بررسی پاک‌سازی خاک آلوده به نفت خام به‌روش زیستی با استفاده از بیوسورفکتانت رامنولیپید

ملک محمودی, شکوفه; امانی, حسین; حسینی, سیدمرتضی; کریمی نژاد, حسن

doi:10.22078/pr.2018.3356.2541

بررسی پاک‌سازی خاک آلوده به نفت خام به‌روش زیستی با استفاده از بیوسورفکتانت رامنولیپید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

² گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

10.22078/pr.2018.3356.2541

چکیده

امروزه بیوسورفکتانت‌ها به‌دلیل گستره وسیعی از کاربردهایشان بسیار مورد توجه صنایع مختلف قرار گرفته‌اند. در این مقاله تولید بیوسورفکتانت رامنولیپید از باکتری Pseudomonas aeruginosa PTCC 1340 به‌عنوان یکی از مهم‌ترین بیوسورفکتانت‌ها با استفاده از منبع کربن روغن آفتاب‌گردان برای پاک‌سازی خاک آلوده نفتی مورد بررسی قرار گرفت. برای این هدف، نمونه خاک توسط نفت خام با 33=API به‌صورت مصنوعی آلوده گردید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که حداکثر میزان تولید رامنولیپید g/l 3/4 است. ساختار رامنولیپید توسط آنالیزهای TLC و FTIR مورد بررسی و تایید قرار گرفت. بررسی خواص و ویژگی‌های رامنولیپید تولید شده نشان داد که این مواد دارای پتانسیل بالایی در کاهش کشش‌سطحی بیوسورفکتانت است، به‌طوری‌که توانست کشش‌سطحی آب را از 69 به mN/m 8/26 کاهش دهد. همچنین این ماده در اختلاط با NaCl تا غلظت 15% پایداری مطلوبی را از خود نشان داد. نتایج نهایی نشان داد که بیوسورفکتانت تولیدی می‌تواند 17/75% از نفت خام موجود در خاک را حذف کند، درحالی‌که بیشترین بازده حذف نفت خام از خاک توسط سورفکتانت شیمیایی SDS 92/76% به‌دست آمد. با توجه به موفقیت‌آمیز بودن نتایج حاصل از این تحقیق می‌توان بیوسورفکتانت رامنولیپید تولید شده را به‌عنوان جایگزین سورفکتانت‌های شیمیایی در صنایع مختلف پیشنهاد داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

بیوتکنولوژی‌محیط‌زیست

عنوان مقاله [English]

Investigation of Bio clean-up of Crude oil-contaminated Soil using Rhamnolipid Biosurfactant

نویسندگان [English]

Shokoufeh Malek Mahmoodi ¹
Hossein Amani ¹
Seyed Morteza Hosseini ¹
Hasan Kariminezhad ²

¹ Department of Biotechnology, Faculty of Chemical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Iran

² Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, Babol Noshirvani University of Technology, Iran

چکیده [English]

Nowadays, biosurfactants are widely used in various industries due to their wide range of applications. In this paper, the production of rhamnolipid biosurfactant from Pseudomonas aeruginosa PTCC 1340 as one of the most important biosurfactants was investigated using a sunflower oil carbon source. For this purpose, soil samples were contaminated by crude oil with API 33 artificially. In this study, the production of biosurfactant in the removal of crude oil was investigated. Moreover, the results of this study showed that the maximum amount of rhamnolipid production was 4.3 g/L. Rhamnolipid structure was examined and verified by TLC and FTIR analyzes. The study of the properties of the produced rhamnolipid showed that these substances had a high potential in reduction of surface tension, as the produced rhamnolipid reduced the surface tension of water from 69 mN/m to 26.8 mN/m. It also showed that a considerable stability in mixing with NaCl salt up to a concentration of 15%. Finally, the results showed that Rhamnolipid supernatant eliminated 75.17% of the crude oil in the soil, while the highest removal efficiency of the crude oil from the soil was 76.92% by SDS surfactant. According to the successfull results, it can be suggested that the produced rhamnolipid biosurfactant can be used as an alternative to chemical surfactants in various industries.

