Впровадження природоохоронних еконад-біотехнологій на об’єктах нафтогазового комплексу. Перспектива майбутнього

Наведено відомості про біопрепарат нового покоління “Еконадін” -, сорбент і деструктор вуглеводнів нафти, його відмінні особливості та переваги в порівнянні з іншими бактеріальними препаратами, призначеними для ліквідації нафтового забруднення. Розроблено методичні прийоми використання “Еконадіна” у комплексних схемах ліквідації нафтового забруднення води та ґрунту. Зазначені “еконадинові” технології насправді наближаються до природним. Наведені результати їх використання на об’єктах нафтогазового комплексу свідчать про пріоритетний характер природоохоронних біотехнологічних розробок.
Ключові слова: нафтове забруднення, біотехнологія, бактерії-деструктори, еконадинові технології.
Екологічні проблеми, пов’язані з нафтовим забрудненням, мають геополітичний характер. Нафта, потрапивши у довкілля – воду, грунт, завдає їй шкоди. Поряд з її токсичною дією реєструється мута-генний та канцерогенний ефекти. Це є обґрунтуванням першочергового використання в природоохоронних заходах екологічно чистих біотехнологій. Гуманний підхід до проблеми захисту навколишнього середовища від антропогенного забруднення означає, перш за все, не тільки досягнення швидкого очищувального ефекту, а й забезпечення тривалої пролонгованої дії з відновлення природних біоценозів. У цьому вся аспекті особливо перспективні мікробні біотехнології.
На першому етапі для локалізації нафтового забруднення поверхні використовують бони, переважно сорбційні. Застосування засобів механічного збору дозволяє частину нафти повернути товарний оборот.
Для поглинання (адсорбції) нафти використовують різні сорбенти, зокрема природного походження. Найбільша кількість сорбентів цієї категорії виробляється на основі торфу: “Піт-сорб” (Канада), “Фін-сорб” (Великобританія), “Елькосорб” (Фінляндія), “Мукат-4”, “Лесорб” (Білорусь-сія), “Сорбойл” (Росія). З сорбентів нафти, що розробляються в Україні, в промислових обсягах випускається тільки «Перли» — спучений перліт. Однак використання зазначених сорбентів не виключає явища десорбції. Такі сорбенти підлягають збиранню та подальшій утилізації [1].
Сьогодні стало можливим, завдяки спрямованим біотехнологічним розробкам, використовувати біопрепарати нового покоління, що володіють сорбційною та деструктивною активністю. Вони можуть бути використані на початковому етапі для отримання негайного ефекту і вони ж забезпечують пролонговану дію по відновленню постраждалих від нафтового забруднення об’єктів. До таких препаратів відноситься бактеріальний препарат «Еконадін» – екологічна надія [2,3,4].
Чим відрізняється «Еконадін» від інших препаратів, які застосовуються для ліквідації нафтового забруднення, що зумовлює його переваги?
Насамперед, він заснований на використанні виділених із природного середовища двох штамів псевдомонад – супердеструкторів вуглеводнів нафти, які пройшли перевірку на відсутність патогенних та інвазивних властивостей, а також потенційної генетичної активності у тест-системах культур клітин людини та тварин. Більше того, зазначені штами мають набір біо-логічно позитивних властивостей: виявляють антагоністичну активність до патогенних і фітопатогенних бактерій, холерних вібріонів [5]. Вони ж стимулюють зростання та розвиток рослин, підвищують їх стійкість до низьких температур, до бактеріальних та вірусних захворювань, що важливо під час проведення робіт з рекультивації ґрунтів. Бактерії роду Pseudomonas є постійними мешканцями вод океану, внутрішніх вод, грунтів і грунтів. Висока вуглеводнедокисляюча активність, емульгуючі властивості псев-домонад, здатність руйнувати вуглеводні, як в аеробних умовах, так і в умовах дефіциту кисню, дозволяє використовувати найбільш активні штами для боротьби з нафтовим забрудненням води та ґрунту.
