Introducerea de eco-nad-biotehnologii ecologice în instalațiile de petrol și gaze. O perspectivă de viitor

Sunt oferite informații despre biopreparatul de nouă generație „Econadin” – un absorbant și destructor al hidrocarburilor petroliere, caracteristicile sale distinctive și avantajele în comparație cu alte preparate bacteriene destinate eliminării poluării cu petrol. Au fost elaborate metode metodice de utilizare a „Econadinului” în scheme complexe de eliminare a poluării cu petrol a apei și a solului. Aceste tehnologii „econadine” sunt în esență apropiate de cele naturale. Rezultatele prezentate ale utilizării lor la instalațiile de petrol și gaze indică natura prioritară a dezvoltărilor biotehnologice de mediu.
Cuvinte cheie: poluare cu petrol, biotehnologie, bacterii distructoare, tehnologii „econadine”.
Problemele de mediu asociate cu poluarea cu petrol sunt de natură geopolitică. Uleiul, care a intrat în mediu – apă, sol, îi dăunează. Alături de efectul său toxic, se înregistrează efecte mutagene și carcinogene. Acesta este motivul pentru utilizarea prioritară a biotehnologiilor ecologice în măsurile de protecție a mediului. O abordare umană a problemei protejării mediului de poluarea antropică înseamnă, în primul rând, nu numai obținerea unui efect de curățare rapidă, ci și asigurarea unei acțiuni prelungite pe termen lung pentru refacerea biocenozelor naturale. În acest aspect, biotehnologiile microbiene sunt deosebit de promițătoare.
În prima etapă, brațele, de preferință brațele de sorbție, sunt utilizate pentru a localiza contaminarea cu ulei a suprafeței. Utilizarea mijloacelor mecanice de colectare permite returnarea unei părți a uleiului în circulația mărfurilor.
Pentru absorbția (adsorbția) uleiului se folosesc diverși adsorbanți, inclusiv cei de origine naturală. Cel mai mare număr de adsorbanți din această categorie sunt produși pe bază de turbă: Pit-sorb (Canada), Fin-sorb (Marea Britanie), Elkosorb (Finlanda), Mukat-4, Lesorb (Belarus), „Sorboil” (Rusia). ). Dintre absorbanții de petrol dezvoltați în Ucraina, doar Zhemchug, perlit expandat, este produs la scară industrială. Cu toate acestea, utilizarea acestor adsorbanți nu exclude fenomenul de desorbție. Astfel de adsorbanți sunt supuși colectării și eliminării ulterioare [1].
Astăzi a devenit posibil, datorită dezvoltărilor biotehnologice direcționate, utilizarea produselor biologice de nouă generație cu activitate de sorbție și distructivă. Ele pot fi utilizate în stadiul inițial pentru a obține un efect imediat și oferă, de asemenea, o acțiune prelungită pentru refacerea instalațiilor deteriorate de ulei. Aceste medicamente includ medicamentul bacterian „Econadin” – o speranță ecologică [2,3,4].
Prin ce se deosebește Econadin de alte medicamente utilizate pentru eliminarea poluării cu petrol, ce îi determină avantajele?
În primul rând, se bazează pe utilizarea a două tulpini de Pseudomonas izolate din mediul natural – superdestructori ai hidrocarburilor petroliere, care au fost testate pentru absența proprietăților patogene și invazive, precum și activitățile genetice potențiale în sistemele de testare ale oamenilor. și culturi de celule animale. Mai mult, aceste tulpini au un set de proprietăți biologic pozitive: prezintă activitate antagonistă împotriva bacteriilor patogene și fitopatogene, vibrio cholerae [5]. De asemenea, stimulează creșterea și dezvoltarea plantelor, le măresc rezistența la temperaturi scăzute, la boli bacteriene și virale, ceea ce este important atunci când se efectuează lucrări de refacere a solului. Bacteriile din genul Pseudomonas sunt locuitori permanenți ai apelor oceanice, apelor interioare, solurilor și solurilor. Activitatea mare de oxidare a hidrocarburilor, proprietățile emulsionante ale pseudomonadelor, capacitatea de a distruge hidrocarburile, atât în condiții aerobe, cât și în condiții de deficit de oxigen, fac posibilă utilizarea celor mai active tulpini pentru combaterea poluării cu ulei a apei și a solului.
