Transcript การใช้สารลดแรงตึงผิวชีวภาพทดแทนสารเคมี ขจัดคราบน ้ามันในการขจัดคราบน ้ามันในทะเล

การใช้สารลดแรงตึงผิวชีวภาพ
ทดแทนสารเคมี
ขจัดคราบน้ ามันในการขจัดคราบ
การขยายตัว้ ทางเศรษฐกิจ อย่ า งรวดเร็ว ท าให้
น
ามั
น
ในทะเล
ค ว า ม ต้อ ง ก า ร พ ลัง ง า น ข อ ง ป ร ะ เ ท ศ มี เ พิ่ ม ม า ก ขึ ้น
่
โดยเฉพาะน้ ามัน ซึงเป็
นพลัง งานหลัก ที่ส าคัญ แหล่ ง
น้ ามันของประเทศไทย ส่วนใหญ่มาจากภายนอกประเทศ
่ าเข้า
โดยเฉพาะจากเอเชีย ตะว น
ั ออกกลาง น้ ามัน ทีน
่ นสินค้านาเข้า
ประเทศไทยส่วนใหญ่เป็ นน้ ามันดิบ ซึงเป็
้
สู งสุดอน
ั ดับที่ 1 และ รองลงมาเป็ นน้ ามันเชือเพลิ
ง และ
่
น้ ามัน ส าเร็จ รู ปอืนๆ
ปริม าณการน าเข้า น้ ามัน ดิบ มี
้ กปี การนาเข้าน้ ามันส่วนใหญ่ โดย
แนวโน้มสู งมากขึนทุ
การขนส่ ง ทางเรือ เมื่อมี ก ารขนส่ ง น้ ามัน ผ่ า นทะเล
้ั น
้ จานวนเรือบรรทุกน้ ามัน,
มหาสมุทรจานวนบ่อยครงขึ
เรือสินค้า การดาเนิ นกิจกรรมต่างๆในทะเลและชายฝั่ ง
่ั
้ บางส่ ว นจะเลื อ นหายไปจากผิ ว น้ าด้ว ย
• คราบน้ ามัน ที่ร วไหลนี
กระบ วนกา รแปร สภาพ ต่ า งๆ ตาม ธรรม ชาติ (weathering
process) อาทิ เช่น การละลาย (dissolution)
การระเหย
(evaporation)
การกระจายตัว (dispersion)
การรวมตัว
(emulsion) การตกตะกอน (sedimentation) การย่อยสลาย
่ ด ขึน
้
โดยจุ ล ิน ทรีย ์ (biodegradation) เป็ นต้น กระบวนการทีเกิ
เหล่ า นี ้ มี ห ลายปั จจ ย
ั ที่ เกี่ยวข้อ ง เช่ น คุ ณ สมบัต ิ ข องน้ ามัน
ป ริม าณน้ ามัน ประเภทของน้ ามัน สภาพแวดล้อ มต่ า งๆ เช่ น
กระแสลม แสงแดด และอุณหภู ม ิ เป็ นต้น
้ั ธท
• วิธก
ี ารขจด
ั คราบน้ ามันในทะเล กระทาได้ทงวิ
ี างกายภาพ โดย
การกักเก็บกวาด (booming and skimming) วิธท
ี างเคมีโดย
การใช้สารเคมีจาพวกสารทาให้น้ ามันกระจายตวั และสารลดแรง
ตึงผิว (dispersant and surfactant)
และวิธท
ี างชีวภาพ
โดยการใช้จุ ล ิ น ทรีย ย
์ ่ อ ยสลาย คราบน้ ามัน ประมาณ 60 %
่
สามารถถู กกาจด
ั ได้โดยวิธก
ี ายภาพ ส่วนทีเหลื
อจะใช้วธ
ิ ท
ี างเคมี
่
และชีวภาพ ด งั นั้นเพือให้
ก ารขจ ด
ั คราบน้ ามัน มีประสิท ธิภ าพ
จึงต้อ งใช้หลายวิธก
ี ารร่วมกัน การกักเก็บกวาดจะใช้เ ป็ นวิธก
ี าร
แรกก่อน แล้วตามด้วยการฉี ดพ่นสารเคมีทท
ี่ าให้น้ ามันกระจาย
• (Oilspill Dispersant) ได้แก่สารกลุ่ม Triton-X และCorexit จะ
มีค วามเป็ นพิษ สู ง สามารถท าอ น
ั ตรายสิ่งมีช ีว ิตในน้ า มีก าร
ตกค้างเนื่ องจากไม่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ และมี
ราคาค่อนข้างสู งเนื่ องจากต้องนาเข้าจากต่างประเทศ ปั จจุบน
ั
่ น
ได้มก
ี ารใช้สารลดแรงตึงผิวชีวภาพ (biosurfactant) ซึงเป็
สารที่ผลิต จากจุ ล ิน ทรีย ์ เพื่อใช้ท ดแทนสารเคมีข จ ด
ั คราบ
่
่ ชว
น้ ามัน เนื่ องจากมีผลกระทบต่ อ สิงแวดล้
อ มและสิงมี
ี ต
