امروزه منابع بیوتکنولوژی نفت و موضوع جداسازی آب از نفت‌خام که به شکست تعلیق میکروبی معروف است، همواره مورد توجه قرار دارد. منابع علمی محدود و موجود نشان می‌دهد که برخی از باکتری‌ها قادر به شکستن تعلیق آب در نفت هستند و می‌توان از این روش برای جداسازی آب از نفت استفاده کرد. مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی پژوهشگاه نفت در زمینه بومی کردن این دانش موفقیت‌هایی کسب کرده، اما به دلایل مختلف این پروژه همچنان در مرحله آزمایشگاهی باقی مانده است. دکتر قاسمعلی محبعلی، متخصص میکروبیولوژی و رئیس تحقیقات بیوتکنولوژی پژوهشگاه صنعت نفت از نخستین پژوهشگرانی است که نشان داد می‌توان در زمینه استفاده از «تعلیق‌شکن میکروبی (Microbialde–emulsifier) در جداسازی آب از نفت‌خام» فعالیت موفق داشت، وی که فارغ‌التحصیل دانشگاه اسکس انگلستان است و سال‌ها سابقه پژوهش در این زمینه را دارد، ثابت کرد علاوه بر روش‌های شیمیایی مرسوم، می‌توان از شیوه‌های جدید و متفاوت میکروبیولوژیک برای جداسازی آب از نفت‌خام استفاده کرد، روشی که دارای ویژ‌گی‌هایی منحصر به فرد و سازگار با محیط زیست است. به این ترتیب با موفقیت‌آمیز بودن مراحل آزمایشی این پروژه می‌توان با حمایت مسوولان طرح را پیگیری و تکمیل کرده و در صنعت به کار گرفت. محبعلی معتقد است در صورتی که ما در داخل کشور از چنین دستاوردهایی حمایت کنیم، رقبا از ما سبقت نخواهند گرفت. برای آگاهی بیشتر از روند دستیابی به دانش جداسازی میکروبیولوژیک آب از نفت‌خام با قاسمعلی محبعلی، رئیس مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی پژوهشگاه صنعت نفت. به عنوان یکی از نخستین پژوهشگرانی که در جداسازی آب از نفت‌خام فعالیت موفقی داشته ـ گفت‌وگویی انجام دادیم که در ادامه می‌خوانید.
از آن‌جا که آب و نمک کاتالیزورها را مسموم و خوردگی و ترکیبات جانبی ایجاد می‌کند، هر دو مخاطراتی برای صنعت نفت به همراه دارند، از این رو جداسازی آب از نفت پیش از انتقال آن به پالایشگاه ضروری است، بفرمایید ایده جداسازی آب از نفت‌خام با استفاده از روش میکروبیولوژیک، چگونه در ذهن شما شکل گرفت؟
در مروری بر منابع بیوتکنولوژی نفت، موضوع بکر جداسازی آب از نفت‌خام که به شکست تعلیق میکروبی (De–emulsification) معروف است مورد توجه قرار گرفت. منابع علمی محدود و موجود نشان می‌داد که برخی از باکتری‌ها، قادر به شکستن تعلیق آب در نفت هستند و می‌توان از این روش برای جداسازی آب از نفت استفاده کرد.
همان‌طور که شما نیز اشاره کردید نفت‌خام استخراج شده مقداری آب به همراه دارد که قبل از پالایش یا صدور برای افزایش کیفیت نفت لازم است آب از آن جدا شود.
به نظر می‌رسد به منظور جداسازی آب از نفت همچنان از روش‌های مرسوم استفاده می‌شود و به کارگیری این روش‌ها چه معنایی برای صنعت نفت دارد؟
بیشتر اوقات از روش‌های فیزیکی و شیمیایی برای جداسازی آب از نفت استفاده می‌شود که علاوه بر هزینه‌بر بودن مواد شیمیایی مشکل ورود این ترکیبات به محیط زیست هم مطرح است همچنین به تناسب هر نوع نفت‌خام، فرمولاسیون متفاوتی باید تهیه شود، یعنی شما وقتی چند ترکیب شیمیایی را با هم مخلوط و به عنوان دمولیسفایر برای جداسازی آب ازنفت‌خام استفاده می‌کنید با تغییر پارامترهایی همچون نفت‌خام، نسبت آب همراه و شوری آن، فرمولاسیون تعلیق‌شکن هم باید تغییر کند.