Dezvoltarea și producția „Econadin” se bazează pe utilizarea noilor biotehnologii, care vă permite să fixați (fixați) pe un substrat organic – turbă, nu celule bacteriene individuale, ci bioflocurile lor – unul dintre tipurile de agregare a celulelor microbiene. 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). Bioflocurile au o rezistență crescută la poluanți și provoacă introducerea activă a bacteriilor degradante în corpurile de apă și în alte nișe ecologice naturale. Bioflocurile asigură tamponarea mediului la pH=7, ceea ce este important pentru descompunerea stabilă în adâncime a hidrocarburilor petroliere și a altor compuși organici. Au fost stabiliți parametrii tehnologici optimi pentru obținerea unor astfel de bioflocuri de către bacteriile Pseudomonas în sisteme artificiale, similare proceselor naturale. Acest lucru ne permite să propunem conceptul că formarea de bioflocuri cu proprietățile indicate în corpurile de apă naturale poate fi considerată ca un răspuns adaptativ (ca răspuns la poluarea antropică) care vizează conservarea biocenozelor microbiene.
Medicamentul „Econadin” este un sorbent și destructor al hidrocarburilor petroliere, produs de întreprinderea de cercetare și producție „Econad” în conformitate cu Specificațiile (TU U 30171732-001-2000 Medicament bacterian „Econadin”, înregistrare în Standardul de stat la 11.09. .2000, nr. 095/004466) este o pulbere maro sau maro, dispersată, sau cu incluziuni fibroase, plutitoare, hidrofobă. Preparatul se bazează pe o asociere a 2 tulpini de Pseudomonas fluorescens, imobilizate după o tehnologie specială pe un substrat organic – turbă de sphagnum de calitate superioară. Conținutul de bacterii destructoare este de cel puțin 1×109 celule/g. Densitate în vrac de la 100 la 125 kg/m3. Capacitate de sorbție de la 1:10 la 1:50, în funcție de tipul de produse petroliere. Medicamentul „Econadin” este unul dintre primele medicamente bacteriene pentru combaterea poluării cu petrol în CSI. Capacitatea de sorbție a medicamentului „Econadin” în raport cu hidrocarburile petroliere depășește absorbanții cunoscuți. Adsorbția uleiului pe preparat este însoțită de transformare biocatalitică, desorbția fiind practic absentă. Activitatea distructivă a celulelor bacteriene imobilizate pe turbă se manifestă ca sisteme polienzimatice, asemănătoare proceselor naturale. Particulele separate ale produsului petrolier absorbit de preparat sunt apoi supraîncărcate cu reprezentanți ai microflorei native oxidante de ulei, ceea ce contribuie la biodegradarea profundă a hidrocarburilor uleioase datorită fenomenului de co-metabolism (cooxidare). 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.
Asocierea tulpinilor bacteriene multifuncționale incluse în preparat ajută la curățarea mediului nu numai de ulei, ci și de alți poluanți biorezistenți. Peste douăzeci de ani de experiență în utilizarea acestor tulpini a demonstrat eficacitatea acestora în tratarea apelor pluviale industriale din coloranți azoici organici persistenti, pesticide, agenți tensioactivi, fenoli, hidrocarburi aromatice policiclice, formaldehidă etc.
Principalele domenii de aplicare ale tehnologiilor „Econadin” și „econadină”:

• eliminarea deversărilor tehnologice (operaționale) pe apă, sol și alte suprafețe – metal, nisip, beton;
• includerea medicamentului în compoziția mediilor de filtrare a instalațiilor de tratare pentru tratarea apelor uzate uleioase și menajere (filtre, sisteme de drenaj ale bioplato);
• pentru umplerea (umplutura) brațelor de sorbție „Econad”;
• lichidarea poluării cu petrol (deversări de urgență) a zonelor marine, lacurilor, râurilor, rezervoarelor și altor corpuri de apă;
• protecția și curățarea fâșiei de coastă;
• lichidarea poluării cu petrol (deversări accidentale) pe sol (teren arabil și inconveniente).

