Внедрение природоохранных эконад-биотехнологий на объектах нефтегазового комплекса. Перспектива будущего

Приведены сведения о биопрепарате нового поколения “Эконадин” -, сорбенте и деструкторе углеводородов нефти, его отличительных особенностях и преимуществах по сравнению с другими бактериальными препаратами, предназначеными для ликвидации нефтяного загрязнения. Разработаны методические приемы использования “Эконадина” в комплексных схемах ликвидации нефтяного загрязнения воды и почвы. Указанные “эконадиновые” технологии по сути своей приближаются к природным. Приведенные результаты их использования на объектах нефтегазового комплекса сви-детельствуют о приоритетном характере природоохранных биотехнологических разработок.
Ключевые слова: нефтяное загрязнение, биотехнология, бактерии-деструкторы, “эконадиновые” технологии.
Экологические проблемы, связанные с нефтяным загрязнением, носят геополитический характер. Нефть, попав в окружающую среду – воду, почву, причиняет ей вред. Наряду с её токсическим действием регистрируется мута-генный и канцерогенный эффекты. Это является обоснованием к первоочеред-ному использованию в природоохранных мероприятиях экологически чистых биотехнологий. Гуманный подход к проблеме защиты окружающей среды от антропогенного загрязнения означает, прежде всего, не только достижение быстрого очищающего эффекта, но и обеспечение длительного пролонгиро-ванного действия по восстановлению природных биоценозов. В этом аспекте особенно перспективны микробные биотехнологии.
На первом этапе для локализации нефтяного загрязнения поверхности используют боны, предпочтительно, сорбционные. Применение средств меха-нического сбора позволяет часть нефти вернуть в товарный оборот.
Для поглощения (адсорбции) нефти используют различные сорбенты, в том числе природного происхождения. Наибольшее количество сорбентов этой категории производится на основе торфа: «Пит-сорб» (Канада), «Фин-сорб» (Великобритания), «Элькосорб» (Финляндия), «Мукат-4», «Лесорб» (Белорус-сия), «Сорбойл» (Россия). Из разрабатываемых на Украине сорбентов нефти в промышленных объемах выпускается только «Жемчуг» — вспученный перлит. Однако, использование указанных сорбентов не исключает явления десорбции. Такие сорбенты подлежат сбору и последующей утилизации [1].
Сегодня стало возможным, благодаря направленным биотехнологиче-ским разработкам, использовать биопрепараты нового поколения, обладаю-щие сорбционной и деструктивной активностью. Они могут быть использованы на начальном этапе для получения немедленного эффекта и они же обеспечи-вают пролонгированное действие по восстановлению пострадавших от нефтя-ного загрязнения объектов. К таким препаратам относится бактериальный пре-парат «Эконадин» — экологическая надежда [2,3,4].
Чем же отличается «Эконадин» от других препаратов применяемых для ликвидации нефтяного загрязнения, что обуславливает его преимущества?
Прежде всего, он основан на использовании выделенных из природной среды двух штаммов псевдомонад – супердеструкторов углеводородов нефти, которые прошли проверку на отсутствие патогенных и инвазивных свойств, а также потенциальной генетической активности в тест-системах культур клеток человека и животных. Более того, указанные штаммы обладают набором био-логически позитивных свойств: проявляют антагонистическую активность к патогенным и фитопатогенным бактериям, холерным вибрионам [5]. Они же стимулируют рост и развитие растений, повышают их устойчивость к низким температурам, к бактериальным и вирусным заболеваниям, что важно при проведении работ по рекультивации почв. Бактерии рода Pseudomonas явля-ются постоянными обитателями вод океана, внутренних вод, почв и грунтов. Высокая углеводородокисляющая активность, эмульгирующие свойства псев-домонад, способность разрушать углеводороды, как в аэробных условиях, так и в условиях дефицита кислорода, позволяет использовать наиболее активные штаммы для борьбы с нефтяным загрязнением воды и почвы.
Разработка и производство «Эконадина» основано на использовании но-вой биотехнологии, которая позволяет фиксировать (закреплять) на органиче-ском субстрате – торфе, не отдельные клетки бактерий, а их биофлоки — один из видов агрегации микробных клеток.В биофлоке концентрируется определен-ный запас питательных веществ – минеральных и органических, что способ-ствует длительному поддержанию жизнеспособности бактерий, их физиологи-ческой и деструктивной (функциональной) активности. Биофлоки обладают по-вышенной устойчивостью к загрязняющим веществам и обуславливают актив-ную интродукцию бактерий-деструкторов в водоемы и в другие природные экологические ниши. Биофлоки обеспечивают буферность среды на уровне рН=7, что важно для прохождения стабильного глубокого распада углеводо-родов нефти и других органических соединений. Отработаны оптимальные технологические параметры получения таких биофлоков бактериями рода Pseudomonas в искусственных системах, подобно природным процессам. Это позволяет выдвинуть концепцию, что образование биофлоков с указанными свойствами в природных водоемах можно рассматривать, как адаптивную ре-акцию (в ответ на антропогенное загрязнение), направленную на сохранение микробных биоценозов.