این پروژه در چه شرایطی آغاز شد و در دستور کار قرار گرفت؟
به دنبال تصمیم اتخاذ شده برای ملی کردن ایده جداسازی باکتری مواد تعلیق‌شکن این موضوع با مدیریت تحقیق و توسعه شرکت ملی نفت در میان گذاشته شد و مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت این پیشنهاد به امور تحقیق و توسعه شرکت مهندسی و توسعه (متن) ارجاع داده شد.
در زمان عقد قرار داد ریسک بالای این پروژه و امکان ناموفق بودن آن به ناظران شرکت متن اعلام شد. زیرا پروژه در سطحی بسیار بالاتر از مقالات موجود تعریف شده بود، اما با پیگیری همکاران پژوهشگاهی و براساس برنامه زمان‌بندی شده، فعالیت‌های پروژه به سرانجام مطلوب رسید.
لطفا درباره مراحل اولیه تحقیق در این پروژه کمی توضیح دهید.
در این پروژه ما از تست‌های مدل آزمایشگاهی منطبق با شرایط میدانی استفاده کردیم و سعی گروه در شبیه‌سازی تعلیق‌های آب در نفت، مطابق شرایط میدانی بود. به این ترتیب که نفت‌خام تعریف شده (منطقه سیری) با آب همراه آن به پژوهشگاه منتقل و برای تعمیق تعلیق آب در نفت نسبت به افزودنی دو ترکیب تعلیق‌ساز به آن اقدام شد.
یعنی برای اطمینان از موفقیت‌آمیز بودن پروژه، سخت‌ترین شرایط آزمایشگاهی را برای شکست تعلیق آب در نفت فراهم گردید؟
بله، نفت‌خام و آب همراه آن را با یکدیگر مخلوط کردیم و برای قوام هر چه بیشتر و بهتر تعلیق آب در نفت، دو ترکیب شیمیایی تعلیق‌ساز را به آن افزودیم تا آب را در نفت نگه دارد. طبیعی بود میکروبی که ما برای جداسازی دنبال آن بودیم، باید از توان شکست تعلیق آب در نفت تحت این شرایط سخت و مشکل برخوردار می‌بود. در مقالات منتشر شده در این زمینه بیشتر از نفت‌سفید استفاده شده است. یعنی نفت‌سفید را با آب مخلوط کرده و سپس به بررس شکست تعلیق از سوی باکتری پرداخته‌اند. در صورتی که این گروه از آب همراه نفت و به جای نفت‌سفید از نفت‌خام استفاده کرد. هدف از اعمال این محدودیت‌ها، دستیابی به باکتری و باکتری‌هایی بود که بتواند تعلیق آب در نفت‌خام را در منطقه و در شرایط تولید بشکنند و آب را از آن جدا کند.
در اجرای این پروژه چه چالش‌هایی را پشت سر گذاشتید؟
هدف این پروژه جداسازی باکتری تعلیق‌شکنی بود که ترکیب تعلیق‌شکن را از خود بیرون بریزد در این زمینه دو مکانیسم وجود دارد، یا واکنش سطح سلولی است که در آن صورت سطح سلول باکتری، به تعلیق واکنش نشان داده و منجر به شکست آن می‌شود با این که سلول باکتری ترکیب یا ترکیبات تعلیق‌شکن را از خود بیرون می‌ریزد و واکنش شکست تعلیق در محیط پیرامونی سلول انجام می‌شود.
