Курсовая работа на тему Биотехнологии в нефтяной промышленности. Использование полисахаридов и биополимеров

Содержание


Введение 3
Глава 1. Микробиологическая депарафинизация нефтепродуктов 5
Глава 2. Биодеградация нефтяных загрязнений 9
Глава 3. Биотехнология при добыче нефти 11
§ 3.1. Микробиологическая технология увеличения нефтеотдачи 11
§ 3.2. Использование полимеров в нефтедобывающей промышленности 13
§ 3.3. Применение полимеров при транспортировке 24
Заключение 26
Список используемой литературы 29



Введение

В данной работе рассматривается тема "Биотехнологии в нефтяной промышленности. Использование полисахаридов и биополимеров".
Микробная биотехнология (промышленная микробиология) - это интегральная по своей природе область науки и техники, которая опирается на теоретические и методические положения молекулярной биологии и генетики, биохимии, физиологии и цитологии, а также использует прогрессивные химические технологии. Биотехнология занимается теми процессами, которые можно вести не в природе, а в искусственно созданных условиях производства круглогодично и повсеместно независимо от сезона, климатических и географических условий. Именно это принципиально отличает биотехнологию от сельского хозяйства, где климатические и другие природные условия являются мощным фактором, существенно ограничивающим возможности управления. В то же время агробиотехнология достигла больших успехов. Существенный вклад в современную промышленную микробиологию внесла генная инженерия, которая расширила арсенал традиционных веществ микробного синтеза за счет совершенно новых продуктов клонированных генов.
Биотехнология, в сущности, не что иное, как использование культур клеток бактерий, дрожжей, животных или растений, метаболизм и биосинтетические возможности которых обеспечивают выработку специфических веществ. Согласно определению европейской биотехнологической федерации, созданной в 1978 году, биотехнология на основе применения знаний и методов биохимии, микробиологии, генетики и химической техники позволяет извлекать выгоду технологических процессах из свойств микроорганизмов и клеточных культур. Она создает возможность получения с помощью легко доступных и возобновляемых ресурсов тех веществ и соединений, которые важны для жизни и благосостояния людей.
Биотехнологические разработки могут внести немаловажный вклад в решение комплексных проблем промышленности, здравоохранения и науки.
Для удовлетворения пищевых потребностей необходимо увеличить эффективность растениеводства и животноводства. Именно на это, в первую очередь, нацелены усилия биотехнологов. Кроме того, биотехнология предлагает как источник кормового (возможно, и пищевого) белка клеточную массу бактерий, грибов и водорослей.
Во-вторых, повышение цен на традиционные источники энергии (нефть, природный газ, уголь) и угроза исчерпания их запасов побудили человечество обратиться к альтернативным путям получения энергии. Биотехнология может дать ценные возобновляемые энергетические источники: спирты, биогенные углеводороды, водород. Эти экологически чистые виды топлива можно получать путем биоконверсии отходов промышленного и сельскохозяйственного производства.
В-третьих, уже в наши дни биотехнология оказывает реальную помощь здравоохранению. Нет сомнений в терапевтической ценности инсулина, гормона роста, интерферонов, факторов свертывания крови и иммунной системы, тромболитических ферментов, изготовленных биотехнологическим путем. Помимо получения лечебных средств, биотехнология позволяет проводить раннюю диагностику инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований на основе применения препаратов антигенов, моноклональных антител, ДНК/РНК-проб. С помощью новых вакцинных препаратов возможно предупреждение инфекционных болезней.
В-четвертых, биотехнология может резко ограничить масштабы загрязнения нашей планеты промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми отходами, токсичными компонентами автомобильных выхлопов и т. д. Современные разработки нацелены на создание безотходных технологий, на получение легко разрушаемых полимеров (в частности, биогенного происхождения: поли- -оксибутирата, полиамилозы) и поиск новых активных микроорганизмов-разрушителей полимеров (полиэтилена, полипропилена, полихлорвинила). Усилия биотехнологов направлены также на борьбу с пестицидными загрязнениями - следствием неумеренного и нерационального применения ядохимикатов.
Биотехнологические разработки играют важную роль в добыче и переработке полезных ископаемых, получении различных препаратов и создании новой аппаратуры для аналитических целей.
Прогрессирующий рост трудноизвлекаемых запасов нефти, не извлеченных после заводнения, в районах, в развитие которых уже вложены большие материальные средства, предопределил на десятилетие необходимость уделять больше внимания новым методам увеличения нефтеотдачи: физико-химическим, тепловым, газовым. Во многом причины применения физико-химических методов объективно связаны со структурой остаточных запасов нефти, значительная доля которых сосредоточена на заводненных месторождениях, в низкопроницаемых пластах.

Глава 1. Микробиологическая депарафинизация нефтепродуктов

Один из примеров использования биотехнологии в нефтяной промышленности служит депарафинизация нефтепродуктов с помощью микроорганизмов для одновременного производства основы низкозастывающих топлив или масел и белковой биомассы.
В конце 1950-х гг., после исследований, фирма "Бритиш петролеум" (ВР) заинтересовалась производством микробных биомасс из углеводородов. Доводом в пользу первоначального проекта послужила помимо производства белков необходимость удаления парафинов из газойля. Сырая нефть, содержала 10-15% парафинов. Последние под действием дрожжей Yarrowia' (Candida) деградировали в ферментерах, в которые вводили соли аммония, чтобы обеспечить необходимым азотом и поддержать нужный рН в нестерильной среде. После активной фазы роста дрожжи собирали, оставшийся газойль вместе с липидами, которые составляли около 10% биомассы, удаляли. Так как в ходе процесса получаются побочные продукты, которые должны возвращаться в очистительный цикл, его необходимо выполнять вблизи нефтяных очистных заводов.
Аналогичные эксперименты проводили советские ученые
К настоящему времени микробиологическая промышленность располагает большим арсеналом высокопродуктивных микроорганизмов, способных развиваться на углеводородах нефти: бактериями, грибами, актиномицетами и дрожжами. Однако при микробиологической депарафинизации предпочтение отдается дрожжам, не требующим строго стерильных условий ферментации, уже имеющим хорошо разработанные промышленные методы их выращивания и выделения из культуральной среды.
А.Н. Поповым с соавторами показано, что два вида дрожжей рода Candida: С. tropicalis Чимкентская-6 и С. guilliermondii способны депарафинизировать масляный дистиллят нефти, выкипающий в пределах 320-420°, следующего структурно-группового состава углеводородов: ароматических-14%, нафтеновых - 48%, парафиновых - 38% (в том числе н-парафинов - 6, 5%), с температурой застывания +14°.
В результате периодических опытов длительностью 24 и 48 часов в аэробных условиях выявлена зависимость снижения температуры застывания депарафинизата от концентрации дрожжевой суспензии