В основе биотехнологий, направленных на улучшение экологических условий, лежит способность микроорганизмов к ферментативному окислению углеводородов нефти. Степень деструкции углеводородов коррелирует с увеличением численности и оксигеназной активности микроорганизмов. Микробное окисление углеводородов нефти происходит через серию каталитических процессов с образованием промежуточных продуктов метаболизма – спиртов, альдегидов, кетонов, жирных и карбоновых кислот, которые в конечном итоге окисляются до СО2.

Препарат-нефтедеструктор «Родер»
В 2004 -2006 годах группой ученых Кафедры химической энзимологии Химического факультета МГУ были проведены пилотный и полевые испытания препарата-нефтедеструктора «Родер» на нетипичных для препарата субстратах: нефтешламе с нефтеперерабатывающего завода (г. Шенгли, провинция Шаньдун, Китай) и железнодорожном шламе (станция Ручьи, С-Петербург, Россия).
Испытания показали, что препарат «Родер» способен за три обработки в течение 1,5 месяцев без предварительного компостирования снижать концентрацию углеводородов в нефтешламе с НПЗ на 46-53%. Кроме того, препарат «Родер» способен снижать концентрацию углеводородов в среднем на 33%-38% в предварительно компостированном нефтешламе и в железнодорожном шламе, где преимущественно находятся тяжелые парафинистые и полиароматические углеводороды.

До обработки                                                   После обработки

Рис. 1. Результаты воздействия препарата «Родер» на загрязненную углеводородами почву.

«СУПЕРКОМПОСТ ПИКСА»
Российскими учеными в области микробиологии, биохимии и агрохимии (ООО «НИИ природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ», Институт фундаментальных проблем биологии РАН г. Пущино и ООО «Кавказтрансгаз» г. Ставрополь) разработано на основе новейших достижений биотехнологии биоорганическое удобрение «СУПЕРКОМПОСТ ПИКСА». Биопрепарат положительно зарекомендовал себя в аграрно-промышленном секторе, при очистке почв и грунтов загрязненных углеводородами на объектах газовой промышленности, автозаправочных станциях, полосах отвода автомобильных и железных дорог, при производстве работ по благоустройству и озеленению территорий на объектах жилищно-коммунального хозяйства. Компоненты агрохимиката восстанавливают и улучшают физические, агрохимические и биологические параметры почв и грунтов.

Рис. 2. Биопрепарат «СУПЕРКОМПОСТ ПИКСА».

Были проведены полевые испытания на территории Ставропольского края, в результате которых можно заключить, что «СУПЕРКОМПОСТ ПИКСА» в определенных дозах и соотношениях с загрязнителями вполне пригоден для реабилитации почв, загрязненных углеводородами.

Биопрепарат «Охромин»
Сотрудниками ООО «Башгеопроект» разработан новый биопрепарат «Охромин» для очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов и утилизации нефтесодержащих отходов.
В 2006 г. на полигоне по биологической обработке нефтесодержащих отходов «Башнефть-Уфа» с использованием нефтешламовой установки фирмы «Альфа-Лаваль» проведены опытно-промышленные испытания биопрепарата «Охромин». В результате исследований выявлено, что микроорганизмы проявляют высокую биохимическую активность в отношении нефти, нефтепродуктов и нефтяного шлама. Степень биоразложения через 72 часа составляет: парафин – 98%, дизельное топливо – 95%, нефть – 90%, нефтешлам – 50%. При применении биопрепарата «Охромин» получен высокий эффект очистки нефтесодержащих отходов, степень биоразложения нефтешлама составила 80-86% за один вегетационный период.
Проведенными исследованиями и опытно промышленными испытаниями установлено, что новый биопрепарат «Охромин» на основе микроорганизмов р. Ochrobactrum обладает широким спектром окислительной активности, деструктирует н-парафины широкой фракции, дизельное топливо, нефть, мазут, масла, органическую часть нефтешламов, способен расти в широком диапазоне температур и рН среды, безопасен для человека и животных, эффективен для биологической очистки нефтесодержащих отходов в условиях полигона. Биопрепарат «Охромин» рекомендуется к применению для рекультивации и восстановления нефтезагрязненных почв, обезвреживания нефтесодержащих отходов в условиях полигона.

Рис. 3. Блок приготовления рабочих растворов биопрепаратов.