ما به دنبال باکتری خاصی بودیم که بتواند این ترکیب را تولید و به بیرون ترشح کند، چرا که یکی از مشکلات استفاده میدانی باکتری این است که کارکنان شاغل در منطقه تولید، واکنش روانی خوبی نشان نداده و دید مثبتی به باکتری فعال زنده ندارند؛ همچنین وقتی سوسپانسیون باکتری را در تماس با تعلیق آب در نفت قرار می‌دهیم لازم است در پی واکنش سلول‌های باکتری را از آب یا نفت جدا کنیم. جدا کردن سلول از آب و نفت بسیار مشکل است و یکی از چالش‌های مهندسی در سیستم‌های دوفازی به شمار می‌رود.
برای رفع مشکل وجود باکتری در محیط‌های نفتی چه تمهیداتی اندیشیده شده است؟
از همان ابتدا به حضور باکتری در فرایند تولید نفت‌خام، قرار شد که محصول میکروبی تعلیق‌شکن در خارج از صنعت نفت تولید شود. این ترکیب از سوی باکتری تولید و در پی‌تغلیظ یا خشک کردن به منطقه منتقل می‌شود. بعد از انجام این مراحل می‌توان این محصول میکروبی را همچون یک ترکیب شیمیایی مورد استفاده صنعتی قرار داد.
و در نهایت موفق شدید آب را از نفت جدا کنید؟
بله، نتیجه کار ما این شد که ما باکتری مورد نظر را جدا کردیم ـ باکتری که ترکیبات تعلیق‌شکن را به منطقه پیرامونی سلول ترشح می‌کند ـ ترکیب به دست آمده را در آزمایشگاه و در شرایط مختلف نگهداری کردیم و اثر تعلیق‌شکنی آن حذف نشد. در پی شناسایی نهایی، باکتری را به کلکسیون میکروبی آلمان (DSMZ) فرستادیم که نتایج این شناسایی‌ها نشان داد: این باکتری در زمینه تعلیق‌شکنی یک باکتری جدید است، سپس به کارفرما اعلام شد پروژه با موفقیت به اتمام رسیده است.
چطور برنامه‌ها را نظم دادید که به باکتری با خصوصیات منحصر به‌فرد برسید؟
من از همان ابتدا عوامل مشخصی را مد نظر قرار دادم از جمله این که باکتری باید در حرارت محیط رشد کند، باید بتواند این ترکیب را تولید و به خارج بریزد که به راحتی قابل استخراج باشد. همچنین این ترکیب تعلیق‌شکن باید بتواند آب همراه نفت را از نفت‌خام جدا کند. یعنی به هیچ‌وجه ما با روش آزمون و خطا با ترکیبات مختلف سعی نکردیم به جواب برسیم، بلکه برای به دست آوردن باکتری مطلوب از ابتدا سخت‌ترین شرایط را بررسی کردیم.
جالب است که محصول تعلیق‌شکن این باکتری شامل یک ترکیب نیست و حداقل 5 ترکیب مختلف در خود دارد و شانس ما را برای این که با نفت‌خام‌های مختلف به جواب برسیم، بیشتر می کند، در حالی که درروش شیمیایی به تناسب تغییر نفت و آب باید فرمولاسیون جدیدی تهیه و یا تعلیق‌شکن‌های مختلف کار کرد تا به نتیجه مطلوب رسید.
با توجه به اینکه دستاوردهای تحقیق یاد شده در جداسازی میکروبیولوژیک آب از نفت، به طور حتم به کارگیری این پروژه نقش مهمی در پیشبرد اهداف صنعت نفت خواهد داشت از مسوولان صنعت نفت در این‌باره چه انتظاری دارید؟
اکنون از نظر نتایج به دست آمده در این پروژه یک سروگردن از تمام دنیا بالاتر هستیم. اما به دلیل عدم حمایت‌های لازم نتوانسته‌ایم پروژه را ادامه دهیم. چینی‌ها کار روی تعلیق‌شکن‌های میکروبی، را آغاز کرده‌اند و اگر ما تعلل کنیم و از چنین مواردی پشتیبانی لازم صورت نگیرد، در رقبای خارجی از ما پیش خواهند افتاد.