Bioremedierea (recuperarea) solurilor și a solurilor afectate de poluarea cu petrol.
Eliminarea deversărilor tehnologice (operaționale) pe apă, sol și alte suprafețe – metal, nisip, beton. „Econadin” este ușor de utilizat, ceea ce contribuie la utilizarea sa pentru eliminarea și prevenirea deversărilor tehnologice (operaționale) pe sol și apă. În cazul vărsărilor de produse petroliere pe alte suprafețe – metal, beton, sticlă, nisip (la benzinării, flote auto din diverse industrii), medicamentul este aplicat pe suprafața contaminată într-un strat subțire și apoi, după adsorbția produse petroliere, se îndepărtează de la suprafață. Medicamentul uzat poate fi plasat într-un recipient convențional pentru eliminarea la depozitul de gunoi, deoarece eliminarea produselor petroliere are loc în condiții naturale. Econadin poate fi aplicat în prealabil pe paleți metalici plasați sub robinete unde uleiul și alte produse petroliere sunt cel mai probabil să se scurgă, de exemplu, pe navele flotei portuare sau sub robinete în atelierele de mașini, precum și în locurile destinate reparației echipamentelor. Bălțile cu pete de ulei de pe teritoriul industriilor de economisire a uleiului sunt, de asemenea, eliminate în 10-12 zile. Utilizarea „Econadin” este eficientă și în curățarea puțurilor de apă pluvială. În porturile Dunării (Reni, Izmail, Vilkovo) de mulți ani se folosește curățarea brațurilor, tratarea suprafeței contaminate cu un preparat urmat de o hidrospalare. „Econadin” este folosit și la șantierele navale din Izmail, Odesa, Ilyichevsk. Medicamentul a intrat în practică în eliminarea deversărilor pe apă în timpul bunkerării. Pesmetul Econady-new este, de asemenea, utilizat ca componentă de încărcare în diferite etape ale instalațiilor de tratare. Deci, la AK „Cargill” (Donețk) – o întreprindere americano-ucraineană pentru producția de ulei vegetal, chipsurile eco-nadine sunt utilizate ca componentă de încărcare pentru sistemele de drenaj bioplateau (etapa finală a instalațiilor de tratare biologică), „Econadin” în forma de pulbere se folosește și în etapa preliminară a tratamentului biologic – în rezervoare de stocare, pentru eliminarea peliculei de ulei. La alte facilități, includerea medicamentului „Econadin” în încărcătură a asigurat intensificarea epurării apelor uzate menajere, precum și a apelor uzate uleioase la benzinării (Centrul de cercetare „Potențial-4”; Kiev, Belgorod-Dnestrovsky). Filtrele cu chipsuri de econadină au fost folosite pentru tratarea apelor uzate de la frișca de la fabrica de cofetărie din Odesa. Toate încercările înainte de aplicarea altor metode nu au condus la rezultate pozitive, deoarece, pe lângă grăsimi, acești efluenți au avut o reacție acidă datorită conținutului ridicat de carbohidrați. Utilizarea „Econadin” în acest caz a asigurat corectarea reacției pH-ului mediului la 7 și purificarea apei uzate din grăsimi.
Astfel, „Econadin” a arătat activitate distructivă și de curățare nu numai în raport cu hidrocarburile petroliere. De asemenea, a făcut posibilă purificarea apelor uzate industriale din grăsimile vegetale și animale. După cum arată controlul microbiologic în timpul tratării apelor uleioase pe filtre cu includerea firimiturii de econadină în compoziția încărcăturii, bacteriile destructoare au devenit microfloră rezidentă nu numai în perioada de punere în funcțiune, ci și. în timpul funcţionării pe termen lung a staţiilor de epurare. Stabilitatea procesului distructiv a fost asigurată de tamponarea sistemului. Utilizarea „Econadinului” ca componentă a încărcăturii filtrului a dus la creșterea gradului de epurare a apelor uleioase, la simplificarea procesului tehnologic și la eliminarea deșeurilor secundare care trebuiau eliminate. Apa care a fost supusă epurării biologice la nivel microbiologic în funcție de tipul de mecanisme naturale a dobândit proprietăți care i-au caracterizat utilitatea biologică și adecvarea pentru deversarea în corpurile naturale de apă sau returnarea spre reutilizare [6].
