مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تعریف و كاربردهای صنعتی بیوسورفاكتانت‌ها (فعال‌كننده‌ های سطحی زیستی)

قابلیت بیوتكنولوژی در حوزه‌های مختلف باعث شده است كه از میكروارگانیسم‌ها برای تولید مواد فعال‌كنندة سطحی (surfactants) استفاده نمایند. در مطلب حاضر، به اهمیت و برخی از كاربردهای این دسته از محصولات زیستی كه اصطلاحاً "بیوسورفاكتانت"‌ نامیده می‌شوند، اشاره شده است:

تعریف سورفاكتانت‌ها

سورفاكتانت‌ها دسته‌ای از مولكول‌های قطبی هستند كه دارای دو بخش هیدروفیل (آب‌دوست) و هیدروفوب (آب‌گریز) می‌باشند كه معمولاً در حد فاصل دو فاز با قطبیت متفاوت مانند روغن / آب یا هوا / آب واقع می‌شوند. این ویژگی، سورفاكتانت‌ها را قادر به كاهش كشش سطحی و بین سطحی مایعات می‌نماید و سبب تشكیل میكروامولسیون می‌گردد؛ بطوریكه هیدروكربن‌های نامحلول می‌توانند در آن حل گردند. در ضمن، خصوصیات پاك‌كنندگی، امولسیون‌سازی، كف‌كنندگی و پراكنده‌كنندگی سورفاكتانت‌ها، به این ویژگی آنها مربوط می‌شود.

در حال حاضر، فروش جهانی سورفاكتانت‌ها حدود 9/4 میلیارد دلار در سال می‌باشد، با اینحال انتظار می‌رود تقاضای جهانی آن 35 درصد افزایش یابد.

مزیت بیوسورفاكتانت‌ها نسبت به سورفاكتانت‌های شیمیایی

صنعت سورفاكتانت با روند بالایی رو به گسترش است. مقدار كل سورفاكتانت‌های تولید شده در ایالات متحده آمریكا و كل جهان در سال 1989 به ترتیب 109×6/7 و 109× 5/15 پوند تخمین زده شده است. عملاً تمام این سورفاكتانت‌ها به روش شیمیایی تولید می‌شوند. با این وجود، در سال‌های اخیر به دلیل تجدیدپذیر بودن و طیف گسترده خصوصیات كاربردی بیوسورفاكتانت‌ها و قابلیت‌های متنوع میكروب‌ها در تولید آنها، توجه زیادی به سمت بیوسورفاكتانت‌ها جلب شده است. از سوی دیگر، شناسایی ساختار مولكولی بیوسورفاكتانت‌ها نیز امكان سنتز شیمیایی آنها را فراهم كرده است. مهم‌ترین ویژگی بیوسورفاكتانت‌ها، سازگاری زیست محیطی آنها می‌باشد؛ چرا كه این تركیبات به راحتی در طبیعت تجزیه شده و سمیّت كمتری نسبت به سورفاكتانت‌های سنتزی دارند.

كاربردهای مختلف صنعتی بیوسورفاكتانت‌ها

در این بخش به برخی از كاربردهای صنعتی بیوسورفاكتانت‌ها اشاره می‌شود:

1- كاربرد در صنایع نفت

یكی از استفاده‌های بالقوه بیوسورفاكتانت‌ها در صنایع استخراج نفت خام می‌باشد. لازم به ذكر است كه در این مورد، نیاز به خالص بودن بیوسورفاكتانت نبوده و حتی می‌توان از محیط كشت حاوی سلول میكروارگانیسم نیز استفاده كرد. این تركیبات در مقایسه با سورفاكتانت‌های شیمیایی، بسیار انتخابی عمل كرده و در مقادیر كم مورد نیاز می‌باشند، در دامنه وسیعی از شرایط فعال می‌باشند و از نظر زیست محیطی برای محافظت از مناطق ساحلی در برابر آسیب ناشی از تركیبات سنتزی شیمیایی مناسب می‌باشند. مثلاً با استفاده از ترهالولیپیدهای حاصل از گونة Nocardia rhodochrous ، حدود 30 درصد افزایش در استخراج نفت خام از مخازن زیرزمینی ماسه سنگی به ثبت رسیده است.

