حذف فلزات سنگین نیکل، کروم و کادمیوم از خاک آلوده به نفت خام با استفاده از بیوسورفکتنت رامنولیپید

فصلنامه علمی پژوهشی دنیای میکروب ها

مقاله 6، دوره 12، شماره 1 (پیاپی 38)، خرداد 1398، صفحه 62-72   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

نیره خلقی¹؛ حسین امانی^{* 2}؛ شکوفه ملک محمودی³؛ علیرضا امیری⁴

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی شیمی، گروه بیوتکنولوژی

²استادیار، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی شیمی، گروه بیوتکنولوژی

³دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی شیمی، گروه بیوتکنولوژی

⁴استادیار، پژوهشکده نانو فناوری، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

سابقه و هدف: نفت خام حاوی مقادیر بالایی از فلزات سنگین است که در صورت ریزش در خاک موجب آلودگی خاک می‌شوند. هدف از این مطالعه، بررسی عملکرد بیوسورفکتنت رامنولیپید در حذف فلزات سنگین نیکل ، کروم و کادمیوم از خاک آلوده به نفت خام است.
 
مواد و روش‌ها: در این تحقیق مقطعی-توصیفی ابتدا بیوسورفکتنت رامنولیپید از باکتری سودوموناس آئروجینوسا تولید و سپس  با آزمون‌های TLC و FTIR اثبات شد. در مرحله بعدی ابتدا خاک ماسه‌ای با ابعاد 2 میلی‌متر با نفت خام (32.83=API و ویسکوزیتی cp 6.21) درون یک بشر آلوده شد. خاک آلوده به نفت خام درون فالکون‌های حاوی محلول شستشو شامل بیوسورفکتنت رامنولیپید (نسبت 1:10) به مدت 24 ساعت در شرایط مختلف دمایی، غلظت و pH شستشو داده شد. محلول حاوی فلزات سنگین برای رهایش فلزات به شکل یون، هضم اسیدی گردید. میزان حذف فلزات سنگین توسط بیوسورفکتنت رامنولیپید با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد.
 
یافته‌ها: میزان حذف فلزات سنگین از خاک آلوده در شرایط بهینه C° 25، غلظت  g/l 0.8 و میزان 11 pH برای نیکل، کروم و کادمیوم به ترتیب برابر با43.05 %، 34.73% و 52.81% به دست آمد.
 
نتیجه گیری: شستشوی خاک به وسیله بیوسورفکتنت تولید شده در این تحقیق منجر به حذف فلزات سنگین بدون آثار مخرب سورفکتنت‌های شیمیایی می‌شود و خطرات محیط زیستی را کاهش می‌دهد. بر اساس نتایج این تحقیق می‌توان استفاده از بیوسورفکتنت ‌ها را برای حذف فلزات سنگین حاصل از نفت خام به صنایع پیشنهاد نمود.

کلیدواژه‌ها

بیوسورفکتنت؛ رامنولیپید؛ خاک آلوده؛ حذف فلزات سنگین

مراجع

1. Chen W, Qu Y, Xu Z, He F, Chen Z, Huang S. Heavy metal (Cu, Cd, Pb, Cr) washing from
   river sediment using biosurfactant rhamnolipid. Environ Sci Pollut Res. 2017; 24(19):
   16344-16350.
   2. Henkel M, Geissler M, Weggenmann F, Hausmann R. Production of microbial biosurfactants:
   Status quo of rhamnolipid and surfactin towards large-scale production. Biotechnol J. 2017;
   12(7): 1-10.
   3. Aghajani M, Rahimpour A, Amani H, Taherzadeh M. Rhamnolipid as new bio‐agent for
   cleaning of ultrafiltration membrane fouled by whey. Eng Life Sci. 2018; 18(5): 272-280.
   4. Mao X, Jiang R, Xiao W, Yu J. Use of surfactants for the remediation of contaminated soils: a
   review. J Hazard Mater. 2015; 285: 419-435.
   5. Das P, Mukherjee S, Sen R. Antiadhesive action of a marine microbial surfactant. Colloids Surf
   B. 2009; 71(2): 183-186.
   6. Mulligan CN, Wang S. Remediation of a heavy metal-contaminated soil by a rhamnolipid
   foam. Eng Geol. 2006; 85(1-2): 75-81.
   