Препарат «Эконадин» — сорбент и деструктор углеводородов нефти, производимый научно-производственным предприятием «Эконад» в соответс-твии с Техническими условиями (ТУ У 30171732-001-2000 Препарат бактериа-льный «Эконадин», регистрация в Госстандарте 11.09.2000, № 095/004466) представляет собой порошок бурого или коричневого цвета, дисперсный, ли-бо с волокнистыми включениями, плавучий, гидрофобный. В основе препарата ассоциация 2 штаммов Pseudomonas fluorescens, иммобилизованных по специ-альной технологии на органическом субстрате – высокосортном сфагновом торфе. Содержание бактерий деструкторов составляет не менее 1х109 клеток/г. Насыпная плотность от 100 до 125 кг/м3. Сорбционная емкость от 1:10 до 1:50, в зависимости от вида нефтепродуктов. Препарат «Эконадин», является одним из первых бактериальных препаратов для борьбы с нефтяным загрязне-нием в СНГ. Сорбционная способность препарата «Эконадин» в отношении углеводородов нефти превосходит известные сорбенты. Адсорбция нефти на препарате сопровождается биокаталитической трансформацией, десорбция практически отсутствует. Деструктивная активность иммобилизованных на торфе клеток бактерий проявляется по типу полиферментных систем, подобно природным процессам. Отдельные частички сорбированного препаратом неф-тепродукта в последующем обрастают также представителями аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры, что способствует глубокой биодеградации углеводородов нефти за счёт явления кометаболизма (соокисления). В отличие от бактериальных препаратов, полученных посредством закрепления микроо-рганизмов на нейтральных сорбентах синтетического или минерального про-исхождения, “Эконадин” полностью утилизируется в природной среде за счёт естественного органического носителя.
Входящая в состав препарата ассоциация штаммов бактерий многоцелево-го назначения – способствует очищению окружающей среды не только от нефти, но и других биорезистентных поллютантов. Более чем двадцатилетний опыт использования этих штаммов, показал их эффективность при очистке промливневых стоков от стойких органических азокрасителей, пестицидов, СПАВ, фенолов, полициклических ароматических углеводородов, формальде-гида и др.
Основные области применения препарата «Эконадин» и «эконадино-вых» технологий:

• ликвидация технологических (эксплуатационных) проливов на воде, почве и других поверхностях — металл, песок, бетон;
• включение препарата в композиционный состав фильтрующих загрузок очистных сооружений для обработки нефтесодержащих и бытовых сточных вод (фильтры, дренажные системы биоплато);
• для заполнения (набивки) сорбционных бонов «Эконад»;
• ликвидация нефтяного загрязнения (аварийных разливов) морских акваторий, озер, рек, водохранилищ и других водных объектов;
• защита и очистка прибрежной полосы;
• ликвидация нефтяного загрязнения (аварийных разливов) на почве (па-хотные земли и неудобья).

Биоремедиация (восстановление) пострадавших от нефтяного загрязнения грунтов и почв.