کلیدواژه‌ها [English]

Biosurfactant
Crude Oil
Rhamnolipid
Bio Clean-up
Surface Tension

مراجع

[1]. امانی ح.، "تولید بیوسورفکتنت های رامنولیپید به منظور کاربرد در فرآیند ازدیاد برداشت نفت ،" نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، دوره 32، شماره 1، صفحات 83-73، 1392.

[2]. Rodrigues L., Moldes A., Teixeira J. and Oliveira R., “Kinetic study of fermentative biosurfactant production by lactobacillus strains”, Biochemical Engineering Journal, Vol. 28, No. 2, pp. 109-116, 2006. ##

[3]. Muller M. M., Hormann B., Syldatk C. and Hausmann R., “Pseudomonas aeruginosa PAO1 as a model for rhamnolipid production in bioreactor systems”, Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 87, No. 1, pp. 167-174, 2010. ##

[4]. Mulligan C. N., Sharma S. K. and Mudhoo A., “Biosurfactants:research trend and applications”, 1^st ed., CRC Press, 2014. ##

[5]. Amani H., Muller M. M., Syldatk C. and Hausmann R., “Production of microbial rhamnolipid by pseudomonas aeruginosa MM1011 for ex situ enhanced oil recovery”, Applied Biochemistry and Biotechnology, Vol. 170, No. 5, pp. 1080-1093, 2013. ##

[6]. Gonzalez R. and Gracida J., “Rhamnolipids Production from Renewable Sources and their Application in Surfactant-Enhanced Biodegradation of Petroleum Hydrocarbons Present in a Crude-Contaminated Soil”, SciFed Journal of Fermentation & Microbial Technology, 2018. ##

[7]. Guerra-Santos L., Kappeli O. and Fiechtes A., “Pseudomonas aeruginosa biosurfactant production in continuous culture with glucose as carbon source”, Appl. Environ, Microbial, Vol. 48, No. 2, pp. 301-305, 1984. ##

[8]. Al Bahri M., Calvo L., Gilarranz M. A. and Rodriguez J., “Activated carbon from grape seeds upon chemical activation with phosphoric acid: Application to the adsorption of diuron from water”, Chemical Engineering Journal, Vol. 203, pp. 348-353. ##

[9]. Rosen M. J. and Kunjappu J. T., “Surfactant and interfacial phanomena”, 4^th ed., A John Wiley and Sons Inc., 2012. ##

[10]. Ceschia E., Switchable surfactants for soil remediation, MSc. Thesis. 2011. ##

[11]. Chu W. and Chan K. H., “The mechanism of the surfactant-aided soil washing system for hydrophobic and partial hydrophobic organics,” Science of The Total Environment, Vol. 307, No. 1, pp. 83-92, 2013. ##

[12]. Uzoigwe C., J. Ennis C., K. S. M. and Rahman P., “Production of Biosurfactants using Eco-friendly Microorganisms”, Environmental Sustainability, 2015. ##

[13]. Helmi W., Sarinah B., Murni H., Ahmad Firdaus B. L., Arbakaria B. A. and Oi-Ming L., “Production of Rhamnolipids by Locally Isolated Pseudomonas aeruginosa using Sunflower Oil as Carbon Source”, Vol. 5, No. 1, pp. 1-6, 2017. ##

[14]. Lan G., Fan Q., Liu Y., Chen CH., Li G., Liu Y. and Yin X., “Rhamnolipid production from waste cooking oil using pseudomonas SWP-4”, Biochemical Engineering Journal, Vol. 101, pp. 44-54, 2015. ##

[15]. Zulfigar A. R., Muhammad S.Kh., Zafar M. Kh. and Asma R., “Production of biosurfactant using different hydrocarbons by pseudomonas aeruginosa EBN-8 mutant”, Journal of Biosciences Zeitschrift für Naturforschung C, Vol. 61, No. 2, 2006. ##

[16]. Urum K., Pekdemir T. and Gopur M., “Optimum conditions for washing of crude oil-contaminated soil with biosurfactant solutions”, Vol. 81, No. 3, pp. 203-209, 2003. ##

[17]. Deshpandia S., Shiaua B. J., Wadea D., Sabatinia D. A. and Harwellb J. H., “Surfactant selection for enhancing ex situ soil washing”, Water Research, Vol. 33, No. 3, pp. 351-360, 1999. ##