită schimbului de apă.
În condiții naturale, microorganismele sunt în stare imobilizată și sunt atașate de particule solide. Fixarea microorganismelor pe micro- și macroagregate este importantă, în primul rând, pentru manifestarea activității lor metabolice. Lucrând pe principiul biocatalizatorilor, celulele imobilizate prezintă o activitate metabolică ridicată fără o creștere semnificativă a biomasei celulelor libere. Prin urmare, în biotehnologiile moderne de mediu, este vorba de bacterii imobilizate care degradează hidrocarburile de ulei, cu o capacitate crescută cunoscută de a se atașa la o suprafață solidă și o colonizare mai rapidă a substraturilor în comparație cu celulele bacteriene libere care sunt utilizate pe scară largă. Aceste proprietăți ale bacteriilor imobilizate asigură introducerea lor rapidă în econichele naturale și activitate distructivă ridicată.
În prezent, celulele imobilizate ale microorganismelor sunt utilizate eficient în biotehnologiile industriale ca biocatalizatori potențial foarte activi capabili să desfășoare procese polienzimatice. Produsul acestei tehnologii este biopreparatul Econadin dezvoltat de NPP Econad, primul din CSI — sorbent și ulei destructor de hidrocarburi, bazat pe utilizarea celulelor bacteriene imobilizate. Tehnologia de fabricație a acestui medicament, bazată pe utilizarea componentelor naturale ca reactivi, asigură producerea de celule bacteriene imobilizate sub formă de bioflocuri – unul dintre tipurile de agregare celulară, care, la rândul său, poate fi fixat ferm, fără a deteriora celulele. pe suporturi – adică pe orice substrat (sol, nisip, reziduuri vegetale, minerale etc.), indiferent de porozitatea acestora. Econadin este un biofloc de bacterii Pseudomonas fluorescens (asocierea a doua tulpini) fixat pe un substrat organic – turba. Biofloc conține un anumit aport de nutrienți – minerali și organici, care contribuie la menținerea pe termen lung a viabilității bacteriilor, a activității lor fiziologice și distructive (funcționale) și la sinteza activă de către pseudomonade a unui emulgator de produse petroliere de natură exopolizaharidă. . Ca urmare, produsele petroliere emulsionate sunt mai ușor de degradat în mediul acvatic. Bioflocurile prezintă rezistență crescută la poluanți și provoacă introducerea activă a bacteriilor degradante în ecosistemele de sol și apă. În același timp, bioflocurile asigură tamponarea mediului la pH 7, ceea ce contribuie la descompunerea profundă a hidrocarburilor petroliere și a altor compuși organici.
Capacitatea de sorbție a medicamentului „Econadin” în raport cu hidrocarburile petroliere depășește absorbanții organici cunoscuți. Adsorbția uleiului pe preparat este însoțită de transformarea sa biocatalitică, în timp ce desorbția este practic absentă. Spre deosebire de preparatele bacteriene obținute prin fixarea microorganismelor pe adsorbanți neutri de origine sintetică sau minerală, Econadin este complet utilizat în mediul natural datorită purtătorului organic natural.
Peste douăzeci de ani de experiență în utilizarea tulpinilor de microorganisme destructoare de bacterii, care fac parte din „Econadin”, și-a demonstrat eficacitatea în purificarea apelor pluviale industriale din coloranți azoici organici persistenti, pesticide, agenți tensioactivi, fenoli, hidrocarburi aromatice policiclice. , formaldehidă etc.
În prezent, Econad Research and Production Enterprise continuă să dezvolte noi tipuri de adsorbanți – destructori de hidrocarburi petroliere. Deci, pe baza sorbentului domestic – perlit hidrofob expandat „Zhemchug”, a fost creat un sorbent fundamental nou, care are și o activitate distructivă pronunțată. Acest sorbent-distructor este granule de aluminosilicat cu o suprafață poroasă, tratate cu un hidrofug, iar ca început distructiv, conține bioflocuri de bacterii din genul Pseudomonas.
Evoluțiile promițătoare în noua direcție a biotehnologiilor de mediu „econadine” includ o metodă de obținere a unui bioemulgator produs de bacterii destructoare. Emulgatorul este netoxic, nu conține agenți tensioactivi sintetici și accelerează procesele de distrugere a produselor petroliere din ecosistemele acvatice nu numai prin culturi specializate de bacterii degradante introduse în rezervor, ci și de către reprezentanții microflorei native.
