استفاده از بيوتكنولوژي درصنعت نفت، مبحث نسبتاً جديدي ميباشد كه در سالهاي اخير در دنيا مطرح شده است. در مطلب زير، مهندس محبعلي، رئيس واحد ميكروبيولوژي پژوهشگاه صنعت نفت، به تشريح توانمنديهاي بيوتكنولوژي در اين صنعت پرداخته است:
در ارتباط با كاربرد بيوتكنولوژي در صنعت نفت ميتوان دو جنبه را مدنظر قرار داد:
1- ارتقاي كمي
2- ارتقاي كيفي
نمونه بارز از بحث ارتقاي كمي، موضوع MEOR يا Microbial Enhanced Oil Recovery ميباشد. مبحث ظريفتر در استفاده از توانمنديهاي بيوتكنولوژي در صنعت نفت، ارتقاي كيفي محصولات نفتي ميباشد؛ چون جنبههاي مختلفي در اين زمينه وجود دارد كه هركدام ظرافتهاي خاص خود را ميطلبد. از مهمترين اين جنبهها ميتوان به حذف هترو اتمهاي گوگرد و نيتروژن اشاره نمود. در ذيل به بحث پيرامون هر يك از مباحث فوق پرداخته ميشود:
1- استفاده از MEOR در ازدياد برداشت از مخازن نفت
MEOR در واقع افزايش برداشت از مخازن نفتي با استفاده از ميكروارگانيسمها ميباشد. از آنجايي كه پس از استخراج اوليه و ثانويه نفت، قسمت اعظم آن (حدود 80 درصد) در چاهها باقي ميماند. لذا روشهاي مختلفي به منظور استخراج مابقي نفت بوجود آمده است كه از آن جمله ميتوان از MEOR نام برد.
1-1- شرايط فيزيكي چاههاي نفت، عامل محدودكننده استفاده از MEOR
از آنجايي كه شرايط فيزيكي چاههاي نفت با هم فرق ميكند، نميتوان براي همه آنها از يك نوع ميكروارگانيسم استفاده كرد. لذا براي هر چاه بايستي ميكروب خاص خود را بكار برد.
همچنين اهميت استفاده از MEOR در چاههاي كمعمق بدليل دماي كمتر مخازن، بيشتر است.بهعنوان مثال در آمريكا چون عمق چاههاي نفت كم است، MEOR كاربرد زيادي ميتواند داشته باشد. ولي شرايط استفاده از MEOR در مخازن نفت كشور ما به علت عمق بيشتر كه طبيعتاً دماي بيشتري هم دارد حادتر ميباشد و استفاده از ميكروبها را مشكلتر ميسازد. لذا در اين مورد بايستي به دنبال باكتريهاي مقاوم به حرارت گشت. به عامل محدودكننده دما بايد فاكتورهاي افراطي ديگر از جمله فشار، نمك و ... افزود.
2- بكارگيري ميكروارگانيسمها براي حذف گوگرد و نيتروژن از تركيبات نفتي
حدود 50 سال است كه ميكروبيولوژيستها در زمينه حذف تركيبات هتروسايكليك و از جمله هترواتم گوگرد از برشهاي نفتي مشغول به تحقيق ميباشند. اولين پتنتي كه در اين زمينه وجود دارد، مربوط به تحقيقات زوبل (Zobel) در اوايل دهه 1950 ميلادي ميباشد. تحقيقات در اين زمينه ادامه يافت تا اينكه در سال 1989 مسير 4S در زمينه تجزيه تركيبات گوگردي توسط دكتر كيلبين (kilbane) در مؤسسه I.G.T (Institute Of Gas Technology) آمريكا، شناسايي شد.
لازم بهذكر است كه در اين مسير، باكتريها بطور كاملاً اختصاصي و بدون صدمه به اسكلت كربنه، گوگرد را از تركيب مدل (دي بنزوتيوفن) جدا كرده و رها ميسازند. محصول نهايي اين واكنش منوهيدوركسيبيفنيل است كه در نفت و برش آلي حل شده و در نتيجه ضمن حفظ ارزش حرارتي سوخت، مرحله جداسازي نيز در رآكتور راحتتر انجام ميگيرد. پتنت اين مسير به شركت Energy Biosystem فروخته شد و اين شركت از آن موقع بهبعد در زمينه گوگردزدايي از گازوئيل كار كرده است. بعدها اين شركت به ENCHIRA تغيير نام داده است كه طي 2 تا 3 سال اخير، زمينه فعاليت خود را به كار بر روي بنزين نيز شيفت داده است. از جمله كشورهاي ديگري كه در زمينه گوگردزدايي مشغول به تحقيق ميباشند، ژاپن، كره و كشور ما ميباشند.
در رابطه با حذف هترواتم ازت، موضوع بسيار جديدي است. مسير 4N نيز توسط دكتر كيلبين شناسايي و كشف شده است. طي اين مسير، ازت از تركيبات جدا شده و O2 جاي آن قرار ميگيرد كه ضمن حذف N2، سوخت نيز بهتر ميسوزد.