Бактерии рода Pseudomonas
Разработчики из РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина выделили из природных штаммов почвенных псевдомонад три новых вида бактерий (ALF1, RAF66 и Sony1), которые могут быть с успехом использованы для деструкции нефтепродуктов и ремедиации загрязненных территорий. В ходе исследования по выделению микробов обнаружено, что они способные расщеплять карбазол и фенантрен в различных степенях. Минерализация этих соединения протекла как по классическому биохимическому пути, так и через альтернативные пути. Исследования проводили с использованием проб загрязненной почвы из трех разных мест территории нефтеперерабатывающего завода города Алжира.
 

Рис. 4. Территория нефтеперерабатывающего завода города Алжира.

Светокорректирующие пленки
В природе биодеградация углеводородов, загрязняющих почву, происходит с помощью естественной углеводородокисляющей микрофлоры в течение длительного времени, особенно в регионах с пониженной температурой. Управление процессами биодеградации направлено, прежде всего, на активизацию биохимических процессов жизнедеятельности микробных сообществ. Для удлинения вегетационного периода и улучшения температурного режима почвы возможно применение полимерных пленок, обладающих «полисветановым» эффектом со светокорректирующими свойствами.
Коллектив авторов из Института химии нефти СО РАН исследовал эффект стимулирующего влияния солнечного света, прошедшего через светокорректирующую пленку, на рост численности и оксигеназную активность аборигенной микрофлоры нефтезагрязненных почв (концентрация нефти в почве 50 г/кг).
Выявлено, что применение светокорректирующей пленки стимулирует на 2 порядка рост численности основных физиологических групп микрофлоры, участвующей в процессах восстановления нефтезагрязненных почв. При этом процессы биодеградации нефтяных загрязнений протекают в 5-6 раз быстрее. В конце эксперимента содержание нефти составило 34 г/кг почвы, в опытных образцах полностью отсутствовали легкие углеводороды С9-С15, и на 70-80 % уменьшилась концентрация углеводородов с большим молекулярным весом (С16–С34).
Обнаруженный эффект фотолюминесцентной активации может быть использован при разработке экологически безопасных методов восстановления нефтезагрязненных почв на ограниченных площадях.

Биоконвеер «ВИЯ»
В НИИ экологии и рационального использования природных ресурсов Тюменского государственного университета разработан Биоконвеер «Вия», предназначенный для очистки водоемов от разливов нефти и нефтепродуктов, преимущественно малых рек, ручьев и водотоков.
Нефтесорбирующий бон состоит из сердечника, трубчатой оболочки и носителя. Трубчатая оболочка изготовлена из синтетического материала, например, ленточного капрона, который соединяется таким образом, что образует цилиндрическую поверхность – герметичную трубу, которая располагается вокруг сердечника и обеспечивает плавучесть бона. Трубчатая оболочка жестко соединена с носителем по длине с одной стороны сердечника или с двух противоположных сторон сердечника. Носитель выполнен в виде полимерных сорбирующих волокон с различной плотностью, чередующихся между собой. Полимерные волокна носителя, обладающие сорбирующими свойствами, пропитывают составом из микроорганизмов и биогенного питания, например, клетки Pseudomonas putida 36 и Arthrobacter oxydans-091 в комплексе с минеральными добавками аммонийных и фосфорных солей, обладающим высокой деструктивной способностью к нефти и нефтепродуктам.
Была проведена серия испытаний нефтесорбирующего бона для очистки от нефтяного загрязнения малой реки Парки на территории ОАО «Юганскнефтегаз». Результаты анализов проб воды на содержание нефтепродуктов показали снижение концентрации с 29,85 мг/л до 3,18 мг/л в течение 30 дней. Резко снизилось содержание нефтепродуктов на поверхности воды в пленке с 2,6 мг/см2 до 0,06 мг/см2.
Заграждения из нефтесорбирующего бона обладают:
-высокой нефтесорбирующей способностью;
-высокой барьерной функцией для оконтуривания нефтяных пятен в открытых проточных водоемах и в качестве заграждающего экрана для удержания нефти, нефтепродуктов в толще воды;
-высокой деструктивной способностью, т. к. содержит живые адсорбированные клетки микроорганизмов, что способствует микробиологической деструкции нефти и нефтепродуктов;
-простотой конструкции, что дает возможность быстрой установки практически в любом месте на реке.
Таким образом Биоконвеер «Вия» позволяет снизить негативные последствия аварийных ситуациях, когда в водотоки попадает огромное количество нефти.