زیست پالایی Bioremediation

زیست پالایی یا Bioremediation فرایندی است که طی آن آلاینده ها توسط موجودات زنده، عمدتا میکروارگانیسم‌ها، در شرایط کنترل شده تجزیه شده و به حالت غیر زیان‌آور می‌رسد، یا اینکه غلظت آن‌ها به حد کمتر از مقدار مجاز سازمان‌های قانون‌گذار می‌رسد.علاوه بر میکروارگانیسم ها گیاهان و قارچها نیز عمل زیست پالایی را انجام می دهند.زیست پالایی برای نابودی مواد شیمیایی در خاک، آب زیرزمینی، فاضلاب ، لجن ، پسماند های صنعتی و گازها به کار می رود.بیشترین توجه هم اکنون در راستای نفت و فرآورده های نفتی معطوف شده است.

معیارهای لازم جهت استفاده از تکنیک زیست پالایی:

1-میکروارگانیسمهایی که به فعالیت کاتابولیکی نیاز دارند باید موجود باشند.
2-میکروارگانیسم های یاد شده باید توان تبدیل ترکیب را به سرعتی معقول داشته باشند.
3-ترکیب های هدف باید در دسترس ریز جانداران باشند.
4-شرایط محیطی باید به گونه ای باشد که رشد میکروبی یا فعالیت آنها را تشدید کند.
5-مکان آلوده فاقد غلظت ها یا ترکیب های شیمیایی باشد که برای گونه های تجزیه کننده بازدارنده است.
6-هزینه ی این فناوری نباید بیشتر از دیگر روش هایی باشد که می توانند ماده شیمیایی مورد نظر را نابود سازند.

زیست پالایی چگونه عمل می کند؟

آنزیم های رها شده توسط میکروب ها،ماده آلاینده را به قطعات قابل هضم تجزیه می کنند.این قطعات به عنوان غذا توسط میکروارگانیسم ها،مصرف می شوند.پسماندهای بیولوژیکی بی خطر،همه ی آن چیزی هستند که از ماده آلوده باقی می مانند.آنزیم های منتشرشده توسط میکروارگانیسم ها ،فقط می توانند به یک سطح از ماده آلاینده حمله کنند و این منجر به کند شدن فرایند و تاثیر کمتر آن می شود.بیوسورفاکتانت های تولید شده توسط میکروارگانیسم ها ،به وسیله امولسیون کردن لایه آلوده ،آن را به ذرات ریزی می شکنند که حلال در آب هستند.و سپس می توانند توسط آنزیم ها احاطه شده و به سرعت هضم شوند.

فرمهای کلی زیست پالایی

1- Intrinsic Bioremediation:(زیست پالایی طبیعی و بی واسطه)
دنبال کردن فرآیند طبیعی تجزیه زیستی است و از طریق آن میکروارگانیسم های طبیعی موجود در محیط در همان شرایط طبیعی حذف آلودگی ها را تا سطح قابل قبولی انجام می دهند.

Biostimulation -2 :(تحریک زیستی)
در این موارد معمولاً جمعیت تجزیه کننده به اندازه کافی حضور دارد ولی شرایط محیطی برای فعالیت آنها مساعد نیست. با مساعد کردن شرایط محیطی می توان سرعت تجزیه زیستی را توسط میکرو ارگانیزم های خود محیط، افزایش داد.

3- Bioaugmentation :(تقویت زیستی)
این فرآیند شامل وارد کردن میکرو ارگانیزم های غیربومی به محیط طبیعی است که با هدف افزایش سرعت و یا گسترش تجزیه زیستی انجام می شود.

مزیت های زیست پالایی:

در محل قابل انجام است.
هزینه جابجایی ندارد.
به هم خوردن موقعیت محل حداقل است.
در مقایسه با دیگر شیوه های آلوده زدایی ،سیستم های زیستی ارزان تر اند.
عموم مردم با نظر مثبت آن را می پذیرند.
همراه با شیوه های دیگر قابل انجام است.
از نظر محیطی زیان آور نیست.
در 24 ساعت شبانه روز کار بی وقفه ادامه دارد

محدودیت های زیست پالایی

1-برخی از مواد شیمیایی توسط عامل های زیستی تجزیه پذیر نیستند.
2-فرآورده های جنبی زیست تجزیه ممکن است سمی تر و پایدارتر از ترکیب اصلی باشند.
3-آمیخته پیچیده ای از مواد آلی ممکن است در بر گیرنده ی ترکیبات بازدارنده باشند.
4-غلظت ماده اولیه ممکن است بسیار زیاد (سمی) یا بسیار کم (منبع ناکافی انرژی)باشد.
5-کاربرد عناصرغذایی و همچنین پس مانده ای که توسط ریزجانداران به وجود می آید می تواند برکیفیت محیط های آبی اثر نامطلوب بگذارد.