Розробка та виробництво «Еконадіна» засноване на використанні нової біотехнології, яка дозволяє фіксувати (закріплювати) на органічному субстраті – торфі, не окремі клітини бактерій, а їх біофлоки – один з видів агрегації мікробних клітин. У біофлоці концентрується певний запас поживних речовин – мінеральних і органічних, що сприяє тривалому підтриманню життєздатності бактерій, їх фізіологічної та деструктивної (функціональної) активності. Біофлоки мають підвищену стійкість до забруднюючих речовин і зумовлюють активну інтродукцію бактерій-деструкторів у водойми та інші природні екологічні ніші. Біофлоки забезпечують буферність середовища на рівні рН=7, що важливо для проходження стабільного глибокого розпаду вуглеводнів нафти та інших органічних сполук. Відпрацьовано оптимальні технологічні параметри отримання таких біофлоків бактеріями роду Pseudomonas у штучних системах, подібно до природних процесів. Це дозволяє висунути концепцію, що утворення біофлоків із зазначеними властивостями в природних водоймах можна розглядати як адаптивну реакцію (у відповідь на антропогенне забруднення), спрямовану на збереження мікробних біоценозів.
Препарат «Еконадин» – сорбент і деструктор вуглеводнів нафти, що виробляється науково-виробничим підприємством «Еконад» у відповідності з Технічними умовами (ТУ У 30171732-001-2000 Препарат бактеріальний «Еконадин», 00.00. 095/004466) являє собою порошок бурого або коричневого кольору, дисперсний, або з волокнистими включеннями, плавучий, гідрофобний. В основі препарату асоціація 2 штамів Pseudomonas fluorescens, іммобілізованих за спеціальною технологією на органічному субстраті – високосортному сфагновому торфі. Вміст бактерій деструкторів становить щонайменше 1х109 клітин/г. Насипна густина від 100 до 125 кг/м3. Сорбційна ємність від 1:10 до 1:50 залежно від виду нафтопродуктів. Препарат «Еконадин» є одним з перших бактеріальних препаратів для боротьби з нафтовим забрудненням в СНД. Сорбційна здатність препарату «Еконадін» щодо вуглеводнів нафти перевищує відомі сорбенти. Адсорбція нафти на препараті супроводжується біокаталітичною трансформацією, десорбція практично відсутня. Деструктивна активність іммобілізованих на торфі клітин бактерій проявляється за типом поліферментних систем, подібно до природних процесів. Окремі частинки сорбованого препаратом нафтопродукту надалі обростають також представниками аборигенної нафтоокислюючої мікрофлори, що сприяє глибокій біодеградації вуглеводнів нафти за рахунок явища кометаболізму (соокислення). 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.
Асоціація штамів бактерій багатоцільового призначення, що входить до складу препарату, – сприяє очищенню навколишнього середовища не тільки від нафти, але і інших біорезистентних полютантів. Більш ніж двадцятирічний досвід використання цих штамів показав їх ефективність при очищенні промливних стоків від стійких органічних азобарвників, пестицидів, СПАВ, фенолів, поліциклічних ароматичних вуглеводнів, формальде-гіду та ін.
Основні галузі застосування препарату «Еконадін» та «еконадинових» технологій:

• ліквідація технологічних (експлуатаційних) проток на воді, ґрунті та інших поверхнях — метал, пісок, бетон;
• включення препарату до композиційного складу фільтруючих завантажень очисних споруд для обробки нафтовмісних та побутових стічних вод (фільтри, дренажні системи біоплато);
• для заповнення (набивання) сорбційних бонів «Еконад»;
• ліквідація нафтового забруднення (аварійних розливів) морських акваторій, озер, річок, водосховищ та інших водних об’єктів;
• захист та очищення прибережної смуги;
• ліквідація нафтового забруднення (аварійних розливів) на ґрунті (орні землі та незручності).

Біоремедіація (відновлення) постраждалих від нафтового забруднення ґрунтів та ґрунтів.
