BIOREMEDIJACIJA BIOREMEDIJACIJA U U ““NAFTNOJ INDUSTRIJI NAFTNOJ INDUSTRIJI SRBIJESRBIJE”” ((““NISNIS””): ): NANAŠŠA ISKUSTVA I IZGLEDI A ISKUSTVA I IZGLEDI

ZA BUDUZA BUDUĆĆNOSTNOSTBIOREMEDIATION IN BIOREMEDIATION IN ““PETROLEUM INDUSTRY OF SERBIAPETROLEUM INDUSTRY OF SERBIA””

((““NISNIS””): OUR EXPERIENCE AND FUTURE PROSPECTS ): OUR EXPERIENCE AND FUTURE PROSPECTS

Prof. dr Miroslav M. VRVIProf. dr Miroslav M. VRVIĆĆ, dipl. hem., dipl. hem.(mmvchem@sezampro.rs; www.bremgroup.com)

Hemijski fakultet ,Centar za hemiju IHTM, Univerzitet u Beogradu i

BREM GROUP doo, Beograd

Direkcija “NIS”, Novi Sad24.-(25.) 04. 2012.

III Medjunarodna konferencija o životnoj sredini "Gazprom neft“-a:Najnovije tehnologije i svetska praksa u preradi zauljenog otpadNajnovije tehnologije i svetska praksa u preradi zauljenog otpadaa

DOSADAŠNJA “REŠENJA” ZA ČIŠĆENJE VODA I ZEMLJIŠTA ZAGADJENIH NAFTOM I DERIVATIMA

ISKOPAVANJE, PRENOŠENJE i... PRANJE i...SOLIDIFIKACIJA, STABILIZACIJA i...ISPUMPAVANJE i...OKSIDACIJA i...VITRIFIKACIJA (OSTAKLJIVANJE) i...SORPCIJA i...

…ODLAGANJE NA DEPONIJU,

ČESTO IKOMUNALNOG

OTPADA !!!

BIOREMEDIJACIJAproces koji koristi nepatogene

mikroorganizme i/ili njihove enzime da

životnu sredinu prečisti i vrati u stanje

pre zagadjenja!

BIOREMEDIJACIJA-BIOLOŠKA DEGRADACIJA I DETOKSIKACIJA (NA MESTU ZAGADJENJA-IN SITU ILI NA

DRUGOM MESTU-EX SITU) ZEMLJIŠTA, POVRŠINSKIH, PODZEMNIH I OTPADNIH VODA I VAZDUHA (PROCESNIH I

OTPADNIH GASOVA) OD ŠTETNIH SUPSTANCI (I/ILI NJIHOVA TRANSFORMACIJA I RAZGRADNJA PRE

ZAGADJIVANJA ŽIVOTNE SREDINE, TJ. DOK SU JOŠ USKLADIŠTENI), KAO ŠTO SU ORGANSKI ZAGADJIVAČI

(NAFTA I DERIVATI NAFTE, PESTICIDI, DETERDŽENTI, POLIMERI, FENOLI, ORGANSKI RASTVARAČI,...), VEŠTAČKA

DJUBRIVA, TEŠKI METALI (NPR. ŽIVA, KADMIJUM, OLOVO,...) I DRUGI TOKSIČNI ELEMENTI I JEDINJENJA

(ARSEN, CIJANOVODONIK,...), TOKSIČNI GASOVI (RECIMO VODONIK-SULFID) I RADIONUKLIDI, NAJČEŠĆE I

NAJEFIKASNIJE POMOĆU MIKROORGANIZAMA, KAO “BIOLOŠKIH AGENASA”! PRIMENJUJU SE I BILJKE (FITOREMEDIJACIJA)! ISPITUJE SE MOGUĆNOST

UPOTREBE PRIMITIVNIH ŽIVOTINJA (ŠKOLJKE I GLISTE)-ZOOREMEDIJACIJA!

SUŠTINA BIOREMEDIJACIJE

“BIOLOŠKI AGENS”

MIKROORGANIZMI

ŠTETNA/ESUPSTANCA/E

SUPSTANCE

KOJE NEMAJU

ŠTETNE EFEKTE

NA OKOLINU

(I ČOVEKA)

+ BIOMASA

PRAVA ZELENA TEHNOLOGIJA!!!

