Mikrobit polttoaineen varastoinnissa ja jakelussa
Saastamoinen, Heidi (2011)
Saastamoinen, Heidi
2011
Biotekniikan koulutusohjelma
Luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunta - Faculty of Science and Environmental Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2011-09-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-2011091514804
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-2011091514804
Tiivistelmä
Polttoaineiden hiilivetyjen on tiedetty ylläpitävän mikrobien kasvua jo yli 70 vuoden ajan. Tämän diplomityön yhtenä tavoitteena oli tehdä kirjallisuuskatsaus erilaisten polttoaineiden mikrobiologisesta kontaminaatiosta. Kokeellisen osuuden tavoitteena oli tutkia polttoaineiden soveltuvuutta mikrobien ravinnoksi, mikrobien määrää ja diversiteettiä eri polttoaineissa, polttoaineiden pilaantumisen etenemistä sekä mikrobikasvun hillitsemistä ja estoa.
Diplomityön kokeellisessa osuudessa tutkittiin kahta polttoainetta. Polttoaineiden soveltuvuutta mikrobien ravinnoksi tutkittiin kolmella eri mikrobien kasvutavalla: kiinteällä kasvatusalustalla, liukoisessa vesifaasissa ravistelupullokokein sekä biofilmissä. Polttoainetta 1 ei voida käyttää sellaisenaan hiilenlähteenä kiinteässä kasvatusalustassa, sillä se ei absorboitunut alustaan. Ravistelupullokokeissa saatiin rikastettua polttoaineessa 1 esiintyviä mikro-organismeja ja molempien tutkittujen polttoaineiden havaittiin soveltuvan mikrobien ravinnoksi. Mineraalisuolaliuoksen havaittiin edistävän ja matalan pH:n rajoittavan mikrobikasvua polttoaineissa. Biofilmin mikrobikasvua havaittiin polttoaineen 1 varastosäiliöiden pinnoitemateriaalilla päällystetyissä mikroskoopin objektilaseissa sekä polttoaineen 1 että vesifaasien rajapinnoilla. Veden saatavuuden ja matalan pH:n havaittiin rajoittavan biofilmin muodostusta.
Lämpötilan vaikutusta mikrobikasvun kinetiikkaan polttoaineessa 1 tutkittiin ravistelupullokokein kolmessa lämpötilassa. Mikrobikasvun havaittiin olevan nopeinta 27°C lämpötilassa sekä tapahtuvan viiveellä ja hitaammin 37°C lämpötilassa. 6°C lämpötilassa ei havaittu mikrobikasvua tutkimusjakson aikana. Mikrobikasvun hillintää tutkittiin anaerobisissa olosuhteissa polttoaineessa 1. Mikrobikasvua ei havaittu tutkimusjakson aikana. Mikrobikasvua polttoaineessa voidaan hillitä veden määrää vähentämällä, matalalla pH:lla ja lämpötilalla sekä anaerobisilla olosuhteilla. Veden saatavuuden rajoitus polttoaineen varastosäiliössä on toteutettavissa säännöllisellä ja huolellisella vedenpoistolla. Anaerobisten olosuhteiden teknisen toteutuksen mahdollisuutta ja taloudellisuutta tulisi tutkia täydessä mittakaavassa todellisessa polttoaineen varastointiympäristössä.