Ликвидация технологических (эксплуатационных) проливов на воде, почве и других поверхностях — металл, песок, бетон. «Эконадин» прост в применении, что способствует его использованию для ликвидации и предупре-ждения технологических (эксплуатационных) проливов на почве, воде. При проливах нефтепродуктов на другие поверхности – металл, бетон, стекло, пе-сок (на автозаправках, автохозяйствах различных производств) препарат наносится на загрязненную поверхность тонким слоем, а затем, после адсорб-ции нефтепродуктов, удаляется с поверхности. Отработанный препарат может быть помещен в обычный контейнер для вывоза на свалку, так как утилизация нефтепродуктов происходит в природных условиях. Препарат «Эконадин» может быть заранее нанесен на металлические поддоны, размещенные под кра-нами, где наиболее вероятна утечка масла и других нефтепродуктов, например, на судах портофлота либо под кранами в механических цехах, а также в ме-стах, предназначенных для ремонта техники. Лужи с масляными пятнами на территории нефтесберегающих производств также ликвидируются в течение 10-12 дней. Применение «Эконадина» также эффективно при очистке ливневых колодцев. В портах Дунайских (Рени, Измаил, Вилково) уже на протяжении многих лет применяют очистку бонов, обрабатывая загрязненную поверх-ность препаратом с последующим гидросмывом. «Эконадин» также приме-няют на судоремонтных заводах Измаила, Одессы, Ильичевска. Препарат во-шел в практику при ликвидации проливов на воде при бункеровке. Эконади-новая крошка используется также в качестве компонента загрузки на различ-ных ступенях очистных сооружений. Так на АК «Каргилл» (г. Донецк) – аме-риканско-украинское предприятие по производству растительного масла, эко-надиновая крошка используется в качестве компонента загрузки дренажных систем биоплато (финишная ступень сооружений биологической очистки), «Эконадин» в виде порошока используется также на предварительном этапе биологической очистки – в накопителях, для ликвидации нефтяной пленки. На других объектах включение препарата «Эконадин» в загрузку обеспечивало интенсификацию очистки бытовых стоков, а также нефтесодержащих сточных вод на автозаправках (НИЦ «Потенциал-4»; г.г. Киев, Белгород-Днестровский). Фильтры с эконадиновой крошкой были применены для очистки стоков кре-мового цеха на Одесской кондитерской фабрике. Все попытки до этого приме-нить другие методы не приводили к положительным результатам, так как, по-мимо жиров, эти стоки имели кислую реакцию, обусловленную высоким со-держанием углеводов. Применение «Эконадина» в этом случае обеспечило коррекцию реакции рН среды до 7 и очистку стоков от жиров.
Таким образом, «Эконадин» проявлял деструктивную и очищающую ак-тивность не только в отношении углеводородов нефти. Он также позволял очищать промышленные сточные воды от растительных и животных жиров. Как показал микробиологический контроль при обработке нефтесодержащих вод на фильтрах с включением эконадиновой крошки в состав загрузки, бакте-рии-деструкторы становились резидентной микрофлорой не только в период пуско-наладки, но и. при длительной эксплуатации очистных установок. Ста-бильность деструктивного процесса обеспечивалась буферностью системы. Ис-пользование «Эконадина» в качестве компонента фильтрующей загрузки при-водило к повышению степени очистки нефтесодержащих вод, упрощению тех-нологического процесса, исключению вторичных отходов, подлежащих утили-зации. Вода, прошедшая биологическую очистку на микробиологической сту-пени по типу природных механизмов, приобретала свойства, которые характе-ризовали ее биологическую полноценность и пригодность для сброса в при-родные водоемы или возврата для повторного использования [6].
Полученные результаты подтверждают перспективность использования указанной «эконадиновой» биотехнологии глубокой очистки нефтесодержа-щих сточных вод, а также сточных вод пищевых производств в гибких техно-логических схемах в сочетании с другими методами обработки.
Применение препарата «Эконадин» для ликвидация нефтяного за-грязнения (аварийных разливов) морских акваторий, озер, рек, водохра-нилищ и других водных объектов. «Эконадин» — плавучий, гидрофобный, что позволяет его применять для ликвидации нефтяного загрязнения на водной поверхности. С помощью препарата «Эконадин» можно устранить самую тон-кую радужную пленку, что недоступно при использовании других средств. При ликвидации нефтяного загрязнения на ряде объектов морехозяйственного комплекса, а также на предприятиях нефтегазового комплекса были отрабо-таны некоторые методические приемы его использования. Препарат может быть нанесен на загрязненную водную поверхность вручную, или с помощью специальных приспособлений с береговой линии, причалов. Получен опыт ис-пользования нефтесборщиков и малых плавсредств (катер, буксир, шлюпка, надувная лодка) для нанесения препарата на водную поверхность. Расход препарата, в зависимости от степени нефтяного загрязнения водной поверхнос-ти, составлял от 10 мг/м2 до 10 г/м2 — при применении в комплексных схемах обработки. При самостоятельном применении препарата и высоком уровне за-грязнения расход его может возрастать до 50-100 г/м2 [7].
Первичный сорбционный эффект при нанесении препарата на загряз-ненную водную поверхность проявлялся сразу по истечении нескольких минут. Дальнейший, очищающий водную поверхность эффект, регистрировался на протяжении 24-48 часов. Сорбционная емкость — от 7 до 11, в зависимости от вида нефтепродукта. Десорбция нефтепродуктов, в отличие от других сорбен-тов, практически отсутствовала. Сорбция нефтяного загрязнения на препарате обуславливала локализацию его, что предотвращало дальнейшее распростра-нение нефтяного пятна. После адсорбции нефтепродуктов биопрепарат «Эко-надин» не требовал сбора. Результаты испытаний показали, что «Эконадин» — активный в широком диапазоне температур и может использоваться всесезон-но. Скорость сорбции углеводородов нефти на препарате зависела от толщи-ны пленки нефтепродуктов, температуры, давности разлива. Таким образом, действие препарата «Эконадин» при ликвидации аварийных разливов нефте-продуктов на водной поверхности позволяло блокировать нефтяное загрязне-ние в короткий срок, а также обеспечивало дальнейшее пролонгированное дей-ствие по восстановлению природных биоценозов с привлечением самоочища-ющих механизмов.