Rezultatele obținute confirmă perspectivele utilizării biotehnologiei „econadine” indicate pentru epurarea în profunzime a apelor uzate uleioase, precum și a apelor uzate din producția alimentară în scheme tehnologice flexibile în combinație cu alte metode de prelucrare.
Utilizarea medicamentului „Econadin” pentru eliminarea poluării cu petrol (deversări accidentale) a zonelor marine, lacurilor, râurilor, rezervoarelor și altor corpuri de apă. „Econadin” – plutitor, hidrofob, care îi permite să fie folosit pentru a elimina poluarea cu petrol de la suprafața apei. Cu ajutorul medicamentului „Econadin” este posibil să se elimine cel mai subțire film irizat, care nu este disponibil atunci când se utilizează alte mijloace. În timpul eliminării poluării cu petrol la o serie de instalații ale complexului maritim, precum și la întreprinderile complexului de petrol și gaze, au fost elaborate câteva metode metodologice de utilizare a acestuia. Medicamentul poate fi aplicat manual pe suprafața apei contaminate sau cu ajutorul dispozitivelor speciale de pe litoral, dane. S-a acumulat experiență în utilizarea skimmerelor de ulei și a ambarcațiunilor mici (barcă, remorcher, barcă, barcă gonflabilă) pentru aplicarea medicamentului la suprafața apei. Consumul de medicament, în funcție de gradul de contaminare cu ulei a suprafeței apei, a variat între 10 mg/m2 și 10 g/m2 atunci când este utilizat în scheme complexe de tratament. Cu utilizarea independentă a medicamentului și un nivel ridicat de contaminare, consumul acestuia poate crește până la 50-100 g/m2 [7].
Efectul primar de sorbție la aplicarea medicamentului pe o suprafață de apă contaminată s-a manifestat imediat după câteva minute. Efectul suplimentar de curățare a suprafeței apei a fost înregistrat în 24-48 de ore. Capacitate de sorbție – de la 7 la 11, în funcție de tipul de produs uleios. Desorbția produselor petroliere, spre deosebire de alți adsorbanți, a fost practic absentă. Absorbția poluării cu petrol de pe preparat a determinat localizarea acestuia, ceea ce a împiedicat răspândirea în continuare a patei de petrol. După adsorbția produselor petroliere, biopreparatul „Eco-nadin” nu a necesitat colectare. Rezultatele testului au arătat că „Econadin” este activ într-o gamă largă de temperaturi și poate fi folosit în tot sezonul. Viteza de sorbție a hidrocarburilor petroliere asupra preparatului depindea de grosimea peliculei de produse petroliere, de temperatură și de durata scurgerii. Astfel, acțiunea medicamentului „Econadin” în lichidarea deversărilor de urgență de produse petroliere pe suprafața apei a făcut posibilă blocarea poluării cu petrol într-un timp scurt și a oferit, de asemenea, o acțiune prelungită suplimentară pentru refacerea biocenozelor naturale cu implicarea mecanisme de autocuratare.
Astfel, caracteristica și principalul avantaj al metodei dezvoltate pentru eliminarea poluării cu petrol a mediului acvatic folosind biopreparatul „Econadin”, în comparație cu analogii, sunt un efect ridicat de mediu și fezabilitate economică, viteza de obținere a rezultatelor, ușurința utilizare, absența proprietăților agresive. Implicarea Ministerului Situațiilor de Urgență la o serie de instalații pentru eliminarea scurgerilor de petrol de urgență a contribuit la eliminarea rapidă a poluării.
Angajații CNE „ECONAD” au participat la exercițiile internaționale comune de comandă și personal al grupului de lucru ucrainean-polonez privind eliminarea poluării de urgență cu petrol a apelor de frontieră „Mostiska-Strazhava 2002”, unde tehnologiile „econadine” pentru localizare și eliminare de poluare cu petrol au fost demonstrate corpurile de apă și sol folosind medicamentul „Econadin” și boom-urile de sorbție „Econad”.