   7. Singh A, Van Hamme JD, Ward OP. Surfactants in microbiology and biotechnology: Part 2.
   Application aspects. Biotechnol Adv. 2007; 25(1): 99-121.
   8. Hazra C, Kundu D, Chaudhari A. Biosurfactant-assisted bioaugmentation in bioremediation.
   Microorganisms in Environmental Management: Springer; 2012. p. 631-664.
   9. Swarnkar V, Agrawal N, Tomar R. Sorption of chromate and arsenate by surfactant modified
   erionite (E-SMZ). J Dispersion Sci Technol. 2012; 33(6): 919-927.
   10. Kitamoto D, Isoda H, Nakahara T. Functions and potential applications of glycolipid
   biosurfactants from energy-saving materials to gene delivery carriers. J Biosci Bioeng. 2002;
   94(3): 187-201.
   11. Das AJ, Lal S, Kumar R, Verma C. Bacterial biosurfactants can be an ecofriendly and
   advanced technology for remediation of heavy metals and co-contaminated soil. Int J Environ
   Sci Technol. 2017; 14: 1343-1354.
   12. Hidayati N, Surtiningsih T, Matuzahroh N. Removal of heavy metals Pb, Zn and Cu from
   sludge waste of paper industries using biosurfactant. J Bioremed Biodeg. 2014; 5(7): 1-3.
   13. Urum K, Pekdemir T. Evaluation of biosurfactants for crude oil contaminated soil washing.
   Chemosphere. 2004; 57(9): 1139-1150.
   14. Wen J, Stacey SP, McLaughlin MJ, Kirby JK. Biodegradation of rhamnolipid, EDTA and
   citric acid in cadmium and zinc contaminated soils. Soil Bio Biochem. 2009; 41(10):
   2214-2221.
   15. Rahman PK, Gakpe E. Production, characterisation and applications of biosurfactants :Review.
   Biotechnol. 2008; 7(2): 360-370.
   16. Schmidberger A, Henkel M, Hausmann R, Schwartz T. Expression of genes involved in
   rhamnolipid synthesis in Pseudomonas aeruginosa PAO1 in a bioreactor cultivation. Appl
   Microbiol Biotechnol. 2013; 97: 5779-5791.
   17. Lan G, Fan Q, Liu Y, Chen C, Li G, Yin X. Rhamnolipid production from waste cooking oil
   using Pseudomonas SWP-4. Biochem Eng J. 2015; 101: 44-54.
   18. Zhai X, Li Z, Huang B, Luo N, Huang M, Zhang Q. Remediation of multiple heavy
   metal-contaminated soil through the combination of soil washing and in situ immobilization.
   Sci Total Environ. 2018; 635: 92-99.
   19. Alsaleh KA, Meuser H, Usman AR, Al-Wabel MI, Al-Farraj AS. A comparison of two
   digestion methods for assessing heavy metals level in urban soils influenced by mining and
   industrial activities. J Environ Manage. 2018; 206: 731-739.
   
   20. Kisser MI. Digestion of solid matrices Part 1: Digestion with aqua regia report of evaluation
   study. Time (min). 2005; 2: 250.
   21. Hošková M, Schreiberová O, Ježdík R, Chudoba J, Masák J, Sigler K. Characterization of
   rhamnolipids produced by non-pathogenic Acinetobacter and Enterobacter bacteria. Bioresour
   Technol. 2013; 130: 510-516.
   22. Lan G, Fan Q, Liu Y, Chen C, Li G, Liu Y,Yin X. Rhamnolipid production from waste
   cooking oil using Pseudomonas SWP-4. Biochem Eng J. 2015; 101: 44-54.
   23. Champion JT, Gilkey JC, Lamparski H, Retterer J, Miller RM. Electron microscopy of
   rhamnolipid (biosurfactant) morphology: effects of pH, cadmium, and octadecane. J Colloid
   Interface Sci. 1995; 170(2): 569-574.
   24. Dahrazma B, Mulligan CN. Investigation of the removal of heavy metals from sediments using
   rhamnolipid in a continuous flow configuration. Chemosphere. 2007; 69(5): 705-711.
   25. Urum K, Pekdemir T, Çopur M. Surfactants treatment of crude oil contaminated soils. J
   Colloid interface Sci. 2004; 276(2): 456-464.