ิ ต่างๆ
น้อยกว่าการใช้สารเคมี
• สารลดแรงตึงผิวชีวภาพ (biosurfactant) เป็ นสารชีวโมเลกุลที่
มีสมบัตเิ ป็ นสารลดแรงตึงผิว (surface-active
substance)
่
่ ชวี ต
่ ลน
ซึงสร
้างโดยสิงมี
ิ โดยเฉพาะอย่างยิงจุ
ิ ทรีย ์ ชนิ ดต่างๆ เช่น
แบคทีเรีย รา และยีสต ์บางชนิ ด
สารลดแรงตึงผิวมีโครงสรา้ ง
่
เป็ นแอมฟิ ฟาติก (amphipathic structure) ซึงประกอบด้
วย
่
่
ส่วนทีละลายในไขมั
น (lipophilic portion)
และส่วนทีละลาย
น้ า (hydrophilic portion) ปั จจุบน
ั มีการใช้สารลดแรงตึงผิว
ชีว ภาพกัน อย่ า งกว้า งขวาง เช่น ใช้เ ป็ นสารอิม ล
ั ชิฟ ายเออร ์
้
สารทาให้เกิดฟอง ตวั ทาละลายและสารลดความหนื ด รวมทังมี
่
้ เช่น ใช้การขจด
การใช้ในสิงแวดล้
อมมากขึน
ั คราบน้ ามัน และ
่
้ อนในน้ าและดิน โดยใช้สาร Rhamnolipid จาก
สารพิษทีปนเปื
แบคทีเรีย Pseudomonas sp.
Surfactin จาก Bacillus
่
อน
ั ตรายต่ อ สิงแวดล้
อ มมีค วามเป็ นพิษ ต่ า และยัง ส่ ง เสริม การย่ อ ยสลายของ
่ น
้ โดยเฉพาะการย่อยสลายสารทีโมเลกุ
่
จุลน
ิ ทรีย ์ให้รวดเร็วยิงขึ
ลใหญ่ ไม่ละลาย
่
น้ า มีความหนื ดสู ง เช่น น้ ามันดิบ (crude-oil
หรือ petroleum) ซึงมี
่ ไฮโดรคาร ์บอนชนิ ดต่างๆ เป็ น
องค ์ประกอบทางเคมีสลับซ ับซ ้อน เป็ นของผสมทีมี
ส่วนใหญ่ ได้แก่อล
ั เคน (n-alkane or saturated hydrocarbon) อะโร
มาติกส ์ (aromatics) และ แอสฟั ลทีน (asphaltene)
่ นาคม 1985 เป็ น
• จากเหตุการณ์คราบน้ ามันจากเรือExxon Valdez อป
ั ปางเมือมี
่ั
่ เวณชายฝั่ งอลาสก้า
เหตุทาให้น้ ามัน ดิบรวไหลประมาณ
11 ล้านแกลลอนทีบริ
่ ง ผลกระทบต่อ ระบบนิ เ วศในบริเ วณนั้นเป็ นเวลานาน จึงได้ม ีก ารหาแนว
ซึงส่
ท า ง ก า ร ข จัด ค ร า บ น้ า มัน ต า ม ช า ย ฝั่ ง ท ะ เ ลโ ด ย ก า รใ ช้ ว ิ ธ ี ท า ง ชี ว ภ า พ
้
(bioremediation) สาหร ับกลไกการย่อยสลายน้ ามันดิบโดยจุลน
ิ ทรีย ์นันเกิ
ดจาก
ปฏิ ก ิ ร ิย าออกซิเ ดช น
ั (oxidation) โดยจุ ล ิ น ทรีย จ
์ ะออกซิไ ดซ ์ (oxidized)
สารประกอบไฮโดรคาร ์บอน ในน้ ามัน แล้วให้ผ ลิ ต ภัณ ฑ ส
์ ุ ด ท้า ยเป็ นก๊า ซ
่
่ เป็ นอน
่ ชวี ต
คาร ์บอนไดออกไซด ์ น้ า และสารอินทรีย ์อืนๆ
ทีไม่
ั ตรายต่อสิงมี
ิ เช่น
กรดอินทรีย ์,แอลกอฮอล ์,แอลดีไฮด ์ และคีโตน เป็ นต้น อต
ั ราการย่อยสลายของ
้
่
จุ ล ิน ทรีย จ
์ ะช้า หรือ เร็ว ขึนอยู
่กบ
ั หลายปั จจัย เช่ น ชนิ ดของน้ ามัน ซึงจะมี
่
ปริมาณและชนิ ดของสารไฮโครคาร ์บอนทีแตกต่
างกัน ปริมาณออกซิเจน การ
่ ต
เปลี่ยนแปลงอุ ณ หภู ม ิ นอกจากนี ้ยัง มีก ารเติม สารที่ช่ว ยเพิมอ
ั ราการย่ อ ย
่
สลายของจุลน
ิ ทรีย ์ โดยการใส่ปุ๋ย (fertilizers หรือ biostimulants) ซึงอยู
่ในรู ป
่
้ าได้ นอกจากนี ้ยังมีการศึกษาการใช้สารลด
ไนโตรเจนและฟอสฟอร ัสทีละลายน
่ ว ยเพิมอั
่ ตราการย่ อ ยสลายของจุ ล ินทรีย ์
แรงตึง ผิว