În Kremenchug, a fost obținută prima experiență de utilizare a medicamentului „Econadin” pentru tratarea rezervoarelor de nămol. În prima etapă, s-a efectuat îndepărtarea mecanică a produselor petroliere cu aducerea grosimii stratului de tratat la 2–5 cm, în a doua etapă, preparatul a fost aplicat pe suprafața contaminată în cantitate de 125–200 g. /m2 și îngrășăminte minerale complexe. Luând în considerare rezultatele după 40-60 de zile, efectul de curățare a fost la nivelul de 75-90% din conținutul inițial de produse petroliere și a depins de grosimea stratului tratat. În hărțile care conțin reziduuri bituminizate de produse petroliere, eficiența a fost la nivelul de 25 – 30%.
Experiența pozitivă acumulată în utilizarea biopreparatului „Econadin” în arsenalul de mijloace pentru protejarea corpurilor de apă din Ucraina de poluarea cu petrol ne permite să-l recomandăm pentru implementare la scară largă. În prezent, un stoc ireductibil de medicament „Econadin” a fost creat în toate porturile Ucrainei.
Lichidarea deversărilor de urgență de produse petroliere pe sol (teren arabil și inconveniente). Bioremedierea (recuperarea) solurilor și a solurilor afectate de poluarea cu petrol. Una dintre principalele probleme de mediu la întreprinderile complexului de combustibil și energie sunt accidentele pe conductele petroliere, din cauza uzurii, îmbătrânirii acestora, precum și în timpul transportului petrolului și produselor petroliere prin diferite moduri de transport. În ultimii ani, accidentele de conducte asociate cu legături neautorizate în conductele de petrol și produse au cauzat, de asemenea, un mare rău. Uleiul și produsele petroliere, care pătrund în sol ca urmare a accidentelor, pătrund prin fisuri, capilare adânc în sol. Aderența lor ulterioară a particulelor de sol duce la umplerea porilor solului cu produse petroliere, care reprezintă 10 până la 60% din volumul solului. Un nivel ridicat de poluare a solului duce la o suprimare completă a activității microflorei, o scădere semnificativă a activității enzimelor hidrolitice și redox. Aceasta implică moartea plantelor superioare în zona inundabilă și inhibarea vegetației în zonele adiacente. Randamentele sunt în scădere pe terenurile agricole. De aceea, sarcina principală în lichidarea deversărilor accidentale pe sol este eliminarea poluării în cel mai scurt timp posibil.
Complexul de măsuri de refacere a terenurilor afectate cuprinde următoarele lucrări: localizarea poluării cu hidrocarburi; 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; pentru degradarea chimică a petrolului) și bioremediere.
Măsurile de bioremediere au fost efectuate direct la locul de contaminare. Introducerea bacteriilor destructoare în ecosistemul poluat s-a realizat prin introducerea preparatului Econadin și a unei culturi lichide de bacterii destructoare. Pentru asigurarea activității vitale a microorganismelor s-au introdus îngrășăminte cu azot-fosfor, deșeuri de producție alimentară (drojdie, berării), s-au respectat regimurile de aerare și umiditate necesare. Pentru terenurile destinate utilizării agricole s-a efectuat reabilitarea biologică (fitomeliorare), care a inclus introducerea asolamentelor, inclusiv a plantelor care au fost folosite ulterior ca îngrășământ verde; introducerea de doze crescute de îngrășăminte minerale; mulcirea. „Econadin” a stimulat microflora nativă, a contribuit la diversitatea speciilor sale în timpul refacerii biocenozelor solului.
Pentru a implementa conceptul de mai sus, CNE „Econad” a realizat:

• elaborarea unor metode metodologice de localizare a poluării cu petrol;
• studiarea posibilității de a utiliza minerale naturale din 14 zăcăminte ucrainene, deșeuri industriale pentru sorbția și detoxifierea chimică a petrolului;
• studiul caracteristicilor zonale ale profilului solului, selecția amestecurilor de iarbă și ratele lor de însămânțare pentru fitomeliorare;
• elaborarea normelor de aplicare a îngrășămintelor minerale și organice, aditivilor biogene (deșeuri din întreprinderile alimentare) pentru bioremedierea solurilor contaminate cu petrol;
• dezvoltarea tehnologiei de utilizare a preparatului bacterian „Eco-nadin” sorbent și destructor de ulei și produse petroliere pentru purificarea solului.

