جداسازی و شناسایی باکتری تجزیه کننده اکریلونیتریل از لجن فعال سیستم تصفیه فاضلاب پتروشیمی و بررسی کارآیی آن در حذف اکریلونیتریل

اکریلونیتریل به عنوان ماده اولیه اصلی در تولید رزین ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن) به طور وسیعی در صنعت پتروشیمی و دیگر فرآیندهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرد. تجزیه زیستی این ترکیب به دلیل ویژگی های سمی آن به آسانی توسط میکروارگانیسم ها انجام نمی شود و در صورت عدم تصفیه مناسب، تخلیه پساب آلوده به اکریلونیتریل می تواند سبب بروز آلودگی شدید محیط زیست شود. هدف از انجام این تحقیق، جداسازی و شناسایی گونه باکتریایی تجزیه کننده اکریلونیتریل از لجن فعال سیستم تصفیه فاضلاب صنعت پتروشیمی و همچنین، بررسی سرعت کاهش غلظت یا حذف کامل آن در سیستم تصفیه زیستی توسط گونه جداسازی شده می باشد. به علاوه، تغییرات غلظت محصولات میانی و نهایی حاصل از تجزیه اکریلونیتریل نیز مورد مطالعه قرار گرفته است.
برای انجام این تحقیق، سه راکتور زیستی ناپیوسته هرکدام به حجم 250 میلی لیتر مورد استفاده قرار گرفت. جمعیت میکروبی مورد نیاز برای راه اندازی سیستم، از لجن فعال برگشتی حوض هوادهی سیستم تصفیه فاضلاب مجتمع پتروشیمی تبریز تامین گردید. به منظور تامین مواد معدنی و عناصر جزئی مورد نیاز میکروارگانیسم ها از محیط بافر فسفات (PBM) و جهت تامین کربن و نیتروژن مورد نیاز سیستم زیستی از اکریلونیتریل به عنوان آلاینده استفاده شد. همچنین، از محیط کشت R2A به منظور دستیابی به باکتری خالص و از رنگ آمیزی گرم، مشاهده میکروسکوپی و آزمون های بیوشیمیایی با بهره گیری از محیط های انتخابی از جمله اکسیداسیون یا تخمیر گلوکز (O-F glucose)، مک کانکی آگار (MacConkey agar)، آگار آهن حاوی سه قند لاکتوز، ساکارز و گلوکز(TSI)، ائوزین متیلن بلو(EMB)، سالمونلا شیگلا آگار (SS agar)، SIM، آزمون های احیاء نیترات، ذوب ژلاتین، تخمیر لاکتوز، اکسیداز و کاتالاز جهت شناسایی باکتری استفاده شد. در نهایت، بازده سیستم زیستی در تجزیه غلظت های اولیه مختلف اکریلونیتریل و محصولات میانی و نهایی حاصل از فرآیند تجزیه زیستی مورد مطالعه قرار گرفت.
نتایج بدست آمده نشان دهنده میانگین حذف 46% و 98% اکریلونیتریل به ترتیب در مدت 46 و 70 ساعت پس از شروع واکنش در غلظت اولیه 500 میلی گرم بر لیتر بود. در غلظت اولیه 700 میلی گرم بر لیتر، متوسط حذف اکریلونیتریل در سیستم زیستی پس از گذشت 46 و 94 ساعت از شروع واکنش، به ترتیب برابر 50% و 6/98% بود، در صورتیکه با اعمال غلظت اولیه 1000 میلی گرم بر لیتر، میانگین حذف پس از 46 و 94 ساعت به ترتیب 30% و 40% بوده و با گذشت 118 ساعت از شروع واکنش، غلظت متوسط اکریلونیتریل در نمونه های برداشت شده 580 میلی گرم بر لیتر بود. نتایج مربوط به جداسازی و شناسایی گونه باکتریایی در شرایط بهینه عملکرد سیستم زیستی حکایت از نقش موثر باسیل گرم منفی متعلق به گروه گاما پروتئوباکتریا (Proteobacteria) تحت عنوان پسودوموناس پوتیدا (Pseudomonas putida) داشت.
تجزیه اکریلونیتریل با استفاده از فرآیندهای زیستی امکانپذیر می باشد، حال آنکه کارآیی گونه های مختلف باکتریایی در تجزیه زیستی این ترکیب متفاوت است. باسیل گرم منفی پسودوموناس پوتیدا به راحتی به محیط دارای اکریلونیتریل تا غلظت 700 میلی گرم بر لیتر سازگار می شود و از کربن و نیتروژن حاصل از تجزیه آن به منظور رشد و ساختارسازی سلولی می تواند استفاده نماید. همچنین، این گونه علاوه بر استفاده مستقیم از اکریلونیتریل، از اکریلیک اسید و آمونیاک نیز به ترتیب به عنوان منبع تامین کربن و نیتروژن مورد نیاز استفاده می نماید. بنابراین، انتظار می رود گونه شناسایی شده نقش مهمی در تصفیه فاضلاب واحد ABS صنایع پتروشیمی ایفا نماید.