بررسی سولفورزدایی از دی بنزوتیوفن توسط آنزیم های dsz و لایه های نانو با منشاء باکتریایی

نیاز فزاینده انسان به انرژی، که همراه با صنعتی شدن جوامع انسانی افزایش می یابد، باعث افزایش قیمت نفت شده است. افزایش قیمت در کنار افزایش مقدار گوگرد نفت خام و به دنبال آن مشکلات زیست محیطی متعدد ناشی از احتراق این سوخت ها، نیاز به توسعه فناوری های توانمند در زمینه بهبود کیفیت نفت خام را دو چندان می کند. به کاربرد زیست فناوری آنزیمی برای کاهش گوگرد نفت، در تحقیقات زیست پالایی کمتر توجه شده است در حالیکه اختصاصی بودن آنزیم ها و توانایی آنها در کاتالیز واکنش ها در محیط های غیر آبی استفاده از آنها را در فرایندهای نفتی، به یک فناوری مطمئن تبدیل می کند. در این تحقیق گوگردزدایی آنزیمی دی بنزوتیوفن (dbt) به عنوان مدل ترکیبات آلی گوگردی نفت توسط عصاره آنزیمی باکتری رودوکوکوس اریتروپولیس سویه r1 مورد مطالعه قرار گرفت. این باکتری از طریق مسیر اکسیداتیو 4s، طی چهار مرحله اکسیداسیون پی درپی بوسیله آنزیم های dszc,a,b، دی بنزوتیوفن را به 2- هیدروکسی بی فنیل(2-hbp) و سولفیت تبدیل می کند. در گام اول این تحقیق به منظور دستیابی به عصاره آنزیمی دارای فعالیت زیاد، جایگاه سلولی آنزیم های dsz با سنجش فعالیت در بخش های مختلف سلولی مورد ارزیابی قرار گرفت. مشاهده فعالیت زیاد در دوبخش لاشه سلولی و عصاره آنزیمی داخل سلولی به همراه حضور باندهای قوی مربوط به آنزیم های dsz، در عصاره آنزیمی داخل سلولی نشان داد که مسیر گوگردزدایی در سطح سلول به گونه ای انجام می شود که هم سوبستراهای خارج سلولی و هم کوفاکتورهای درون سلولی در دسترس باشند. در قسمت بعدی این تحقیق بهینه سازی فعالیت آنزیمی در یک محیط آبی بوسیله مجموعه آزمایش های تک فاکتوری انجام شد. ماکزیمم حذف dbt بعد از 4ساعت انکوباسیون در دمای °c30،4/7ph= در پتاسیم فسفات بافر حاویmm 3/0 دی بنزوتیوفن بدست آمد. مطالعه صورت گرفته بر روی حلال های آلی مختلف در این بخش نشان داد که تولوئن مناسب ترین حلال برای فعالیت آنزیمی است. تلفیق گوگردزدایی جذبی با استفاده از نانوذرات و گوگردزدایی آنزیمی منجر به دستیابی به یک تکنیک گوگردزدایی با سرعت و ویژگی زیاد شد. مطالعات انجام شده بر روی نانو اکسید آلومینیوم و نانوذرات نقره به ترتیب حذف 2/71% dbt در غلظت ppm15 نانواکسید آلومینیوم و حذف 65/50% dbt در غلظت ppm5/0 نانونقره بدست آمد.در بخش نهایی افزایش پایداری بیوکاتالیست ها با روش تثبیت انجام گرفت. تثبیت لاشه سلولی بوسیله کلسیم آلژینات، نانوذرات اکسید آهن و تلفیق دو روش انجام گرفت و بیشترین میزان فعالیت گوگردزدایی در لاشه های جذب شده بر نانوذرات آهن بدست آمد.تثبیت عصاره آنزیمی و لاشه های سلولی بر روی سطح از طریق پوشش دهی چرخشی(spin coating) انجام گرفت. مورفولوژی سطح و ضخامت لایه ها با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی مطالعه شد. در این بخش همچنین تاثیر غلظت های مختلف لاشه سلولی بر فعالیت و ضخامت نانو لایه ها بررسی شد. بررسی میزان حذف dbt از طریق hplc نشان داد که بعد از 20 دقیقه انکوباسیون نانو لایه آنزیمی با ضخامت حدود nm60، 22/36% و نانو لایه لاشه های سلولی با ضخامت حدود nm900، 70/50% از مقدار اولیه dbt را در محیط واکنش حذف کرده اند. فعالیت و سرعت بالای حذف dbt توسط نانولایه های سنتز شده در این تحقیق لزوم مطالعه بیشتر برای کاربردی کردن آنها در فرایند های گوگردزدایی زیستی را نشان می دهد.