مثالی از افزایش برداشت و استخراج نفت

شركت Multi-biotech كه یكی از زیرمجموعه‌های شركت Geodyne Technology می‌باشد، بیوسورفاكتانت‌ها را به منظور كاربرد در افزایش برداشت و استخراج نفت خام به صورت صنعتی درآورده است.باكتری B. licheniformis JF-2 یكی از ایزوله‌های آب‌های آلوده به نفت است كه علاوه بر تولید بیوسورفاكتانت‌های بسیار مؤثر، خصوصیات دیگری نظیر غیرهوازی بودن، مالوتولرانت و مقاومت به گرما (ترموتولرانت ‌بودن) را نیز دارد. این باكتری بیوسورفاكتانت‌هایی را می‌سازد كه قابلیت استفاده مستقیم برای افزایش استخراج میكروبی نفت خام را دارا هستند. هیز (Hayes) و همكارانش نشان دادند، زمانی‌كه نفت خام سنگین ونزوئلا با امولسان تیمار شود، ویسكوزیته آن از 20000 به Cp 100 كاهش می‌یابد. بنابراین بعد از این تیمار، نفت سنگین را می‌توان در خطوط لوله نفت به سهولت تا 26000 مایل پمپ كرد؛ در صورتی‌كه تیمار با سورفاكتانت‌های شیمیایی ناموفق بوده است. بنت (Banat) و همكارانش، استفاده از بیوسورفاكتانت را برای لجن‌زدایی (desludging) یك تانك ذخیره نفت خام شركت نفت كویت نشان دادند. این گروه موفق شدند 90 درصد نفت محبوس در لجن را با استفاده از یك سویه تولید‌كننده بیوسورفاكتانت مناسب، بازیابی نمایند.

پاكسازی آلودگی‌های نفتی و هیدروكربنی

تجزیة میكروبی آلودگی‌های نفتی و هیدروكربنی نیز یك فناوری مفید است كه شامل كاربرد بیوسورفاكتانت‌ها می‌باشد. رامنولیپیدهای حاصل از گونة P. aeruginosa مقادیر بسیار زیادی از آلودگی‌های ناشی از حادثه نفتی Exon Valdz را در سواحل شنی آلاسكا برطرف كرده است. همچنین با افزودن رامنولیپیدهای حاصل از P. aeruginosa، ا56 درصد از هیدوركربن‌های آلیفاتیك و 37 درصد از تركیبات آروماتیك خاك‌های لومی- ماسه‌ای آلوده به نفت، بازیافت شد.

بیوسورفاكتانت‌های گلیكولیپیدی، بازیافت هیدوركربن‌ها و همچنین تبدیل هیدوركربن‌ها به تركیبات معدنی را تا دو برابر افزایش داده و در مقابل، زمان لازم برای سازگار شدن جمعیت‌های میكروبی به محیط را تا چند ساعت كاهش می‌دهند.

توانایی بیوسورفاكتانت‌ها در امولسیونه كردن مخلوط آب- هیدوركربن به خوبی ثابت شده است. این ویژگی، تجزیه هیدوركربن‌ها را به‌طور قابل ‌توجهی افزایش می‌دهد. به همین علت، بیوسورفاكتانت‌ها پتانسیل بالقوه‌ای در مدیریت آلودگی‌های نفتی دارند.

اخیراً كارآیی بیوسورفاكتانت‌ها در رفع آلودگی‌های Polychlorinated biphenyl Phenanthren از خاك نیز نشان داده شده است.

2- پاكسازی محیط زیست از فلزات سنگین

بیوسورفاكتانت‌ها در رفع بیولوژیكی آلودگی‌های ناشی از فلزات سنگین سمی مانند اورانیوم، كادمیم و سرب نیز مفید می‌باشند. این مسأله، كارآیی میكروارگانیسم‌ها و محصولات آنها را در حل معضلات زیست‌محیطی نشان می‌دهد.
3- كاربرد در صنایع غذایی

بیوسورفاكتانت‌ها كاربردهای بسیار گسترده‌ای در صنایع غذایی دارند. در حال حاضر، گروهی از این تركیبات به‌عنوان افزودنی‌های مجاز مواد غذایی بكار می‌روند. برای مثال، لسیتین و مشتقات آن، استرهای اسیدهای چرب حاوی گلیسرول، سوربیتان (Sorbitan ) یا اتیلن‌گلیكول و مشتقات اتیوكسیلات منوگلیسریدهای حاوی یك الیگوپپتید، در تمام دنیا به‌عنوان عوامل امولسیونه كننده در مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

4- كاربرد در صنایع بهداشتی و آرایشی

بیوسورفاكتانت‌ها در صنایع بهداشتی و آرایشی نیز كاربردهای زیادی دارند. محصول حاوی یك مول سوفورولیپید و 12 مول پروپیلن‌گلیكول، بسیار با پوست سازگار بوده و به‌صورت تجاری به‌عنوان مرطوب‌كننده پوست مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعداد زیادی از تركیبات آرایشی با تبدیل آنزیمی مولكول‌های آب‌گریز (هیدروفوب) توسط لیپازهای مختلف و سلول‌های كامل میكروارگانیسم‌ها تهیه می‌شوند. برای مثال، منوگلیسریدها یكی از سورفاكتانت‌های پرمصرف در صنایع آرایشی هستند كه می‌توان آنها را از مخلوط گلیسرول- چربی و بكارگیری لیپاز حاصل از P. fluorescens با 90 درصد بازده، به دست آورد.