Таким образом, особенностью и основным преимуществом разработанно-го метода ликвидации нефтяного загрязнения водной среды с использованием биопрепарата «Эконадин», по сравнению с аналогами, являются высокий эко-логический эффект и экономическая целесообразность, скорость получения ре-зультатов, простота использования, отсутствие агрессивных свойств. Привле-чение на ряде объектов для ликвидации аварийных разливов нефти сил МЧС способствовало быстрому устранению загрязнения.
Сотрудники НПП «ЭКОНАД» принимали участие в проведении совмест-ных двухсторонних международных командно-штабных учениях украинско-польской рабочей группы по вопросам ликвидации чрезвычайных загрязнений нефтепродуктами приграничных вод «Мостиска-Стражава 2002», где были продемонстрированы «эконадиновые» технологии локализации и ликвидации загрязнения нефтепродуктами водных объектов и почвы с применением препа-рата «Эконадин» и сорбционных бонов «Эконад».
В Кременчуге получен первый опыт использования препарата «Эконадин» для обработки шламонакопителей. На первом этапе проводилось механиче-ское удаление нефтепродуктов с доведением толщины слоя, подлежащего об-работке, до 2 – 5 см. На втором этапе осуществлялось внесение препарата на загрязненную поверхность в количестве 125 – 200 г/м2 и комплексных мине-ральных удобрений. При учете результатов через 40-60 дней, эффект очистки находился на уровне 75-90% от исходного содержания нефтепродуктов и за-висел от толщины обрабатываемого слоя. В картах, содержащих битумини-зированные остатки нефтепродуктов, эффективность была на уровне 25 – 30%.
Полученный положительный опыт применения биопрепарата «Эконадин» в арсенале средств защиты водных объектов Украины от нефтяного загрязне-ния позволяет рекомендовать его для внедрения в широком объеме. В настоя-щее время неснижаемый запас препарата «Эконадин» создан во всех портах Украины.
Ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов на почве (пахотные земли и неудобья). Биоремедиация (восстановление) пострадавших от нефтяного загрязнения грунтов и почв. Одной из основных экологических проблем на предприятиях топливно-энергетического комплекса являются ава-рии на нефтепроводах, в связи с их износом, старением, а также при перевоз-ках нефти и нефтепродуктов различными видами транспорта. Большой вред в последние годы причиняют также аварии на трубопроводах, связанные с не-санкционированными врезками в нефте- и продуктопроводы. Нефть и нефте-продукты, попадая в почву в результате аварий, проникают по трещинам, ка-пиллярам вглубь почвы. Последующая адгезия их почвенными частицами при-водит к заполнению нефте продуктами почвенных пор, которые составляют от 10 до 60 % объема почвы. Высокий уровень загрязнения почвы приводит к по-лному подавлению деятельности микрофлоры, существенному снижению акти-вности гидролитических и окислительно-восстановительных ферментов. Это влечет за собой гибель высших растений в зоне разлива и угнетению растите-льности на прилегающих участках. На сельскохозяйственных угодьях снижае-тся урожайность. Вот почему основной задачей при ликвидации аварийных разливов на почве является устранение загрязнения в кратчайшие сроки.
Комплекс мероприятий по восстановлению пострадавших земель вклю-чает следующие работы: локализацию нефтяного загрязнения; сбор товарных нефтепродуктов, а также загрязненных растительных остатков для переработки или утилизации; химическую мелиорацию (применение минералов – бентони-товых глин, каркасных силикатов, красного шлама, бокситовых руд; для хи-мической деградации нефти) и биоремедиацию.
Биоремедиационные мероприятия проводили непосредственно на участке загрязнения. Интродукция бактерий-деструкторов в загрязненную экосистему осуществлялась посредством внесения препарата “Эконадин” и жидкой куль-туры бактерий–деструкторов. Для обеспечения жизнедеятельности микроорга-низмов вносились азотно-фосфорные удобрения, отходы пищевых производств (дрожжевые, пивоваренные предприятия), соблюдались необходимые режимы аэрации и влажности. Для земель, предназначенных для сельскохозяйственного использования, проводили биологическую рекультивацию (фитомелиорацию), которая предусматривала внедрение севооборотов, включающих растения, в дальнейшем используемые в качестве сидератов; внесение повышенных доз минеральных удобрений; мульчирование. «Эконадин» стимулировал абори-генную микрофлору, способствовал её видовому разнообразию при восстано-влении почвенных биоценозов.