(surfactants) เพือช่
เนื่ องจากสามารถลดแรงตึงผิวระหว่างน้ ามันกับน้ า ทาให้น้ ามันกระจายตัวเป็ น
้ (emulsion)
อนุ ภาคเล็กๆ เป็ นผลให้น้ ามันละลายน้ าและรวมตัวกับน้ าได้มากขึน
่ นที
้ ผิ
่ วของน้ ามัน (cell surface hydrophobicity) จุลน
เป็ นการเพิมพื
ิ ทรีย ์มา
่ วยส่งเสริม
• เนื่องจากการเติมสารลดแรงตึงผิว เป็ นวิธห
ี นึ่ งทีช่
การย่อยสลายน้ ามันโดยจุลน
ิ ทรีย ์ เช่นเดียวกับวิธก
ี ารขจัด
่
คราบน้ ามันโดยการใช้สารเคมี ซึงกองทั
พเรือเป็ นหน่ วยงานที่
่ บทบาทในการขจด
สาค ัญทีมี
ั คราบน้ ามันในทะเล และได้
ตระหนักถึงผลกระทบของการใช้สารเคมีขจด
ั คราบน้ ามันอ ัน
่ ชวี ต
ส่งผลต่อการทาลายสิงมี
ิ และระบบนิ เวศในทะเล จึงเป็ น
่
ทีมาของการเกิ
ดโครงการวิจยั ทางด้านการขจด
ั คราบน้ ามันใน
ทะเลได้แก่ การใช้แบคทีเรียและสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ
ทดแทนการใช้สารเคมีขจด
ั คราบน้ ามันโดยกรมวิทยาศาสตร ์
ทหารเรือ การผลิตทุ่นกักเก็บคราบน้ ามัน โดยกรมอู ่
ทหารเรือ
• กรมวิทยาศาสตร ์ทหารเรือ ได้รว่ มมือกบ
ั ภาควิชาจุลชีววิทยา
คณะวิทยาศาสตร ์ และภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะ
วิศวกรรมศาสตร ์ แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ในการ
ดาเนิ นการวิจ ัยการนาแบคทีเรียทะเลไปใช้ในการย่อยสลาย
่ 2544 ซึงงบประมาณในการวิ
่
คราบน้ ามันในทะเลเมือปี
จ ัยนี ้
ได้ร ับการสนับสนุ นจากสานักงานวิจยั และพัฒนาการทหาร
้ เสร็จสินมื
้ อปี
่ 2547
กลาโหม
โครงการวิจย
ั นี ได้
• โดยผลกาวิจ ัยได้คน
้ พบแบคทีเรียทะเลสายพันธุ ์
่ ความสามารถในการสร ้าง
Pseudomonas aeruginosa ซึงมี
่
สารลดแรงตึงผิวชีวภาพชนิ ด Rhamnolipid ซึงมี
บรรณานุ กรม
• กัลยา อานวย, พลเรือตรีหญิง. 2546. การนาแบคทีเรียทะเล
ไปใช้ในการย่อยสลายคราบน้ ามันในทะเล. โครงการวิจยั .
กรมวิทยาศาสตร ์ทหารเรือ. กองทัพเรือ.
• จิราภรณ์ ธนี ยวัน, รองศาสตราจารย ์. 2544.
การคัดเลือก
จุลน
ิ ทรีย ์ และการผลิตไบโอเซอร ์แฟคแตนท ์. รายงานการ
วิจ ัย. ภาควิชาจุลชีววิทยา. คณะวิทยาศาสตร ์ จุฬาลงกรณ์
มหาวิทยาลัย.
• นภดล สว่างนาวิน, เรือเอก. 2547. ผลของสารลดแรงตึงผิว
ต่อการย่อยสลายน้ ามันดิบโดย
่
่
้ อนคราบน้ ามัน .
จุลน
ิ ทรีย ์ทีแยกได้
จากทรายทะเลทีปนเปื
วิทยานิ พนธ ์ปริญญามหาบัณฑิต . ภาควิชาจุลชีววิทยา.
บัณฑิตวิทยาลัย จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.
• Kosaric, N. 1993. Biosurfactants Production
Property Application. Surfactant Science.
(Series:vol.48) New York: Marcel Dekker, Inc.
• Sheehan, D.1997. Bioremediation Protocols. New
Jersey: Humana Press, Totowa.
่ ตได้
สารลดแรงตึงผิวชีวภาพทีผลิ
่ ดเลือกได้
แบคทีเรียทีคั
่
่ ผลิตสารลดแรงตึง
เครืองมื
อทีใช้
ผิวชีวภาพ