SHEMATSKI PRIKAZ METODOLOGIJE RADAPRI BIOREMEDIJACIJI

1. FAZA►KARAKTERIZACIJA ZEMLJIŠTA

►KARAKTERIZACIJA ZAGAĐENOG MESTA►KARAKTERIZACIJA ZAGAĐIVAČA

(1-3 NEDELJE)

2. FAZA► EKSPERIMENTI NA TRESILICI

(SHAKE FLASK TESTING TECHNIQUE)► PROBE U BIOREAKTORU► TESTOVI U KOLONAMA

► RAZVOJ PROCESA NA MODELU(4-24 NEDELJE)

3. FAZA►PROBE NA TERENU

4. FAZA►IZVOĐENJE PROCESA BIOREMEDIJACIJE

BIODEGRADACIONI SISTEM U BIOREMEDIJACIJI

MIKROORGANIZMI•Rast

•Fiziologija•Genetska nadmoćnost

•Metabolička raznovrsnost•Enzimologija

•Metaboliti

ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA•Prenos mase•Biodostupnost•Hidrofobnost

•Rekalcitrantnost•Struktura

•Toksičnost

ABIOTIČKI FAKTORI•pH

•Temperatura•Vlaga

•Kiseonik•Hranljive supstance

•Tip zemljišta

SLOŽENI ODNOSI TOKOM BIODEGRADACIJE NAFTE I DERIVATA

ZDRUŽENO DEJSTVO MIKROBNE ZAJEDNICE NA UGLJOVODONIČNI ZAGADJIVAČ

JEDNAČINA MIKROBIOLOŠKE MINERALIZACIJE ORGANSKE SUPSTANCE

CcHhOoNnPpSsClcl → cCO2 + h/2 H2O + nNH4+ + pHPO4

2- + sSO42- + clCl- + Energija

DOMAĆI MIKROORGANIZMI ZA DOMAĆE ZAGADJENJE !!!

“Konzorcijum mikroorganizama” NAJPOTENTNIJI I NAJOPTIMALNIJI

MIKROORGANIZMI ZA BIOREMEDIJACIJU SU IZOLOVANI SA SAMOG MESTA ZAGADJENJA

ODNOSNO IZ SAMOG ZAGADJIVAČA !

grejač

kompresor

mikroorganizmi

inokulum)

(podloga sa ugljovodonicima

raspršivač

vazduh

kontrola osnovnih procesnih parametara

MOBILNI BIOREAKTOR I MIKROORGANIZMI SPECIFIČNI ZA POJEDINAČNO ZAGADJENJE !!!

IZOLOVANJE I SELEKCIJA

UMNOŽAVANJE MIKROORGANIZAMA

MOBILNI BIOREAKTOR

1x106 CFU/g

1x109 CFU/mL

Blok 15 Blok 19 Blok 24

Autopunilište Taložnik

Oznaka uzorka

Broj RUV[broj/g]*

Sadržaj TPH [g/kg suvog

uzorka]

Blok 15 1,7 x 105 29,6

Blok 19 4,1 x 106 42,1

Blok 24 4,5 x 106 21,7

Autopunilište 2,1 x 104 9,8

Taložnik 1,4 x 104 151,0

*Mikroorganizmi koji razlažu ugljovodonike

PILOT EX SITU BIOREMEDIJACIJE 150 m3 ZEMLJIŠTA U RNP

Homogenizacija zemlje Postavljanje ceviza aeraciju

Mešanje zemlje pre nanošenjana haldu

Nanošenje zemlje Sistem oluka za sakupljanjeprocedne tečnosti

Konačan izgled halde

IZRADA PROJEKTOVANE GOMILE (HEAP, BIOPILE, “HALDA”) ZA PILOT EX SITU BIOREMEDIJACIJU 150 m3

ZEMLJIŠTA U RNP

Grafički prikaz dinamike bioremedijacije u funkciji vremena

~30 g/kg

2,2 g/kg(~93%)

21,5

7,8

PROSEČNA BRZINA

BIOREMEDIJA-CIJE U

ODNOSU NA TPH:

