بایوساید چیست؟ کاربردهای مهم بایوساید

بایوسایدها

حضور مواد مضر همچون باکتری‌ها و میکروارگانیسم ها در صنایع مختلف همچون سیستم‌های انتقال و جا به جایی و یا مخازن ذخیره، پدیده ای بسیار نامطلوب به شمار می‌رود که مضرات گوناگونی نیز به همراه دارند. برای مثال در صنایع نفت وجود میکروارگانیسم ها منجر به تخریب هیدروکربن های نفتی شده و این پدیده باعث افزایش چگالی نفت، افزایش مقدار گوگرد و تغییرات در ویسکوزیته محصول می‌گردد.

علاوه بر کاهش موارد بیان شده، فعالیت نامطلوب میکروارگانیسم ها باعث خوردگی تاسیسات انتقال نفت و گاز و تولید ترکیبات نامطلوبی همچون H2S، پلیمرها، اسیدهای آلی و غیره می‌گردد. به عنوان مثالی دیگر در صنایع تصفیه آب‌های آشامیدنی فعالیت موجودات زنده مانند باکتری های هوازی و بی هوازی، جلبک ها، قارچ ها و غیره شرایط آب را نامساعد و غیر قابل استفاده برای آشامیدن می‌سازد.

یکی از دشواری‌های غلبه بر این باکتری‌ها مقاومت و پایداری آن‌ها در گستره وسیعی از شرایط فرآیندی است. برای مثال برخی از این موجودات در گستره‌های وسیعی از شرایط که در ذیل به آن اشاره شده است، به حیات خود ادامه می‌دهند:

• pH – در گستره 0 تا 11
• دما – 2- تا 80+ درجه سانتیگراد
• فشار – تا psi 1500

برای جلوگیری از پدیده‌های بیان شده و غلبه بر اثرات نامطلوب این باکتری‌ها، از مواد شیمیایی با عنوان بایوسایدها استفاده می‌شود. بایوسایدها دسته ای از مواد شیمیایی هستند که برای نابودی هرگونه میکروارگانیسم مضر به کار برده می شوند.

به عبارت دیگر می‌توان گفت بایوسایدها به گروهی از مواد شیمیایی بر پایه پروکسی استیک اسید یا ایزوتیازولین ها گفته می‌شود که وجود آن‌ها در سیستم منجر به از بین رفتن میکروارگانیسم های هوازی و بی‌هوازی می‌گردد. در برخی از منابع از بایوسایدها با نا‌م‌های دیگری همچون باکتری کش یا زیست کش نیز یاد شده است.

انواع بایوسایدها بر اساس ماهیت شیمیایی

بایو سایدها را با دیدگاه‌های مختلفی می‌توان دسته بندی کرد، از دیدگاه مکانیزم اکسید کنندگی می‌توان بایوسایدها رو به دو گروه زیر تقسیم بندی کرد:

اکسید کننده

این نوع بایو سایدها شامل بایوسایدهای بر پایه هیپوکلریت سدیم و کلر هستند. در جدول (1) چند گونه از بایوسایدهای اکسنده به همراه سایر اطلاعات مربوط به مقدار مصرف استفاده از آن‌ها آورده شده است.

جدول (1): چند گونه از بایوسایدهای اکسنده به همراه اطلاعات مربوط به مقدار مصرف

غیر اکسنده

این نوع بایوسایدها شامل بایوسایدهای بر پایه ایزوتیازولین، گلوتارآلدهید و آمونیوم هایی مانند بنزآلکونیومکلرید هستند. در جدول شماره (2)، چند گونه از بایوسایدهای غیر اکسنده به همراه اطلاعات مربوط به مقدار مصرف آن‌ها آورده شده است.

جدول (2): چند گونه از بایوسایدهای غیر اکسنده به همراه اطلاعات مربوط به مقدار مصرف

برای مثال بر اساس پایه تشکیل دهنده بایوساید می‌توان این ماده را در گروه‌های زیر دسته بندی کرد:

• بر پایه پراستیک اسید
• بر پایه دی متیل بنزو آلکونیوم کلراید
• ایزوتیازولین
• گلوتارآلدئید
• دی برمو نیتریلوپروپیل آمید

با توجه به نوع اتصال به اجزای ساختاری سلول‌های باکتری نیز می‌توان بایوسایدها را به گونه‌های زیر دسته بندی کرد:

• اتصال خارجی به ساختارهای سلولی (گلوتارآلدهید، فنل)
• اتصال به غشای سلولی (اتانول، ایزوپروپانول، ترکیبات آرسنیک)
• اتصال به اندام های سلولی (آلدهیدها، آریل متان)

مکانیسم اثر بایوسایدها

با توجه به تنوع بسیار وسیع بایوسایدها بدیهی است که مکانیزم عملکرد آن‌ها نیز متفاوت باشد، اما با یک دید کلی می‌توان گفت بایوسایدها ابتدا به داخل سلول نفوذ کرده و فعالیت متابولیک میکروارگانیسم‌ها را متوقف، سپس با واکنش منجر به تغییر در عملکرد سلول‌ها شده و در پایان باعث مرگ میکروارگانیسم‌ها می‌شوند. در ادامه چند مثال از مکانیزم عملکرد بایوسایدهای مختلف آورده شده است:

بایوسایدهای اکسید کننده (هالوژن ها و پراکسید ها)

این نوع بایوسایدها با استفاده از مکانیزم رادیکال برای اکسیداسیون ترکیبات آلی به کاربرده می‌شوند.