•زیست پالایی یک گزینه خوب نسبت به فناوری های پاکسازی متداول است. از این رو پژوهش ها در این زمینه در حال افزایش است. پالایش زیستی پاسخی به همه دشواریهای آلودگی نیست و کارآیی آن در هر مکان باید بر پایه اطلاعات مربوط به میکروبیولوژی ، هیدرولوژی ، زمین شناسی و شیمی آن محل تعیین شود.
در جایی که یک جمعیت میکروبی بومی با تواناییهای تخریب زندگی می کنند بهتر است که فعالیت آنها در همان محل تحریک شود نسبت به ورود میکروارگانیسم های غیر بومی که ممکن است در اثر رقابت بمیرند. آلاینده های مصنوعی و شیمیایی معمولا بسیار سمی هستند و به تعداد زیادی از میکروارگانیسم ها برای تجزیه احتیاج دارند و تنها هنگامی که میکروارگانیسم ها تشکیل جمعیتی بزرگ دادند می شود از آنها برای تجزیه مواد استفاده کرد.
بعضی مواقع عاقلانه تر است که از روش های بیولوژیکی به عنوان مکمل روش های شیمیایی استفاده شود که در این صورت هزینه های عملیات به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این تکنولوژی علاوه بر میکروارگانیسم های طبیعی می تواند بر پایه ارگانیسم هایی که دستکاری ژنتیکی شده اند نیز برای تغییر شکل مواد آلی و ترکیبات معدنی به کار رود.می توان از روش های مهندسی ژنتیک برای طراحی میکروارگانیسم های خاصی با پتانسیل بسیار برای bioremediation استفاده کرد.در کشور ما نیز تحقیقات پراکنده ای در این زمینه انجام شده است.

کاربرد پوسته برنج در حذف هیدروکربن های نفتی از محیط آبی

آلودګی های زیست محیطی

کاربرد پوسته برنج در حذف هیدروکربن های نفتی از محیط آبی

زهرا سادات رضوی دینانی

چکیده :

یکی از معضلات زیست محیطی جدی که می تواند خسارت های   اقتصادی و اکولوژیکی غیر قابل جبرانی به محیط زیست وارد سازد آلودگی نفتی است. روش های مختلفی برای پاکسازی محیط های   آبی آلوده به نفت استفاده می شود که این روش ها در سه دسته کلی فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی دسته بندی می شوند. هرکدام از این روش ها مزایا و محدودیت هایی دارند. اخیراً کاربرد مواد جاذب برای حذف انواع آلاینده ها به خصوص ترکیبات نفتی و مشتقات آن از محیط های آبی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در بسیاری از کشورها از جمله ایران پوسته برنج به عنوان یک ماده زاید کشاورزی محسوب می شود که در اغلب موارد سوزانده می شود و باعث آلودگی هوا می­گردد.

در این مطالعه، پوسته برنج خام و تیمار شده حرارتی به عنوان جاذب برای حذف سه نوع ترکیب نفتی از محیط آبی شامل نفت خام، روغن موتور و روغن موتورمصرف شده با ویسکوزیته متفاوت مورد استفاده قرار گرفته است. پوسته های برنج در دو محیط خنثی و در حضور اکسیژن در دمای 600 به مدت 1 ساعت مورد تیمار حرارتی   قرار گرفتند. میزان جذب ترکیبات نفتی به روش وزنی تعیین گردید. برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مرفولوژی جاذب ها به کمک آنالیز عنصری (CHNSO)، آنالیز حرارتی(TGA)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه(FT-IR) ومیکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) تعیین گردید. اثر پارامترهای مختلف شامل pH، زمان تماس، دانه بندی، غلظت اولیه ترکیب نفتی و میزان جاذب بر میزان جذب بررسی شد. نتایج نشان داد سرعت جذب هر سه ترکیب نفتی سریع بوده و از معادله سینتیک شبه مرتبه دوم تبعیت کرد.

تغییر در میزان pH محلول نفتی از 1 تا 10 اثری بر میزان جذب ترکیبات نفتی نداشت. با کاهش اندازه ذره پوسته برنج خام، درصد جذب کاهش یافت، اما دانه بندی جاذب های تیمار شده به جز برای جذب روغن موتور مصرف شده بر سایر ترکیبات نفتی اثر نداشت. جاذب خام و خاکستر پوسته برنج ظرفیت مشخصی برای جذب ترکیبات نفتی نشان دادند و بعد از جذب مشخصی از ترکیب نفتی، جذب ثابت ماند و حتی افزایش میزان جاذب در غلظت مشخص، تاثیرقابل ملاحظه ای در عملکرد جذب آنها نداشت. اما جاذب پیرولیز شده ظرفیت بالایی برای جذب ترکیبات نفتی از خود نشان داد زیرا برای حذف کامل روغن موتور، روغن موتور مصرف شده و نفت خام از محیط آبی به ترتیب 2، 3 و6-5 برابر ترکیب نفتی، جاذب پیرولیز شده نیاز بود. جذب نفت خام و روغن موتور مصرف شده توسط جاذب خام و خاکستر پوسته برنج با مدل فروندلیچ و برای جاذب پیرولیز شده با مدل لانگمویر برازش بهتری داشت. اما جذب روغن موتور توسط جاذب خام و پیرولیز شده از مدل لانگمویر و جذب آن توسط خاکستر پوسته برنج از مدل فروندلیچ تبعیت کرد. مقدارq_max برای جاذب پیرولیز شده به ترتیب برای روغن موتور، روغن موتور مصرف شده ونفت خام 2000، 1250 و 1000 میلی گرم بر گرم به دست آمد. جاذب حرارت داده شده در محیط ازت عملکرد بالاتری نسبت به جاذب حرارت داده شده در حضور هوا در جذب هر سه ترکیب نفتی داشت. به طور کلی استفاده از پوسته برنج به عنوان جاذب علاوه بر اینکه باعث حذف آلاینده های   محیطی می­گردد به کاهش آلودگی های ناشی از سوزاندن و دفع مواد زاید کشاورزی نیز کمک خواهد کرد.

منبع : دانشګاه صنعتی اصفهان-دانشکده منابع طبیعی-ګروه محیط زیست

استاد راهنما : دکتر نورالله میرغفاری

سایر پایان نامه های موجود در این وب (دانشکده منابع طبیعی دانشګاه صنعنی اصفهان)