151 mg/kg/dan

EFIKASNOSTOKO 93 %

REZULTATI PILOT EX SITU BIOREMEDIJACIJE 150 m3 ZEMLJIŠTA U RNP

VIŠESTEPENA OBRADA VANBILANSKIH EMULZIJA METALOPRERAĐIVAČKE INDUSTRIJE UZ PRIMENU BIOREMEDIJACIJE

ZA POTREBE “FAM” IZ KRUŠEVCA (~ 600 m3)

HOMOGENIZACIJA OTPADNIH EMULZIJA

(600 m3)

PODEŠAVANJE pH

FLOKULACIJA

KOAGULACIJA

PRECIPITACIJA

PEŠČANA FILTRACIJA

АDSORPCIJA/FILTRACIJA

KANALIZACIJA BIOREMEDIJACIJA

PREČIŠĆENA VODA

ORGANSKI MULJ (TPH ≈ 7 t)

Filtraciona jedinica

Flokulacija i

Koagulacija

“Otpadna emulzija”

HPK ~ 100,000 mg O2/L

HPK ~ 5,000 mg O2/L

Voda

Zauljenimaterijal

VIŠESTEPENA OBRADA VANBILANSKIH EMULZIJA METALOPRERAĐIVAČKE INDUSTRIJE UZ PRIMENU

BIOREMEDIJACIJE ZA POTREBE FABRIKE MAZIVA (“FAM”) IZ KRUŠEVCA (~ 600 m3)

Adsorpciona kolona

HPK ~ 5,000 mg O2/L

HPK ~ 100 mg O2/L

EFIKASNOST ≈ 99 %

Adsorpciono-Filtraciona

jedinica

Voda

EFIKASNOST ≈ 95 %

Zauljenimaterijal

Biostimulacija,Bioaugmentacija

Ex situ bioremedijacija

TPHStart

TPHEnd

Primenjena šema Laboratorijski nivo Industrijski nivo HPK [mg/O2L]

100000

5-10000

100

Homogenizacija

Podešavanje pH

Flokulacija

Koagulacija

Peščana filtracija

Adsorpcija/filtracija

Kanali-zacija

Bioreme-dijacija

Voda Ispune

NaOH/HCl

Testbiodegradabilnosti

2x300 m3

10 m3

4 m3

2x2 m3

600 m3

Precipitacija

pHHPKBPKT°Cκ

BojaNTU

Kombinovana obrada vanbilansnih, procesnih fluida metalopreradjivačke industrije (tzv. “otpadne emulzije” ~ 600 m3) za potrebe “FAM” iz Kruševca

POSTROJENJE KOMPANIJE

U DOBANOVCIMA

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE

BUŠOTINE 69

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER (SRBIJA) KOD

ZATVORNE BUŠOTINE-Tus 69-13. 04. 2011.

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE

BUŠOTINE-Tus 69

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE

BUŠOTINE-Tus 69-09. 11. 2012.

STANJE PROSTORA-”NJIVE” NA MESTU PRIMARNE ISPLAČNE JAME NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE BUŠOTINE-Tus 69 POSLE BIOREMEDIJACIJE I

SANACIJE-13. 03. 2012.

STANJESTANJE NA SANIRANOJ PRIMARNOJ ISPLANA SANIRANOJ PRIMARNOJ ISPLAČČNOJ JAMI KOD NOJ JAMI KOD ZATVORENE BUZATVORENE BUŠŠOTINE OTINE TusTus--69 69 POSLE PROLEPOSLE PROLEĆĆNE SETVE NE SETVE

KUKURUZOMKUKURUZOM--20. 04. 2012.20. 04. 2012.

I do 30x brža od prirodnog procesa samoprečišćenja.

Čini oko 20-25 % ukupnih remedijacionih postupaka u svetu, što se procenjuje da je na svetskom tržištu vredno preko 2 milijarde EUR!

Prosečna cena bioremedijacije u Evropi je oko 85 €/m3 (za nivo kontminacije do 5 gTPH/kgSS), spaljivanja 100-400 €/m3, solidifikacije približno180 €/m3!

