Съвременни тенденции в развитието на биотехнологиите за защита на околната среда от замърсяване с нефт и прилагането им в Украйна

Замърсяването на околната среда придоби глобален характер и изисква приемането на адекватни по мащаб мерки за предотвратяване на този процес и премахване на вече съществуващи източници на замърсяване. В тази връзка разработването и прилагането на принципно нови биотехнологии, основаващи се предимно на използването на микробиологични методи, е от особено значение за осигуряване на екологичната безопасност на предприятията от морския и нефтения и газовия комплекс на Украйна.
Най-обещаващата посока в елиминирането на нефтеното замърсяване е методът за биоремедиация, който няма алтернатива за замърсяване на големи площи. Биоремедиацията, като метод за възстановяване на замърсени с нефт почви и водни екосистеми, се основава предимно на използването на биохимичния потенциал на разграждащите се микроорганизми.
През последното десетилетие за тези цели бяха предложени няколко десетки лекарства. Най-известните от тях са лекарствата „Putidoil“, „Oleovorin“, „Naftoks“, „Uni-rem“, „Roder“, „Centrin“, „Pseudomin“, „Destroyle“, „Micromycete“, „Leader“, „Валентис“, „Деворойл“ (Русия), „Родобел“, „Родобел-Т“ (Беларус), „Десна“, „Консорциум микроорганизми“, „Симбинал“, „Родекс“ (Украйна). Съставът на тези препарати включва монокултури или асоциации на повече от 20 вида различни маслоокисляващи микроорганизми: бактерии, гъбички, дрожди. Те се предлагат под формата на концентрирани суспензии, пасти, прахове (лиофилизирана бактериална култура). Недостатъците на тяхното използване за елиминиране на замърсяването с нефт на водни обекти, особено в открито море, включват трудността за създаване и поддържане на необходимата концентрация на разграждащи се микроорганизми, поради бързото им намаляване поради обмен на вода.
В естествени условия микроорганизмите са в неподвижно състояние и са прикрепени към твърди частици. Фиксирането на микроорганизмите върху микро- и макроагрегатите е важно преди всичко за проявата на тяхната метаболитна активност. Работейки на принципа на биокатализаторите, имобилизираните клетки проявяват висока метаболитна активност без значително увеличение на биомасата на свободните клетки. Следователно, в съвременните екологични биотехнологии широко използвани са имобилизирани въглеводородно разграждащи масло бактерии с известна повишена способност за прикрепване към твърда повърхност и по-бърза колонизация на субстрати в сравнение със свободните бактериални клетки. Тези свойства на имобилизираните бактерии осигуряват бързото им навлизане в естествените еконики и висока разрушителна активност.
Понастоящем имобилизирани клетки от микроорганизми се използват ефективно в промишлените биотехнологии като потенциално силно активни биокатализатори, способни да извършват полиензимни процеси. Продуктът на тази технология е биопрепаратът Econadin, разработен от NPP Econad, първият в ОНД — сорбент и въглеводородно деструкторно масло, базирано на използването на имобилизирани бактериални клетки. Производствената технология на това лекарство, базирана на използването на естествени компоненти като реагенти, осигурява производството на имобилизирани бактериални клетки под формата на биофлоки – един от видовете клетъчна агрегация, която от своя страна може да бъде здраво фиксирана, без да уврежда клетките върху носители – т.е. върху всякакви основи (почва, пясък, растителни остатъци, минерали и др.), независимо от тяхната порьозност. Еконадин е биофлок от бактерии Pseudomonas fluorescens (асоциация от два щама), фиксирани върху органичен субстрат – торф. Biofloc съдържа определен запас от хранителни вещества – минерални и органични, което допринася за дългосрочното поддържане на жизнеспособността на бактериите, тяхната физиологична и разрушителна (функционална) активност и активния синтез от псевдомонади на емулгатор на маслени продукти с екзополизахаридна природа . В резултат на това емулгираните петролни продукти се разграждат по-лесно във водна среда. Bioflocs проявяват повишена устойчивост на замърсители и предизвикват активно въвеждане на разграждащи се бактерии в почвата и водните екосистеми. В същото време биофлоците осигуряват буфериране на средата при pH 7, което допринася за дълбокото разлагане на маслените въглеводороди и други органични съединения.
Сорбционният капацитет на лекарството „Econadin“ по отношение на нефтените въглеводороди надвишава известните органични сорбенти. Адсорбцията на маслото върху препарата е придружена от неговата биокаталитична трансформация, докато десорбция практически липсва. За разлика от бактериалните препарати, получени чрез фиксиране на микроорганизми върху неутрални сорбенти от синтетичен или минерален произход, Econadin се използва напълно в естествена среда поради естествения органичен носител.
Повече от двадесет години опит в използването на щамове микроорганизми на бактерии деструктори, които са част от „Econadin“, показа тяхната ефективност при пречистване на промишлени дъждовни води от устойчиви органични азобагрила, пестициди, повърхностноактивни вещества, феноли, полициклични ароматни въглеводороди , формалдехид и др.