5- سایر كاربردها
بیوسورفاكتانت‌ها همچنین در آب‌زدایی از ذغال سنگ، خمیر كاغذ، نساجی و صنایع فرآوری سنگ معدن اورانیوم كاربرد دارند.
روش تشخیص سریع بعضی از فلزات در آب - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
تاسيسات آب و فاضلاب بايد الگوي مهندسي كشور باشد - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
آزمایش لوله های بتنی در شبکه جمع آوری فاضلاب - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
لوله هاي کامپوزيتي - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
لاگون هوادهي - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
خصوصيات آب آشاميدني - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
کلیات شمارش کلی فرم ها (توتال و فکال) در نمونه های آبی به روش آزمون تخمیر چند لوله ای (روش MPN) - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
توتال کلی فرم و فکال کلی فرم - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
کلی فرم چیست؟ - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
روش های شمارش یا سنجش کلی فرم ها در نمونه های آب - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
اصول اولیه کار در آزمایشگاه میکروبیولوژی - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
ظرفیت تصفیه خانه فاضلاب شهر اسفراین به 8 هزار متر مکعب در شبانه روز افزایش یافت - پنجشنبه چهارم فروردین 1390
MPN TEST - چهارشنبه سوم فروردین 1390
تصفیه خانه آب قوچان - چهارشنبه سوم فروردین 1390
تصفیه‌خانه شماره 2 در کیان ‌آباد (اهواز) - چهارشنبه سوم فروردین 1390
تصفيه خانه آب شرب شيروان - چهارشنبه سوم فروردین 1390
استاندارد روش روزمره نمونه ‏گيري آب - سه شنبه دوم فروردین 1390
کاربرد انواع لوله ها - سه شنبه دوم فروردین 1390
پدیده ضربه قوچ - سه شنبه دوم فروردین 1390
تعاریف واصول اولیه پایپینگ Piping - سه شنبه دوم فروردین 1390
انشعاب آب و فاضلاب - سه شنبه دوم فروردین 1390
زهکشی زیستی - سه شنبه دوم فروردین 1390
کابوس جدید دریاچه ارومیه - سه شنبه دوم فروردین 1390
استفاده‌ مجدد از آب‌هاي‌ دور ريز پالايشگاه‌ها - سه شنبه دوم فروردین 1390
مباني و اصول كارتوگرافي ( cartography) - سه شنبه دوم فروردین 1390
برگه ‌ي داده ‌های ایمنی ماده - سه شنبه دوم فروردین 1390
IMVIC test - سه شنبه دوم فروردین 1390
ويژگيهای ميکروبي آب آشاميدني - سه شنبه دوم فروردین 1390
ميزان آلودگي در رودخانه ها نگران کننده است - سه شنبه دوم فروردین 1390
آب براي شهرها، شعار روز جهاني آب - سه شنبه دوم فروردین 1390
اشکال و مناظر کارستی ( چشم اندازهای مورفیک کارست) - سه شنبه دوم فروردین 1390
کیفیت منابع آب کارست - سه شنبه دوم فروردین 1390
افزایش بی آبی در جهان - سه شنبه دوم فروردین 1390
فن آوری تولید بیوگاز از فاضلاب - سه شنبه دوم فروردین 1390
تاثیر بیوژئوشیمیایی فلزات سنگین - سه شنبه دوم فروردین 1390
در دسترس پذیری زیستی فلزات سنگین - سه شنبه دوم فروردین 1390
اثرات زیست محیطی لكه‌های نفتی در دریا - سه شنبه دوم فروردین 1390
کمپوست Compost و اثرات زیست محیطی آن - سه شنبه دوم فروردین 1390
چشم انداز مطلوب بخش آب و فاضلاب در افق بیست سال آینده - دوشنبه یکم فروردین 1390
تاریخچه روز جهانی آب - دوشنبه یکم فروردین 1390
تبریک عید نوروز - دوشنبه یکم فروردین 1390
ﺗﻪ ﻧﺸﻴﻨﻲ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ چیست؟ - یکشنبه بیست و نهم اسفند 1389
محل ‌های نمونه‌برداری - یکشنبه بیست و نهم اسفند 1389
اتوکلاو - یکشنبه بیست و نهم اسفند 1389
دانلود کتاب هیدرولیک سدها و سازه های رودخانه ای - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389
ميكروسكوپ و طرز كار آن - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389
هیدرولیک - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389
آلودگی آبهای سطحی با مواد رنگزای آلی - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389
تصفیه خانه های فاضلاب در ایران - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389
34درصد جمعيت شهري کشور از شبکه فاضلاب بهره مند هستند - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389

مرجع تخصصی آب و فاضلاب