بایوسایدهای الکتروفیلی ها (فرمالدهید و ایزوتیازولون)

این نوع بایوسایدها با اتصال به سلول های نوکلئوفیل منجر به غیر فعال شدن آنزیم ها می‌گردند.

پروتونوفورها (پارابن ها، اسید بنزوئیک و اسید سوربیک)

این نوع بایوسایدها منجر به اسیدی شدن سیتوپلاسم سلول و متلاشی کردن متابولیسم سلولی می‌شوند.

کاربرد بایوساید

بایوسایدها کاربردهای گسترده‌ای در سه صنعت زیر دارند:

• صنایع تصفیه آب و فاضلاب
• صنایع نفت و گاز
• برج های خنک کننده

در ادامه به برخی از کاربردهای بایوسایدها در زمینه‌های مختلف ارائه شده است.

کاربرد بایوسایدها در تصفیه آب و فاضلاب

رشد و تکثیر میکروارگانیسم های مختلف از جمله باکتری ها، قارچ و جلبک در حوضچه های تصفیه آب آشامیدنی مشکلات بسیار زیادی را به همراه دارد که از مهم ترین آنها می توان به بروز بیماری های گوارشی و پوستی و تنفسی اشاره نمود. همچنین لازم به ذکر است که به دلیل تغییراتی که میکروارگانیسم ها در شرایط موجود در سیستم های خنک کننده ایجاد می کنند، مقدار رسوب ایجاد شده روی این تاسیسات افزایش پیدا خواهد کرد.

مدت زمان طولانی است که در تصفیه آب از بایوسایدهای مختلفی استفاده می‌شود. بایوسایدهای مورد استفاده در تصفیه آب شامل بایوسایدهای اکسنده کننده همانند محصولات کلر و برم و همچنین بایوسایدهای غیر اکسنده شامل ایزوتیازولین ها، کوات، ارگانوبرومین و گلوتارآلدهید هستند. هدف از به کاربرد این ترکیبات برای تصفیه آب، حذف رسوبات، لجن شیمیایی و باکتری‌ها است.

در تصفیه خانه معمولا از خواص بایوساید کلر به همراه ازون استفاده می شود. از آنجایی که در فرآیندهای تصفیه آب از سیستم اسمز معکوس نیز استفاده می‌شود، ورود آب به داخل دستگاه اسمز معکوس می تواند منجر به آلودگی غشاهای RO گردد. بسیاری از باکتری های موجود در آب منجر به کاهش مقدار pH شده و به دلیل رخ دادن هیدرولیز به مرور منجر به تخریب غشاها در سیستم های اسمزمعکوس می‌گردد.

در سیستم های آب شیرین کن صنعتی غشاها نقش حیاتی داشته و آسیب وارد شدن به آنها منجر به کاهش راندمان و همچنین کیفیت آب خروجی از آنها می گردد. بنابراین پاکسازی ممبران از میکروارگانیسم‌ها نیز امری ضروری است. در این موارد می توان از بایوسایدهای مخصوص ممبران که با ساختار غشایی آن سازگارند استفاده نمود.

کاربرد بایوسایدها در تصفیه آب استخر

باکتری‌ها و ترکیبات موجود در استخر با گذشت زمان می‌توانند منجر به بیماری های پوستی شده و یا باعث تغییر رنگ آب شوند، به همین منظور جهت جلوگیری از ایجاد، رشد و تکثیر میکروارگانیسم های موجود در آب استخر از مواد باکتری کش اکسنده مانند کلر و ازون استفاده می شود.

کاربرد بایوساید در نفت

نفت بستر مناسبی برای رشد میکرواورگانیسم هاست، زیرا حاوی کربن است و همانطور که در بخش‌های قبل نیز به آن اشاره شد، وجود باکتری‌ها با ایجاد تغییرات در نفت خام منجر به پایین آمدن کیفیت آن می‌گردد. میکرواورگانیسم‌ها در صنایع نفت می توانند به ساختار مولکولی نفت آسیب وارد کرده و سولفید هیدروژن ایجاد نمایند. افزایش ویسکوزیته نفت و گوگرد نیز از دیگر مضرات وجود میکروارگانیسم هاست.

در خطوط انتقال نفت وجود میکرواورگانیسم ها عامل اصلی ایجاد فرسایش، خوردگی و رسوبات است. این وقایع زیان و خسارات بالایی در سیستم استخراج نفت ایجاد می نماید. بایوساید نفت می تواند با از بین بردن میکروارگانیسم ها نقش مهمی در پیشبرد این صنعت داشته باشد. به منظور جلوگیری از اثر باکتری‌ها انواع بایوسایدهای مختلف در میادین نفتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بایوسایدهای مورد استفاده در صنعت نفت باید ویژگی‌های خاصی داشته باشند، که در ادامه مهمترین آن‌ها ذکر شده است:

• طول عمر بالا
• حلالیت بالا
• پایداری شیمیایی مطلوب

پارامترهای تأثیر گذار بر انتخاب بایوساید

از جمله پارامترهای تأثیر گذار بر انتخاب نوع بایوساید می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• زمان تماس
• مقدار دوز مصرفی
• غلظت
• دما
• pH
• هزینه‌های اقتصادی
• سازگاری ساختار شیمیایی بایوساید با سیستم

مهم ترین برندهای بایوساید

از جمله برندهای معروف بایوساید عباتند از:

• LANXESS AG (Germany)
• Veolia Group (France)
• Arada AG (Switzerland),
• Ecolab Inc. (US)
• Nouryon (Netherlands)
• General Electric Company (US)
• Evonik Industries AG (Germany)
• Solvay SA (Belgium)
• Clariant AG (Switzerland)