В момента Научно-производственото предприятие Еконад продължава да разработва нови видове сорбенти – деструктори на нефтени въглеводороди. И така, на базата на домашния сорбент – експандиран хидрофобизиран перлит „Жемчуг“, е създаден принципно нов сорбент, който също има подчертана разрушителна активност. Този сорбент-деструктор е алумосиликатни гранули с пореста повърхност, обработени с водоотблъскващо средство и като разрушително начало съдържа биофлоци от бактерии от рода Pseudomonas.
Обещаващите разработки в новото направление на екологичните биотехнологии „еконадин“ включват метод за получаване на биоемулгатор, произведен от бактерии деструктори. Емулгаторът е нетоксичен, не съдържа синтетични повърхностно активни вещества и ускорява процесите на разрушаване на нефтопродуктите във водните екосистеми не само от специализирани култури от разграждащи се бактерии, въведени в резервоара, но и от представители на местната микрофлора.
В допълнение, Econad Research and Production Enterprise създаде специални биосорбционни стрели, които имат както сорбционна, така и разрушителна активност по отношение на широка гама от петролни продукти, поради използването на Econadin като пълнител. В същото време се произвежда техният опростен вариант – сорбентни щанги със синтетичен пълнител, който позволява намаляване на разходите им. Бонове са предназначени да поддържат чистотата на водната среда на места, където е вероятно да се появят нефтени филми (за превантивни цели в районите на нефтени полета, петролни терминали, кейове на пристанища и корабостроителници и др.); за локализиране и събиране на нефт при малки (огнищни) разливи; за локализиране и събиране на нефт в плитки води, за защита на бреговата линия от замърсяване с нефт, за премахване на замърсяването с нефт на морските зони и вътрешните води. На сушата те се използват за задържане на разливи и предотвратяване на разпространението на замърсяване.
Авариите на нефтопроводите остават значителен екологичен проблем в предприятията от горивно-енергийния комплекс, поради тяхното износване, стареене, както и по време на транспортирането на нефт и нефтопродукти с различни видове транспорт. Повредите на тръбопроводите, свързани с неоторизирано свързване, също причиняват значителни щети на околната среда. Мерките за премахване на такива извънредни ситуации трябва да бъдат насочени преди всичко към локализиране на замърсяването с нефт, предотвратявайки проникването му в подпочвените води и резервоари. Комплексът от мерки за възстановяване на замърсената почвена покривка и земеделски земи, разработен от АЕЦ Еконад, включва: локализиране на нефтени замърсявания, събиране на търговски нефтопродукти, както и замърсени растителни остатъци за преработка или обезвреждане; химическа регенерация (използване на минерали – бентонитови глини, рамкови силикати, червена кал, бокситни руди) и биоремедиация. Прилаганата технология се основава на използването на комплекс от агротехнически мерки (оран, прилагане на минерални торове, напояване) и специални биотехнологични мерки с помощта на препарата Еконадин и течна култура от бактерии-деструктори на нефтопродукти. За земеделските земи допълнително се извършва биологична рекултивация (фитомелиорация).
Създаването на локални пречиствателни съоръжения и затворени системи за водоснабдяване, базирани на методи за микробиологично почистване, включително използването на еконадинови технологии, е от голямо значение за намаляване на нивото на замърсяване на околната среда с нефтопродукти и други биоустойчиви замърсители. Това са филтри Econad, bioplato, използването на биосорбентни щанги в системи от каскадни езера за утаяване. Използването им в пречиствателните съоръжения на предприятията Karpatnaftohim (Калуш), AK Cargill (Донецк), бензиностанция VOLVO, парк Победи, трамвайно и тролейбусно депо (Киев), в 5 центрове за отдих на курорта Затока и други показа висока ефективност на такива решения.
Екодинамичните технологии се използват широко за почистване на водите на пристанищата Одеса, Измаил, Керч, Рени. Богат опит е натрупан от еколозите на търговското морско пристанище Южни, които многократно и успешно са използвали лекарството дори в открито море.
Със същия успех нашите технологии се използват и за отстраняване на последствията от аварии и възстановяване на замърсени с нефт земи и вътрешни водоеми от компаниите Укрнафта, Укртранснафта, Укргаздобыча и др., но техният обхват също не се ограничава до това. По този начин украинско-американското предприятие Raytheon Technical Services, което извърши демонтажа на стратегически бомбардировачи и друга военна техника в рамките на съвместната програма за намаляване на заплахата, натрупа положителен опит в използването на лекарството Econadin за ликвидиране на техномобила комплекти за първа помощ, които са неизбежни по време на подобни операции, Научно-производственото предприятие Еконад разработи и произвежда екологична първа помощ Еконад комплекти започна. Тези мобилни комплекти за първа помощ са оборудвани с набор от инструменти за бързо събиране на разлети нефтопродукти от повърхността на почвата, асфалтови и бетонни повърхности, както и за предотвратяване на навлизането им в дъждовна канализация.
Въпреки очевидните предимства и дългогодишния положителен опит в прилагането на биотехнологии в предприятията от нефтената, газовата и морската промишленост, мащабът на тяхното индустриално внедряване днес е очевидно недостатъчен. На първо място, това се дължи на липсата на вътрешни регулаторни документи относно използването на биотехнологии, недостатъчното ниво на подготовка на специалисти по околната среда по този въпрос, абсолютно слабото финансиране на изследователската работа по този въпрос, както от научните институции на министерството, на образованието на Украйна и Националната академия на науките на Украйна и ведомствени изследователски институции.