Mobilni bioreaktor za bioremedijaciju štedi vreme, štedi prostorpošto nema skladištenja, štedi transport, ŠTEDI NOVAC !!!

ANALIZA USPEŠNOSTI BIOREMEDIJACIJE:

NE ZABORAVITI:

BIOREMEDIJACIJA JE TEHNOLOGIJA KOJA NE GENERIŠE OTPAD VEĆGA U POTPUNOSTI REŠAVA ! ! !

KOJI SVE OPASNI OTPAD I KONTAMINIRANI PROSTOR U NAFTNOJ INDUSTRIJI MOŽE DA

SE TRETIRA BIOREMEDIJACIJOM?ZAGADJENO ZEMLJIŠTE

ISPLAČNE JAME SVE VRSTE “ZAULJENIH OTPADNIH VODA”,

UKLJUČUJUĆI I ONE OD PRANJA POSTROJENJA I CEVOVODA

REZERVOARSKI I PROCESNI TALOZI SREDSTVA I SKLOPOVI ZA APSORPCIJU NAFTE

I DERIVATA, KOJI SU PERMANENTNO, AKCIDENTNO I INCIDENTNO IZLIVENI

...N.B. Praktično ne postoji derivat nafte

koji mikrobi ne mogu da razlože!

B U D U B U D U ĆĆ N O S TN O S T !!

Podprojekat 1Podprojekat 1: : ““SIMULTANA BIOREMEDIJACIJA I SIMULTANA BIOREMEDIJACIJA I

SOILIFIKACIJA DEGRADIRANIH SOILIFIKACIJA DEGRADIRANIH PROSTORAPROSTORA””

Rukovodilac: Prof. dr Miroslav M. Rukovodilac: Prof. dr Miroslav M. VRVIVRVIĆĆ

Hemijski fakultet, BeogradHemijski fakultet, BeogradPodprojekat 2Podprojekat 2: :

““ZAZAŠŠTITA GEOTITA GEO-- I BIOSREDINA KAO I BIOSREDINA KAO PRIRODNIH RESURSA I IZVORA PRIRODNIH RESURSA I IZVORA

BIOLOBIOLOŠŠKI AKTIVNIH SUPSTANCIKI AKTIVNIH SUPSTANCI””ĆĆ

IZOLOVANJE I SELEKCIJA

UMNOŽAVANJE MIKROORGANIZAMA

MOBILNI BIOREAKTOR

SADAŠNJE STANJE TEHNOLOGIJE U PRIMENI !

BUDUĆNOST !

“ANTROPOGENI-TEHNOGENI MINERALNI SUPSTRAT (PEPEO I ŠLJAKE) NASTAO SAGOREVANJEM LIGNITA, KAO MATIČNA

STENA”

Dominantni minerali: KVARC (“SILIKA GEL”), FELDSPATI/TITI, KALCITpH > 10

DA LI JE OVO “MRTVA” SREDINA?

-ORGANSKA SUPSTANCA: NEKOLIKO PROCENATANEKOLIKO PROCENATA-UKUPAN BROJ MEZOFILNIH AEROBNIH I FAKULTATIVNO ANAEROBNIH

HEMOORGANOHETEROTROFNIH BAKTERIJA: 10001000--10000 CFU/g10000 CFU/g-KVASCI I SPORE PLESNI: 10001000--10000 CFU/g10000 CFU/g

Naslage “okera” [baznih gvožđe(III)-sulfata] na obodima aktivne kasete, kao pokazatelj (bio)geohemijskih procesa!

-HEMIJSKOM I BIOHEMIJSKOM AKTIVNOŠĆU ZIMOGENIH (AUTOHTONIH) MIKROORGANIZAMA TOKOM BIOREMEDIJACIJE NAFTE I DERIVATA NAFTE U SLOJU VEŠTAČKOG ZEMLJIŠNOG SUPSTRATA NANETOG U DEGRADIRANI

PROSTOR KAO ŠTO SU PEPELIŠTA, NAPUŠTENI POVRŠINSKI KOPOVI UGLJA I OBOJENIH METALA, RUDARSKA JALOVIŠTA I ODLAGALIŠTA RUDARSKE RASKRIVKE, HUMIFIKUJE SE BIOREMEDIJACIONI SLOJ UZ ISTOVREMENU

SOILIFIKACIJU (“ZAZEMLJENJE”) NOSEĆEG MATERIJALA KAO TEHNOGENE MATIČNE STENE, ČIME SE STVARA SLOJ ZEMLJIŠTA!