НПП «Эконад» с целью реализации вышеизложенной концепции осуществил:

• разработку методических приемов локализации нефтяного загрязнения;
• изучение возможности использования природных минералов 14 украин-ских месторождений, промышленных отходов для сорбции и химиче-ской детоксикации нефти;
• изучение зональных особенностей почвенного профиля, подбора тра-восмесей и норм их высева для фитомелиорации;
• разработку норм внесения минеральных и органических удобрений, биогенных добавок (отходов пищевых предприятий) для биоремедиации нефтезагрязненных почв;
• разработку технологии применения бактериального препарата «Эко-надин» сорбента и деструктора нефти и нефтепродуктов для очистки почвы.

Со времени создания и выхода первых партий препарата «Эконадин» тех-нология его производства претерпела ряд усовершенствований в плане обеспе-чения более высокого качества в отношении сорбционной и деструктивной ак-тивности, а также стандартизации субстрата-носителя.
Ассортимент продукции, выпускаемой НПП «Эконад» для защиты окру-жающей среды от нефтяного загрязнения, помимо биопрепарата «Эконадин» включает жидкую культуру бактерий-деструкторов нефтепродуктов и био-сорбционные боны “Эконад” [9]. Биосорбционные боны «Эконад» изготавли-ваются в виде отдельных секций, из которых монтируются плети длиной до 20 – 50 м. Для набивки бона могут использоваться: препарат «Эконадин» и дру-гие сорбенты, например, модифицированный перлит — «Жемчуг», торф, в том числе обработанные суспензией микроорганизмов-деструкторов углеводоро-дов нефти.
Биосорбционные боны «Эконад» предназначены для:

• поддержания чистоты водной среды в местах вероятного появления нефтяных пленок (в превентивных целях в районах нефтепромыслов, нефте-терминалов, причалов портов и судоремонтных заводов и др.);
• локализации и сбора нефти в случаях незначительных (очаговых) разли-вов на любых поверхностях;
• локализации и сбора нефти на мелководье (наиболее предпочтительный метод);
• защиты берега от загрязнения нефтью.

Разработанные биотехнологии с применением указанных средств защиты от нефтяного загрязнения используются на предприятиях морехозяйственного комплекса (морские торговые порты Одесса, Южный, Ильичевск, Керчь, Из-маил и др.), на предприятиях нефтегазового комплекса (Приднепровские маги-стральные нефтепроводы ОАО «Укртранснефть», ГАО «Магистральные нефтепроводы «Дружба», АО «Прикарпаттранснефтепродукт», ГПУ «Полта-вагаздобыча», ГПУ «Шебелинкагазпром» и др.), на предприятиях химической, пищевой промышленности и энергетики (ЗАО «ЛУКОР» ,г. Калуш; АК «Каргилл», г. Донецк; ЗАО «Одесса»; Кременчугская ТЭЦ и др.).
Перспективные разработки НПП “Эконад”. Получены первые опытные партии микробного биоэмульгатора (диспергатора). Диспергатор нетоксичен, в отличие от химических диспергаторов. Основное действие – эмульгирует углеводороды нефти, вызывает рассеивание нефтяного пятна в виде небольших капелек, препятствует образованию даже самой тонкой пленки на поверхности воды, уменьшает, а в ряде случаев исключает замазучивание бортов судов, причалов, пирсов и т.д.. Эмульгированная нефть в виде небольших капель по-двергается деструкции не только специализированными культурами бактерий-деструкторов (интродуцированных в водоем), но и становится более доступной для утилизации аборигенной микрофлорой, т. е. подключаются природные биоценозы.
Использование микробных эмульгаторов в значительной мере повысит эф-фективность мероприятий по ликвидации аварийных разливов нефти в при-родных водоемах, будет способствовать предупреждению загрязнения при-брежной зоны. Микробные диспергаторы будут полезными и при ликвидации загрязнения почв.
Очищающий эффект, получаемый при использовании биоэмульгатора, по химическим, биологическим и временным показателям превышает таковой от применения самых активных химических диспергаторов. Положительным мо-ментом является дезодорирующий эффект.
Таким образом, опыт применения «эконадиновых» биотехнологий для лик-видации нефтяного загрязнения на объектах нефтегазового комплекса свиде-тельствует о перспективности развития этого направления.