În plus, Econad Research and Production Enterprise a creat boom-uri speciale de biosorbție care au atât activitate de sorbție, cât și activitate distructivă în raport cu o gamă largă de produse petroliere, datorită utilizării Econadin ca umplutură. În același timp, este produsă versiunea lor simplificată – boom absorbant cu umplutură sintetică, care permite reducerea costului acestora. Boom-urile sunt concepute pentru a menține puritatea mediului apei în locurile în care este posibil să apară pelicule de petrol (în scop preventiv în zonele zăcămintelor petroliere, terminalelor petroliere, danele porturilor și șantierelor navale etc.); pentru localizarea și colectarea petrolului în cazurile de scurgeri minore (focale); pentru localizarea și colectarea petrolului în ape puțin adânci, pentru protecția litoralului de poluarea cu hidrocarburi, pentru eliminarea poluării cu hidrocarburi a zonelor marine și a apelor interioare. Pe uscat, ele sunt folosite pentru a reține scurgerile și pentru a preveni răspândirea poluării.
Accidentele pe conductele petroliere rămân o problemă semnificativă de mediu la întreprinderile complexului de combustibil și energie, din cauza uzurii, îmbătrânirii, precum și în timpul transportului petrolului și produselor petroliere prin diferite moduri de transport. Deteriorarea conductelor asociate cu legături neautorizate cauzează, de asemenea, daune semnificative asupra mediului. Măsurile pentru eliminarea unor astfel de situații de urgență ar trebui să vizeze în primul rând localizarea poluării cu petrol, împiedicând pătrunderea acesteia în apele subterane și în rezervoare. Setul de măsuri pentru refacerea acoperirii solului contaminat și a terenurilor agricole dezvoltate de CNE Econad cuprinde: localizarea poluării cu petrol, colectarea produselor petroliere comerciale, precum și a reziduurilor vegetale contaminate pentru prelucrare sau eliminare; reabilitare chimică (utilizarea mineralelor – argile bentonite, silicați cadru, nămol roșu, minereuri de bauxită) și bioremediere. Tehnologia aplicată se bazează pe utilizarea unui complex de măsuri agrotehnice (arat, aplicare de îngrășăminte minerale, irigare) și măsuri biotehnologice speciale folosind preparatul Econadin și o cultură lichidă de bacterii-destructoare a produselor petroliere. Pentru terenurile agricole, se efectuează suplimentar reabilitarea biologică (fitomeliorare).
Crearea de instalații locale de tratare și sisteme închise de alimentare cu apă bazate pe metode de curățare microbiologică, inclusiv utilizarea tehnologiilor econadin, are o importanță deosebită în reducerea nivelului de poluare a mediului cu produse petroliere și alți poluanți biorezistenți. Acestea sunt filtre Econad, bioplato, utilizarea boom-urilor de biosorbent în sistemele de cascade de iazuri de decantare. Utilizarea lor la unitățile de tratare ale întreprinderilor Karpatnaftohim (Kalush), AK Cargill (Donețk), stația de service VOLVO, parcul Pobedy, depozitul de tramvai și troleibuz (Kiev), la 5 centre de recreere din stațiunea Zatoka și altele au arătat eficiența ridicată a astfel de solutii.
Tehnologiile ecodinamice sunt utilizate pe scară largă pentru curățarea apelor din porturile Odesa, Izmail, Kerch, Reni. Ecologiștii portului maritim comercial Yuzhny au acumulat o experiență vastă, care au folosit în mod repetat și cu succes medicamentul chiar și în marea liberă.
Cu același succes, tehnologiile noastre sunt, de asemenea, utilizate pentru eliminarea consecințelor accidentelor și refacerea terenurilor și apelor interioare contaminate cu petrol de către companiile Ukrnafta, Uktransnafta, Ukrgasdobycha și altele.Dar scopul lor nu se limitează nici la aceasta. Astfel, întreprinderea ucrainean-americană Raytheon Technical Services, care a efectuat dezmembrarea bombardierelor strategice și a altor echipamente militare în cadrul programului Joint Threat Reduction, a acumulat experiență pozitivă în utilizarea medicamentului Econadin pentru a elimina tehno-mobilul. truse de prim ajutor care sunt inevitabile în timpul unor astfel de operațiuni, Econad Research and Production Enterprise a dezvoltat și producția de Econad de prim ajutor ecologic truse a început. Aceste truse mobile de prim ajutor sunt echipate cu un set de instrumente pentru colectarea rapidă a produselor petroliere vărsate de pe suprafața solului, a suprafețelor de asfalt și beton, precum și pentru prevenirea pătrunderii lor în canalizările pluviale.
În ciuda avantajelor evidente și a multor ani de experiență pozitivă în aplicarea biotehnologiilor la întreprinderile din industria petrolului, gazelor și marinei, amploarea implementării lor industriale astăzi este în mod clar insuficientă. În primul rând, aceasta se datorează lipsei documentelor interne de reglementare privind utilizarea biotehnologiilor, nivelului insuficient de pregătire a specialiștilor de mediu în această materie, finanțării absolut slabe a lucrărilor de cercetare pe această temă, atât de către instituțiile științifice ale Ministerului. de Educație din Ucraina și Academia Națională de Științe a Ucrainei și instituții departamentale de cercetare.