CN103097303A - 触发水中的微生物过程的组成物及其制造的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触发水中的微生物过程的组成物，用以形成包含有不同形式中所述组成物的所述成分的一种部件的试剂组，一种制造方法，例如一组成物及其应用以微生物性分解不混溶于水的物质，特别是原油及原油衍生的物质。

Description

触发水中的微生物过程的组成物及其制造的方法

技术领域

本发明是有关于一种触发水中的微生物过程的组成物，特别是用以微生物性分解不混溶于水的物质，例如原油及原油衍生的物质。

背景技术

本发明公开一种触发水中的微生物过程的组成物，用以形成包含有不同形式中所述组成物的所述成分的一种部件的试剂组，一种制造方法，例如一组成物及其应用以微生物性分解不混溶于水的物质，特别是原油及原油衍生的物质。

环境污染是影响全球生态系统的主要原因。石油溢漏、来自油轮的溢漏、废水及钻井活动的发布是此环境污染的一个分支，是不利的影响水生生态系统。控制石油溢漏的化学手段被快速地发展，但他们具有遗留化学的有毒废物的缺点，且其无法被生物分解。物理手段是仅用于小面积的清理。

环境上友善方法的使用，例如生物修复为使用微生物以一种吸引的方法去对抗因原油或原油衍生的产物所导致的环境污染。微生物的适应以烃类作为能量来源是众所皆知。例如，已知塔瓦斯(Thavasi)等人2007年生物技术期刊，第6期第3卷，第349-452页在「从石油污染的海洋环境所隔离的4种解烃菌质体的发病率」提到，其中能够进行生物降解原油的4种解烃菌为巨大芽孢杆菌(B.megaterium)、(C.kucheri)、德氏乳杆菌(L.delbrueckii)及绿脓杆菌(P.aeruginosa)。

绿脓杆菌生物降解原油的潜力被进一步评估在曾国良等人在2005年浙江大学学报所刊载的文章中，题目为「原油在鼠李醣脂的存在下由铜绿假单胞菌的生物降解」第725-730页。在这文章中，所述原油生物降解的能力的评估是在鼠李醣酯的存在下。

目前，所出现的问题是原油的成分经由微生物或许可以被生物性的分解，但仅在一个相当有限的范围。这部分的问题是因为所述原油的一部份是漂浮在海面上，其余部分是飘浮在具有数个深度区域的海洋的一个次海平面上。

特别是，用以降解原油及原油成分的所述微生物的生命周期及代谢效率受限于他们存活及/或效率工作所需要的基质的缺乏。也就是说，解烃微生物通常对漂浮在海面上的原油成分无法正常分解，这是由于他们位于油膜下的水相状态，因此提供给所述微生物的氧气是很缺乏的。再者，所述微生物需要额外的物质，例如磷及氮以有效率的工作，但其通常不在海水及其他水中，例如河水及湖水，存在一最合适的量。

因而试图去固定化微生物培养以触发水中微生物的过程。例如，美国专利第7,384,777号是直接以一个微生物培养在人工的水体中以触发过程，并提供一细菌混合物的一固定组成，其中所述细菌经由能够形成一种基质的一种物质所固定，例如人工或天然产生的聚合物。

因而有必要提供一种组合物用于环保及有效的分解不溶于水的物质，例如原油及原油成分，其可用在大量需求以对抗一个维度石油泄漏，例如在2010年出现在墨西哥湾沉没的石油钻井平台「深水地平线」。

发明内容

因此，本发明的一个目的在提供一种组合物及方法，用以触发水中微生物的过程，其特别为在海水的表面及较底层中，能够分解不混溶于水的物质。本发明另一目的是提供一种组合物及方法，用以有效及长期降解衍生自原油的有害物质。本发明再一目的是提供一种组合物，用以触发水中微生物的过程，此为一个具吸引力的成本水平，且其在所需的批量大小下，并不影响海洋中的微生物环境及水中其余的个体。

再者，本发明的一个目的在提供一种部件的试剂组，预混及一种产生这一组合物的方法，其在无须复杂装置的需求下，允许此一组合物(当场)有效的离岸制造，透过本地人一短时间的训练，且不需要在微生物领域中具有任何特殊技能，就可以实施。

这些目标是为了实现所述独立权利要求的标的事项。优选的实施例则被描述在所述附属权利要求中。

本发明是针对一种触发水中的微生物过程的组合物，特别是分解不混溶于水的物质，通常所述物质是以烃为基础。本发明揭示一种组合物包含：所述微生物，与他们在有效工作所需的所有物质结合，而能够分解不混溶于水的物质，其中所有的成分为固态的形式。在此，一方面确保这些物质具有适当的水平，例如氧气、磷、氮及微量元素，让所述微生物符合需求，另一方面，则避免这些化学物的浪费及对海洋、湖泊或河水的潜在污染。这固态的组合物可以在陆上或海上制造，例如可以直接在漏油的附近生产，且可以被大量生产而无需专业技术。

再者，本发明组合物提供所述微生物一个自然栖地的场所，而他们通常找不到足够的物质作为以烃基础或用以存活的代谢物质。这是在特定的情况下将微生物呈现在漏油及海水之间的界在线(例如所述微生物并没有获得大气中的氧气)。

