powrótMikroorganizmy w paliwie

Mikroorganizmy występują we wszystkich typach środowisk (np. woda, gleba, powietrze), skąd na różnych etapach wydobycia, dystrybucji, magazynowania i eksploatacji, przedostają się do ropy naftowej i jej produktów.
Czynniki warunkujące rozwój mikroorganizmów
Do podstawowych czynników wpływających na rozwój mikroorganizmów należą: obecność wody, dostępność tlenu, temperatura oraz zawartość substancji odżywczych i substancji toksycznych.
Woda może dostawać się do zbiorników w postaci pary wodnej, wody opadowej lub gruntowej, a także powstawać na skutek gwałtownych zmian temperatury (kondensacja na ściankach zbiornika). W zależności od rodzaju drobnoustroju zmienne są uwarunkowania dotyczące wilgotności środowiska. Im środowisko jest bardziej uwodnione, tym bardziej dynamiczny jest rozwój mikroorganizmów w zbiorniku z paliwem. Obniżenie ilości wody wpływa zatem na zahamowanie lub całkowite ograniczenie rozwoju mikroorganizmów. Jak podaje Szopa , spośród wszystkich drobnoustrojów mogących zasiedlać zbiorniki paliwowe, najmniej odporne na zmiany wilgotności są bakterie (min. wilgotność do ich rozwoju to ok. 30%), podczas gdy pleśnie mogą rozwijać się nawet na suchych podłożach (min. wilgotność do ich rozwoju to ok. 15%).
Drobnoustroje zawieszone w powietrzu, cząstkach pary wodnej czy kurzu dostają się wraz z nimi do zbiorników z paliwem, gdzie osadzają się w warstwie przydennej. Z tego względu najintensywniejszy rozwój występuje na granicy faz woda-paliwo. Woda, wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi i zanieczyszczeniami pochodzenia organicznego, stanowi swoisty magazyn substancji potrzebnych do rozwoju szkodliwej mikroflory. W warstwie przydennej zbiornika mikroorganizmy prócz wody mają zapewniony także dostęp do składników odżywczych (źródło węgla i energii w postaci składników paliwa). Nośnikami innych składników odżywczych (w tym azotu, siarki, fosforu) mogą być także kurz, owady oraz dodatki, którymi uszlachetniany jest produkt. W warstwie paliwa, na skutek ograniczonej ilości wody rozwój szkodliwej mikroflory ma przebieg powolny i niekiedy trudny do zaobserwowania.
Na granicy faz paliwo-woda, zachodzą procesy formowania biofilmu, a wytwarzane substancje i powstające produkty przemiany materii, pełnią rolę swoistego spoiwa, sprzyjającego dalszemu namnażaniu. Wytworzony w ten sposób biofilm zawiera bakterie i grzyby, które w procesach metabolicznych mogą rozkładać węglowodory z paliwa. Na skutek intensywnego rozwoju mikroorganizmów, i zużywania przez nie tlenu, powstają sprzyjające warunki do rozwoju beztlenowych bakterii redukujących siarczany, które są głównym sprawcą poważnych problemów korozji elementów instalacji stosowanych w przemyśle rafineryjnym.
Większość mikroorganizmów potrzebuje do życia tlenu. Ilość tlenu obecnego w paliwie pozwala na zasiedlenie tego środowiska przez drobnoustroje tlenowe, przy czym najkorzystniejsze dla ich rozwoju są takie warunki, gdy warstwa paliwa nad warstwą wody jest jak najcieńsza, umożliwiając swobodną dyfuzję tlenu z otaczającego powietrza atmosferycznego. Z taką sytuacją mamy do czynienia w przypadku opróżniania zbiornika z paliwa, gdy wierzchnia warstwa węglowodorowa maleje wraz z wydobywaną ze zbiornika masą paliwa. W przypadku utrudnionego dostępu tlenu, w fazie wodnej rozwijają się formy beztlenowe.
Kolejnym czynnikiem wpływającym na rozwój drobnoustrojów jest temperatura, od której uzależnione są procesy enzymatyczne w komórce. W zależności od temperatur kardynalnych, mikroorganizmy podzielono na trzy grupy:
1. Psychrofile - rozwijające się najlepiej w temperaturze 18-20°C;
2. Mezofile - rozwijające się najlepiej w temperaturze 30-37°C;
3. Termofile - ciepłolubne, rozwijające się najlepiej w temperaturze 50-65°C.
Wielkość temperatury znacząco wpływa na tempo i stopień biodegradacji produktów naftowych, przy czym procesy mikrobiologicznego rozkładu przebiegają szybciej w temperaturach wyższych.
Obok wspomnianych czynników, aktywność życiowa mikroorganizmów zależy od składu zasiedlanego przez nie produktu naftowego (zawartość soli mineralnych, udział poszczególnych grup węglowodorów itd.). Z dostępnej literatury wynika, że rozwojowi mikroorganizmów sprzyja obecność pierwiastków, takich jak: K, Mg, Fe, Zn, Mn, Cu, Cr, Mo, Ca, N i F, które są materiałem budulcowym komórki i źródłem energii, natomiast obecność soli metali ciężkich, związków fenolowych i siarkowych, wpływa na zahamowanie rozmnażania i rozwoju, a nawet wykazuje działanie biobójcze.
Objawy rozwoju i skażenia produktów naftowych
Rozwój mikroorganizmów w zbiornikach z paliwem obserwowany jest między innymi w postaci:
1. zmętnienia i/lub ciemnienia paliwa
2. powstawania szlamu na dnie zbiorników
3. powstawania trwałych emulsji paliwowo-wodnych, zwłaszcza w przydennej warstwie zbiorników
4. złogów grzybni na wewnętrznej powierzchni zbiorników
5. zmiany struktury powłok zbiorników magazynowych
6. zatykania filtrów paliwowych.
W ostatnim czasie dostrzega się tendencję do wzrostu liczby mikrobiologicznych skażeń paliw. Zjawisko to związane jest z rosnącymi możliwościami adaptacyjnymi organizmów, zmianami w składzie chemicznym produktów naftowych, znacznie częstszym stosowaniem dodatków uszlachetniających oraz wydłużeniem czasu przechowywania paliw, zwłaszcza z uwagi na konieczność utrzymywania rezerw paliwowych.