Mikrobien lukumäärää polttoaineessa 1 tutkittiin standardin IP 385/99 mukaisen maljakasvatusmenetelmän ja mikroskopoinnin avulla. Sekä pesäkkeitä muodostavien yksiköiden määrä (11 – 15 PMY/ml) että kokonaissolumäärä (453 – 1271 solua/ml) oli tutkituissa näytteissä hyvin pieni. Mikrobien diversiteettiä polttoaineessa 1 tutkittiin molekulaaristen menetelmien avulla. Näytteiden prokarioottidiversiteetti oli laaja, mutta eukarioottidiversiteetti oli pieni. Mikro-organismien selektiivinen rikastuminen ravistelupullokokeissa havaittiin rikastetun biomassan mikrobidiversiteetin suppeudesta alkuperäiseen näytteeseen verrattuna. Maljakasvatusmenetelmän avulla eristettiin vain viisi todennäköisesti erilaista pesäkettä, joka havainnollistaa selkeästi menetelmän valikoivuuden ja sen antaman puutteellisen kuvan mikrobiston monimuotoisuudesta. /Kir11
Diplomityön kokeellisessa osuudessa tutkittiin kahta polttoainetta. Polttoaineiden soveltuvuutta mikrobien ravinnoksi tutkittiin kolmella eri mikrobien kasvutavalla: kiinteällä kasvatusalustalla, liukoisessa vesifaasissa ravistelupullokokein sekä biofilmissä. Polttoainetta 1 ei voida käyttää sellaisenaan hiilenlähteenä kiinteässä kasvatusalustassa, sillä se ei absorboitunut alustaan. Ravistelupullokokeissa saatiin rikastettua polttoaineessa 1 esiintyviä mikro-organismeja ja molempien tutkittujen polttoaineiden havaittiin soveltuvan mikrobien ravinnoksi. Mineraalisuolaliuoksen havaittiin edistävän ja matalan pH:n rajoittavan mikrobikasvua polttoaineissa. Biofilmin mikrobikasvua havaittiin polttoaineen 1 varastosäiliöiden pinnoitemateriaalilla päällystetyissä mikroskoopin objektilaseissa sekä polttoaineen 1 että vesifaasien rajapinnoilla. Veden saatavuuden ja matalan pH:n havaittiin rajoittavan biofilmin muodostusta.
Lämpötilan vaikutusta mikrobikasvun kinetiikkaan polttoaineessa 1 tutkittiin ravistelupullokokein kolmessa lämpötilassa. Mikrobikasvun havaittiin olevan nopeinta 27°C lämpötilassa sekä tapahtuvan viiveellä ja hitaammin 37°C lämpötilassa. 6°C lämpötilassa ei havaittu mikrobikasvua tutkimusjakson aikana. Mikrobikasvun hillintää tutkittiin anaerobisissa olosuhteissa polttoaineessa 1. Mikrobikasvua ei havaittu tutkimusjakson aikana. Mikrobikasvua polttoaineessa voidaan hillitä veden määrää vähentämällä, matalalla pH:lla ja lämpötilalla sekä anaerobisilla olosuhteilla. Veden saatavuuden rajoitus polttoaineen varastosäiliössä on toteutettavissa säännöllisellä ja huolellisella vedenpoistolla. Anaerobisten olosuhteiden teknisen toteutuksen mahdollisuutta ja taloudellisuutta tulisi tutkia täydessä mittakaavassa todellisessa polttoaineen varastointiympäristössä.
Mikrobien lukumäärää polttoaineessa 1 tutkittiin standardin IP 385/99 mukaisen maljakasvatusmenetelmän ja mikroskopoinnin avulla. Sekä pesäkkeitä muodostavien yksiköiden määrä (11 – 15 PMY/ml) että kokonaissolumäärä (453 – 1271 solua/ml) oli tutkituissa näytteissä hyvin pieni. Mikrobien diversiteettiä polttoaineessa 1 tutkittiin molekulaaristen menetelmien avulla. Näytteiden prokarioottidiversiteetti oli laaja, mutta eukarioottidiversiteetti oli pieni. Mikro-organismien selektiivinen rikastuminen ravistelupullokokeissa havaittiin rikastetun biomassan mikrobidiversiteetin suppeudesta alkuperäiseen näytteeseen verrattuna. Maljakasvatusmenetelmän avulla eristettiin vain viisi todennäköisesti erilaista pesäkettä, joka havainnollistaa selkeästi menetelmän valikoivuuden ja sen antaman puutteellisen kuvan mikrobiston monimuotoisuudesta. /Kir11