Ліквідація технологічних (експлуатаційних) проток на воді, ґрунті та інших поверхнях – метал, пісок, бетон. «Еконадин» простий у застосуванні, що сприяє його використанню для ліквідації та попередження технологічних (експлуатаційних) проток на грунті, воді. При протоках нафтопродуктів інші поверхні – метал, бетон, скло, пісок (на автозаправках, автогосподарствах різних виробництв) препарат наноситься на забруднену поверхню тонким шаром, та був, після адсорбції нафтопродуктів, видаляється з поверхні. Відпрацьований препарат може бути поміщений у звичайний контейнер для вивезення на сміттєзвалище, оскільки утилізація нафтопродуктів відбувається у природних умовах. Препарат «Еконадин» може бути заздалегідь нанесений на металеві піддони, розміщені під кранами, де найбільш ймовірним є витік олії та інших нафтопродуктів, наприклад, на суднах портофлоту або під кранами в механічних цехах, а також у місцях, призначених для ремонту техніки. . Калюжі з масляними плямами біля нафтозберігаючих виробництв також ліквідуються протягом 10-12 днів. Застосування «Еконадіна» також є ефективним при очищенні зливових колодязів. У портах Дунайських (Рені, Ізмаїл, Вилкове) вже протягом багатьох років застосовують очищення бонів, обробляючи забруднену поверхню препаратом з наступним гідрозмивом. «Еконадін» також застосовують на судноремонтних заводах Ізмаїла, Одеси, Іллічівська. Препарат увійшов у практику при ліквідації проток на воді при бункеруванні. Економічна нова крихта використовується також як компонент завантаження на різних щаблях очисних споруд. Так на АК «Каргілл» (м. Донецьк) – американсько-українське підприємство з виробництва рослинної олії, еко-надінова крихта використовується як компонент завантаження дренажних систем біоплато (фінішний ступінь споруд біологічного очищення), «Еконадин» у вигляді порошку використовується також на попередньому етапі біологічної очистки – у накопичувачах, для ліквідації нафтової плівки. На інших об’єктах включення препарату «Еконадін» у завантаження забезпечувало інтенсифікацію очищення побутових стоків, а також стічних вод, що містять нафту на автозаправках (НДЦ «Потенціал-4»; м.м. Київ, Білгород-Дністровський). Фільтри з еконадиновой крихтою були використані для очищення стоків кремового цеху на Одеській кондитерській фабриці. Всі спроби до цього застосувати інші методи не призводили до позитивних результатів, так як, крім жирів, ці стоки мали кислу реакцію, обумовлену високим вмістом вуглеводів. Застосування «Еконадіна» у цьому випадку забезпечило корекцію реакції рН середовища до 7 та очищення стоків від жирів.
Таким чином, «Еконадін» виявляв деструктивну і очищувальну активність не тільки щодо вуглеводнів нафти. Він також дозволяв очищати промислові стічні води від рослинних та тваринних жирів. Як показав мікробіологічний контроль при обробці нафтовмісних вод на фільтрах з включенням еконадинової крихти до складу завантаження, бактерії-деструктори ставали резидентною мікрофлорою не тільки в період пуско-налагодження, але і. при тривалій експлуатації очисних установок. Стабільність деструктивного процесу забезпечувалася буферністю системи. Використання «Еконадіна» як компонент фільтруючого завантаження призводило до підвищення ступеня очищення нафтовмісних вод, спрощення технологічного процесу, виключення вторинних відходів, що підлягають утилізації. Вода, що пройшла біологічне очищення на мікробіологічній ступені за типом природних механізмів, набувала властивостей, які характеризували її біологічну повноцінність і придатність для скидання в природні водойми або повернення для повторного використання [6].
Отримані результати підтверджують перспективність використання зазначеної «еконадинової» біотехнології глибокої очистки нафтовмісних стічних вод, а також стічних вод харчових виробництв у гнучких технологічних схемах у поєднанні з іншими методами обробки.
Застосування препарату «Еконадін» для ліквідації нафтового забруднення (аварійних розливів) морських акваторій, озер, річок, водосховищ та інших водних об’єктів. “Еконадин” – плавучий, гідрофобний, що дозволяє його застосовувати для ліквідації нафтового забруднення на водній поверхні. За допомогою препарату «Еконадін» можна усунути найтоншу райдужну плівку, що недоступно при використанні інших засобів. При ліквідації нафтового забруднення на ряді об’єктів морегосподарського комплексу, а також на підприємствах нафтогазового комплексу були відпрацьовані деякі методичні прийоми його використання. Препарат може бути нанесений на забруднену водну поверхню вручну або за допомогою спеціальних пристроїв з берегової лінії причалів. Отримано досвід використання нафтозбірників і малих плавзасобів (катер, буксир, шлюпка, надувний човен) для нанесення препарату на водну поверхню. Витрата препарату, залежно від ступеня нафтового забруднення водної поверхні, становила від 10 мг/м2 до 10 г/м2 – при застосуванні в комплексних схемах обробки. При самостійному застосуванні препарату та високому рівні забруднення витрата його може зростати до 50-100 г/м2 [7].