3- استفاده از ميكروبها جهت توليد برشهاي نفتي
در اين مبحث از ميكروارگانيسمها در توليد برشهاي نفتي از منابع تجديد شونده، استفاده ميشود. مثلاً جبلكهاي ميكروسكوپي خاصي كشف شدهاند كه با استفاده از نور و CO2، برش نفتي توليد ميكنند. جلبكهايي را يافتهاند كه 60 تا 70 درصد از جرم سلولي آنها را روغن تشكيل ميدهد و يا جلبكهايي را يافتهاند كه در محيطكشت خود، برش نفتي توليد ميكنند. بنابراين از اين طريق ميتوان اولاً سوخت تميزي را توليد كرد كه نيازي به پالايش آنچناني و در نتيجه تحميل هزينه گزاف ندارد، ثانياً نفت را از منابع تجديدشوندهاي توليد كرد كه انطباق بيشتري با محيط داشته و آلودگي آن كمتر باشد و ثالثاً برش خالص و خاصي را از اين طريق توليد كرد. در اين رابطه مهندسي ژنتيك نقش بحراني و حساسي دارد.
4- فرق بيوكراكينگ با توليد برشهاي خالص به طريق ميكروبي
در بيوكراكينگ، تركيبات بزرگتر و بخصوص تركيبات پارافيني شكسته شده و تركيبات كوچكتري بوجود ميآيد كه در نتيجه آن وزن مولكولي برش نفتي تغيير يافته و نارواني، كاهش مييابد و در نتيجه سوخت بهتر ميسوزد. در حاليكه توليد برشهاي خالص نفتي مقوله ديگري است كه در بالا ذكر شد.
5- دورنماي بيوتكنولوژي كشور در زمينه صنعت نفت
از آنجاييكه مرتباً وابستگي صنعت در كشورهاي مختلف، به نفت بيشتر ميشود و درآينده، كشورهاي توليدكنندة نفت از جمله كشور ما، با كاهش ذخاير نفتي مواجه خواهند شد، لذا در آن زمان اگر ما تكنولوژي استفاده از MEOR را در اختيار داشته باشيم، ميتوانيم از منابعي كه در حال حاضر در دسترس نيستند، استفاده نماييم. لازم بهذكر است كه حدود 80 درصد ذخاير نفت كه پس از استخراج اوليه و ثانويه در مخازن باقي ميماند، عملاً قابل استفاده نميباشد كه ميتوان با استفاده از روشهاي بيوتكنولوژي، اين نفت باقيمانده را استخراج كرد.
در زمينة گوگردزدايي نيز اگر ما بتوانيم در مقياس صنعتي از بيوتكنولوژي استفاده كنيم، مشكل آلودگي هوا را در شهرهاي كشور، حل خواهيم كرد. از آنجاييكه ميزان گوگرد در برشهاي نفتي ما بسيار بالاست و با استانداردهاي رو به رشد جهاني مغايرت دارد، استفاده از فرآوردههاي نفتي، مشكلات زيستمحيطي فراواني را براي ما بهوجود خواهد آورد و در صورتيكه به حل آنها نپردازيم، در آينده مجازاتهاي ناشي از نقض قوانين زيستمحيطي بينالمللي و همچنين درخواست افكار عمومي، گريبانگير ما خواهد شد.
مطالب مرتبط:
مشكلات و اولويتهاي توسعه بيوتكنولوژي در صنعت نفت از ديدگاه مهندس محبعلي
گزارشي از فعاليتهاي پژوهشگاه صنعت نفت در زمينة بيوتكنولوژي
MEOR در واقع افزايش برداشت از مخازن نفتي با استفاده از ميكروارگانيسمها ميباشد. از آنجايي كه پس از استخراج اوليه و ثانويه نفت، قسمت اعظم آن (حدود 80 درصد) در چاهها باقي ميماند. لذا روشهاي مختلفي به منظور استخراج مابقي نفت بوجود آمده است كه از آن جمله ميتوان از MEOR نام برد.
حدود 50 سال است كه ميكروبيولوژيستها در زمينه حذف تركيبات هتروسايكليك و از جمله هترواتم گوگرد از برشهاي نفتي مشغول به تحقيق ميباشند. اولين پتنتي كه در اين زمينه وجود دارد، مربوط به تحقيقات زوبل (Zobel) در اوايل دهه 1950 ميلادي ميباشد. تحقيقات در اين زمينه ادامه يافت تا اينكه در سال 1989 مسير 4S در زمينه تجزيه تركيبات گوگردي توسط دكتر كيلبين (kilbane) در مؤسسه I.G.T (Institute Of Gas Technology) آمريكا، شناسايي شد.
در بيوكراكينگ، تركيبات بزرگتر و بخصوص تركيبات پارافيني شكسته شده و تركيبات كوچكتري بوجود ميآيد كه در نتيجه آن وزن مولكولي برش نفتي تغيير يافته و نارواني، كاهش مييابد و در نتيجه سوخت بهتر ميسوزد. در حاليكه توليد برشهاي خالص نفتي مقوله ديگري است كه در بالا ذكر شد.