-FIZIČKE I FIZIČKO-HEMIJSKE OSOBINE NOSEĆEG MATERIJALA, POSEBNO RASKRIVKE, PEPELA I ŠLJAKE UGLJEVA KAO EFIKASNIH ADSORBENASA ZA NAFTNE POLUTANTE, SPREČAVAJU ZAGADJENJE PODZEMNIH I POVRŠINSKIH

VODA!

TEHNOGENA TEHNOGENA ““MATIMATIČČNA STENANA STENA”” SA ZIMOGENOM ORGANSKOM SUPSTANCOM I MIKROORGANIZMIMA

⇓SLOJ “VEŠTAČKOG ZEMLJIŠNOG MATERIJALA” SA NAFTNIM POLUTANTIMA

INOKULISAN KONZORCIJUMOM ZIMOGENIH MIKROORGANIZAMA ZA BIOREMEDIJACIJUBIOREMEDIJACIJU I SOILIFIKACIJUSOILIFIKACIJU

⇓BIOREMEDIJACIJA-MINERALIZACIJA NAFTNIH KONTAMINANATA, UMNOŽAVANJE ZEMLJIŠNIH MIKROORGANIZAMA I HUMIFIKACIJAI HUMIFIKACIJA

⇓NASTANAK SLOJA NERAZVIJENOG ZEMLJINERAZVIJENOG ZEMLJIŠŠTA TA I SPONTANA KOLONIZACIJA SPONTANA KOLONIZACIJA

BILJNIM BILJNIM ““PIONIRIMAPIONIRIMA””, KAO ŠTO SU TRAVE

⇓⇓

VEŠTAČKO ZATRAVNJENJE I OZELENJAVANJE I DIFERENCIJACIJA DIFERENCIJACIJA HORIZONATA ZEMLJIHORIZONATA ZEMLJIŠŠNOG SLOJANOG SLOJA--PROFILAPROFILA!

FAZE FAZE FORMIRANJFORMIRANJAA ZEMLJIZEMLJIŠŠTATA

U BLISKOJ BUDUĆNOSTI....

OD OVOGA

PEDOSFERAPEDOSFERA--ZEMLJIZEMLJIŠŠTE JE, KAO TE JE, KAO ČČETVOROFAZNI SISTEM (GASOVITO, ETVOROFAZNI SISTEM (GASOVITO, TETEČČNO, NO, ČČVRSTO, VRSTO, ŽŽIVI ORGANIZMI) NAJSLOIVI ORGANIZMI) NAJSLOŽŽENIJA EKOSFERA NA ZEMLJI, U ENIJA EKOSFERA NA ZEMLJI, U

KOJOJ SE, PRETEKOJOJ SE, PRETEŽŽNO U HORIZONTIMA ONO U HORIZONTIMA O--B ODIGRAVAJU KOMPLEKSNI B ODIGRAVAJU KOMPLEKSNI FIZIFIZIČČKI, FIZIKI, FIZIČČKOKO--HEMIJSKI, HEMIJSKI I BIOLOHEMIJSKI, HEMIJSKI I BIOLOŠŠKI, DOMINANTNO KI, DOMINANTNO

MIKROBIOLOMIKROBIOLOŠŠKI PROCESI TRANSFORMACIJE NEORGANSKE I ORGANSKE, KI PROCESI TRANSFORMACIJE NEORGANSKE I ORGANSKE, AUTOHTONE I ALOHTONE SUPSTANCE, AUTOHTONE I ALOHTONE SUPSTANCE, ŠŠTO ZEMLJITO ZEMLJIŠŠTU DAJE PLODNOST, PRE TU DAJE PLODNOST, PRE

SVEGA ZBOG PRISUSTVA HUMUSA I MIKROORGANIZAMA! SVEGA ZBOG PRISUSTVA HUMUSA I MIKROORGANIZAMA!

HVALA NA PAHVALA NA PAŽŽNJI !NJI !