Первинний сорбційний ефект при нанесенні препарату на забруднену водну поверхню виявлявся відразу після декількох хвилин. Подальший ефект, що очищає водну поверхню, реєструвався протягом 24-48 годин. Сорбційна ємність – від 7 до 11, залежно від виду нафтопродукту. Десорбція нафтопродуктів, на відміну інших сорбентов, практично була відсутня. Сорбція нафтового забруднення на препараті зумовлювала локалізацію його, що запобігало подальшому поширенню нафтової плями. Після адсорбції нафтопродуктів біопрепарат “Еко-надін” не вимагав збору. Результати випробувань показали, що «Еконадін» – активний у широкому діапазоні температур і може використовуватися всесезон-но. Швидкість сорбції вуглеводнів нафти на препараті залежала від товщини плівки нафтопродуктів, температури, давності розливу. Таким чином, дія препарату «Еконадін» при ліквідації аварійних розливів нафтопродуктів на водній поверхні дозволяла блокувати нафтове забруднення в короткий термін, а також забезпечувала подальшу пролонговану дію по відновленню природних біоценозів із залученням самоочисних механізмів.
Таким чином, особливістю та основною перевагою розробленого методу ліквідації нафтового забруднення водного середовища з використанням біопрепарату «Еконадин», в порівнянні з аналогами, є високий екологічний ефект і економічна доцільність, швидкість отримання результатів, простота використання, відсутність агресивних властивостей . Залучення ряді об’єктів для ліквідації аварійних розливів нафти сил МНС сприяло швидкому усунення забруднення.
Співробітники НВП «ЕКОНАД» брали участь у проведенні спільних двосторонніх міжнародних командно-штабних навчань українсько-польської робочої групи з питань ліквідації надзвичайних забруднень нафтопродуктами прикордонних вод «Мостиська-Стражава 2002», де були продемонстровані «еконадинові» технології локалізації та ін. водних об’єктів та ґрунту із застосуванням препарату «Еконадін» та сорбційних бонів «Еконад».
У Кременчуці отримано перший досвід використання препарату «Еконадін» для обробки шламонакопичувачів. На першому етапі проводилося механічне видалення нафтопродуктів з доведенням товщини шару, що підлягає обробці, до 2 – 5 см. На другому етапі здійснювалося внесення препарату на забруднену поверхню в кількості 125 – 200 г/м2 і комплексних мінеральних добрив. При обліку результатів через 40-60 днів, ефект очищення знаходився на рівні 75-90% від вихідного вмісту нафтопродуктів і завис від товщини оброблюваного шару. У картах, що містять бітумінізовані залишки нафтопродуктів, ефективність була на рівні 25 – 30%.
Отриманий позитивний досвід застосування біопрепарату «Еконадін» в арсеналі засобів захисту водних об’єктів України від нафтового забруднення дозволяє рекомендувати його для впровадження у широкому обсязі. В даний час незнижуваний запас препарату «Еконадін» створений у всіх портах України.
Ліквідація аварійних розливів нафтопродуктів на ґрунті (орні землі та незручності). Біоремедіація (відновлення) постраждалих від нафтового забруднення ґрунтів та ґрунтів. Однією з основних екологічних проблем на підприємствах паливно-енергетичного комплексу є аварії на нафтопроводах, у зв’язку з їх зносом, старінням, а також при перевезеннях нафти і нафтопродуктів різними видами транспорту. Велику шкоду останніми роками завдають також аварії на трубопроводах, пов’язані з несанкціонованими врізками в нафто- та продуктопроводи. Нафта і нафто-продукти, потрапляючи у ґрунт у результаті аварій, проникають по тріщинах, капілярах углиб ґрунту. Наступна адгезія їх ґрунтовими частинками призводить до заповнення нафто продуктами ґрунтових пір, які становлять від 10 до 60% обсягу ґрунту. Високий рівень забруднення грунту призводить до повного придушення діяльності мікрофлори, істотного зниження активності гідролітичних і окислювально-відновних ферментів. Це тягне за собою загибель вищих рослин у зоні розливу та пригнічення рослинності на прилеглих ділянках. На сільськогосподарських угіддях знижується врожайність. Ось чому основним завданням при ліквідації аварійних розливів на ґрунті є усунення забруднення в найкоротший термін.
Комплекс заходів щодо відновлення постраждалих земель включає наступні роботи: 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; для хімічної деградації нафти) і біоремедіацію.
Біоремедіаційні заходи проводили безпосередньо на ділянці забруднення. Інтродукція бактерій-деструкторів у забруднену екосистему здійснювалася за допомогою внесення препарату “Еконадін” та рідкої культури бактерій-деструкторів. Для забезпечення життєдіяльності мікроорганізмів вносилися азотно-фосфорні добрива, відходи харчових виробництв (дріжджові, пивоварні підприємства), дотримувалися необхідних режимів аерації та вологості. Для земель, призначених для сільськогосподарського використання, проводили біологічну рекультивацію (фітомеліорацію), яка передбачала впровадження сівозмін, що включають рослини, що надалі використовуються як сидерати; внесення підвищених доз мінеральних добрив; мульчування. «Еконадин» стимулював аборигенну мікрофлору, сприяв її видовому розмаїттю при відновленні ґрунтових біоценозів.