De la crearea și lansarea primelor loturi de Econadin, tehnologia sa de producție a suferit o serie de îmbunătățiri în ceea ce privește asigurarea unei calități superioare în ceea ce privește sorbția și activitatea distructivă, precum și standardizarea substratului purtător.
Gama de produse fabricate de NPP Econad pentru a proteja mediul împotriva poluării cu petrol, pe lângă biopreparatul Econadin, include o cultură lichidă de bacterii-distructoare de produse petroliere și boom-uri de bio-sorbție Econad [9]. Boom-urile de biosorbție „Econad” sunt realizate sub formă de secțiuni separate, din care se montează genele de până la 20 – 50 m lungime, inclusiv cele tratate cu o suspensie de microorganisme-distructoare de hidrocarburi petroliere.
Boom-urile de biosorbție „Econad” sunt destinate:

• menținerea curățeniei mediului acvatic în locurile unde este posibil să apară pelicule de petrol (în scop preventiv în zonele câmpurilor petroliere, terminalelor petroliere, danelor portuare și șantierelor navale etc.);
• ilimitarea și colectarea uleiului în caz de scurgeri minore (focale) pe orice suprafață;
• reținerea și colectarea uleiului în apă puțin adâncă (metoda cea mai preferată);
• Protecția țărmului împotriva poluării cu petrol.

Biotehnologiile dezvoltate cu utilizarea mijloacelor indicate de protecție împotriva poluării cu petrol sunt utilizate la întreprinderile complexului maritim (porturile comerciale maritime Odesa, Yuzhny, Ilyichevsk, Kerci, Izmail etc.), la întreprinderile petroliere și complex de gaze (conductele principale de petrol Pridneprovsky ale SA „Ukrtransneft”, societatea pe acțiuni de stat „Conductele principale de petrol „Druzhba”, SA „Prikarpattransnefteprodukt”, GPU „Polta-vagazdobycha”, GPU „Shebelinkagazprom”, etc.), la întreprinderi din industria chimică, alimentară și energetică (CJSC „LUKOR”, Kalush; SA „Kargill”, Donețk; CJSC „Odessa”; Kremenchug CHPP etc.).
Evoluții în perspectivă CNE „Ekonad”. Au fost primite primele loturi experimentale de bioemulgator microbian (dispersant). Dispersantul este netoxic, spre deosebire de dispersanții chimici. Acțiunea principală este de a emulsiona hidrocarburile petroliere, de a dispersa pata de petrol sub formă de picături mici, de a preveni formarea chiar și a celui mai subțire peliculă pe suprafața apei, de a reduce și, în unele cazuri, de a elimina ungerea părților laterale ale navelor, danelor, digurilor. , etc. Uleiul emulsionat sub formă de picături mici suferă distrugere nu numai de culturi specializate de bacterii destructoare (introduse în rezervor), ci devin și mai accesibile pentru utilizare de către microflora nativă, adică biocenozele naturale sunt conectate.
Utilizarea emulgatorilor microbieni va crește semnificativ eficacitatea măsurilor de eliminare a scurgerilor de petrol în corpurile naturale de apă și va contribui la prevenirea poluării zonei de coastă. Dispersanții microbieni vor fi, de asemenea, utili în eliminarea poluării solului.
Efectul de curățare obținut la utilizarea unui bioemulgator, din punct de vedere al indicatorilor chimici, biologici și temporali, îl depășește pe cel al utilizării celor mai activi dispersanți chimici. Un moment pozitiv este efectul de deodorizare.
Astfel, experiența utilizării biotehnologiilor „econadine” pentru eliminarea poluării cu petrol la instalațiile de petrol și gaze indică perspectivele dezvoltării acestei direcții.