НВП «Еконад» з метою реалізації вищевикладеної концепції здійснив:

• розробку методичних прийомів локалізації нафтового забруднення;
• вивчення можливості використання природних мінералів 14 українських родовищ, промислових відходів для сорбції та хімічної детоксикації нафти;
• вивчення зональних особливостей ґрунтового профілю, підбору тра-сумішей та норм їх висіву для фітомеліорації;
• розробку норм внесення мінеральних та органічних добрив, біогенних добавок (відходів харчових підприємств) для біоремедіації нафтозабруднених ґрунтів;
• розробку технології застосування бактеріального препарату «Еко-надін» сорбенту та деструктора нафти та нафтопродуктів для очищення ґрунту.

З часу створення і виходу перших партій препарату «Еконадін» технологія його виробництва зазнала ряд удосконалень у плані забезпечення вищої якості щодо сорбційної та деструктивної активності, а також стандартизації субстрату-носія.
Асортимент продукції, що випускається НВП «Еконад» для захисту навколишнього середовища від нафтового забруднення, крім біопрепарату «Еконадін» включає рідку культуру бактерій-деструкторів нафтопродуктів та біосорбційні бони “Еконад” [9]. Біосорбційні бони «Еконад» виготовляються у вигляді окремих секцій, з яких монтуються батоги завдовжки до 20 – 50 м. Для набивання бона можуть використовуватися: препарат «Еконадин» та інші сорбенти, наприклад, модифікований перліт – «Перли», торф , В тому числі оброблені суспензією мікроорганізмів-деструкторів вуглеводнів нафти.
Біосорбційні бони «Еконад» призначені для:

• підтримання чистоти водного середовища в місцях ймовірної появи нафтових плівок (у превентивних цілях у районах нафтопромислів, нафто-терміналів, причалів портів та судноремонтних заводів та ін.);
• локалізації та збору нафти у випадках незначних (вогнищевих) розливів на будь-яких поверхнях;
• локалізації та збору нафти на мілководді (найкращий метод);
• захисту берега від забруднення нафтою.

Розроблені біотехнології із застосуванням зазначених засобів захисту від нафтового забруднення використовуються на підприємствах морегосподарського комплексу (морські торгові порти Одеса, Південний, Іллічівськ, Керч, Із-Майл та ін.), на підприємствах нафтогазового комплексу (Придніпровські магістральні нафтопроводи ВАТ «Укртранснафта» ДАТ «Магістральні нафтопроводи «Дружба», АТ «Прикарпаттранснафтопродукт», ДПУ «Полта-ваговидобуток», ДПУ «Шебелинкагазпром» та ін.), на підприємствах хімічної, харчової промисловості та енергетики (ЗАТ «ЛУКОР», м. Калуш; АК «Каргілл» “, м. Донецьк; ЗАТ “Одеса”; Кременчуцька ТЕЦ та ін.).
Перспективні розробки НВП “Еконад”. Отримано перші досвідчені партії мікробного біоемульгатора (диспергатора). Диспергатор нетоксичний, на відміну від хімічних диспергаторів. Основна дія – емульгує вуглеводні нафти, викликає розсіювання нафтової плями у вигляді невеликих крапельок, перешкоджає утворенню навіть найтоншої плівки на поверхні води, зменшує, а в ряді випадків виключає замазування бортів суден, причалів, пірсів і т.д. невеликих крапель піддається деструкції не тільки спеціалізованими культурами бактерій-деструкторів (інтродукованих у водойму), але і стає більш доступною для утилізації аборигенною мікрофлорою, тобто підключаються природні біоценози.
Використання мікробних емульгаторів значною мірою підвищить ефективність заходів з ліквідації аварійних розливів нафти в природних водоймах, сприятиме запобіганню забруднення прибережної зони. Мікробні диспергатори будуть корисними і при ліквідації забруднення ґрунтів.
Очищаючий ефект, що отримується при використанні біоемульгатора, за хімічними, біологічними та тимчасовими показниками перевищує такий від застосування найактивніших хімічних диспергаторів. Позитивним моментом є дезодоруючий ефект.
Таким чином, досвід застосування «еконадинових» біотехнологій для ліквідації нафтового забруднення на об’єктах нафтогазового комплексу свідчить про перспективність розвитку цього напряму.