在本发明说明书内文中的所述项目名词「固态的」表示，所述微生物并非用于细胞悬浮或细胞液的形式(一般状况下)，而是在使用前被包围在含有养分及氧气或一种氧化剂的一个基体材料内。

附图说明

图1-4是在海上时本发明组成物的制造及使用；

图5及6是一个水盆(水盆1)加入盐水后马上倒入20毫升的废油到40升的盐水(上视图及底视图)；

图7是本发明所述固定组成物的描述的第二实施例；

图8是立即加入块状物后，水盆1的上视图；

图9是含有废油的水盆1，立即加入块状物之后(底视图)；

图10是含有废油的水盆1，加入块状物之后17小时(上视图)；

图11是水盆1的上视图，加入块状物之后14天；

图12是水盆2(原油)，在浓度约50%的盐水表面覆盖着油；

图13是水盆2，加入块状物之后4天，所述油膜密度变小(较透明)。

具体实施方式

在本发明提供一种触发水中的微生物过程的组成物，其包含一或多种能分解不混溶于水的物质的化学异养微生物；至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；至少一磷及氮的来源；及至少一能固定所述成分的物质。

所述微生物优选为(但不限于此)包含放线菌目的微生物族群，例如分枝杆菌属、诺卡氏菌属、节杆菌属，优选为柠檬色节杆菌或球形节杆菌、氯酚红球菌、棒杆菌属；假单胞菌目微生物，例如来自假单孢菌属的微生物，优选为施氏假单胞菌；杆菌目微生物，例如杆菌属，优选为枯草芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌或变形杆菌；及降解碳氢化合物菌，例如细菌分支自食碱菌属、解环菌属、海杆菌属、海螺菌属、嗜油菌属、油螺旋菌属及深海弯曲菌。

在本发明中所使用的微生物的一较佳混合包含施氏假单胞菌、球形节杆菌、柠檬色节杆菌、巴氏芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌及地衣芽孢杆菌。

为生产本发明所述固态的细菌，习知的细胞悬浮液第一次以每毫升1x10⁶—5x10¹⁰个细胞浓度培养在一纯培养物中。为了让微胶囊内或之类的具有尽可能高浓度的微生物，所得到的细胞悬浮液被浓缩后优选为每毫升5x10⁸—6x10⁹个细胞的浓度。所述浓度透过本领域已知的传统过滤方法来确认。

所述名词「化学异营性」在此用以特别包含化学有机异营性的细菌，运用有机的能源来存活，例如碳氢化合物、脂质及蛋白质。此群族包含需氧及厌氧的微生物。也就是，本发明所定义的化学异营性的微生物是可以存活及成长在有氧及无氧环境下的有机体。

本发明所述的组合物包含至少一氧气来源及/或至少一氧化剂，作为一电子受体。这两类物质反映微生物在需氧及厌氧有机体中的区别。需氧有机体需要氧气的来源，以作用他们应有的功能，而厌氧有机体消耗外部的电子受体(氧化剂)，例如氮、铁离子(Fe³⁺)、锰离子(Mn⁴⁺)、硫酸、硫(sulphur)及延胡索酸，以进行无氧呼吸作用。

在本发明中，可以预期的是两者的混合物，需氧及厌氧微生物的使用，因此，也就为一氧气来源及氧化剂的结合。这所带来的优点为本发明的所述组合物能够在所有可以想象的环境条件下运作，例如在氧气来源被需氧微生物消耗完后，仍可以运作(接着厌氧微生物将使用所述氧化剂进行无氧呼吸作用，而能够更进一步分解水不混溶的物质)。

本发明的所述组成物优选为固定在一基质，其具有胶囊、凝胶及/或凝胶球的形态。基本上，包含在本发明组合物成分的所述固定化的形式并没有限制。这取决于产生相同且也可以是一个随机形式的预期用途及精确的方法。

优选使用的所述胶囊或球体具有优选的接近100—10,000微米(μm)的直径，特别是100—5,000微米(μm)的直径，其中所述微生物，在一固态或一液态形式，在一般聚合物中，被包膜、渗透及/或应用在一固态到凝胶状，优选为多孔的聚合物材料。

为了所述胶囊/球体而透过所述材料进行适当的选择，例如天然或合成的聚合物，所述胶囊/球体可以被设计如用以清除(水)的所述细菌及所述物质能够进入接触到另一个。一个可能存在的胶囊壁可以被紧密密封、可渗透或半渗透。所述胶囊/球体的材料也可以是一多层结构，例如可以使用一或多种材料。因而，在一个可控制的方式下，有多种可能性来释出所述已固定的物质，例如透过所述包膜的破坏或渗透性，或也可以经由发生在所述微胶囊内部的化学反应。

在本发明一优选的组态中，所述胶囊壁是可渗透的，用以让水及物质在里面溶解。在此实施例中，与所述微生物接触的有害物质出现在当水穿透所述表面进入到所述球体及发生在内部的清洁过程中。透过清洁过程，所述微生物繁殖到所述胶囊/球体或所述凝胶可以保持住的容量，而让所述胶囊壁爆开，如所述微生物被释出。

为了制造所述固定化的微生物，天然或合成的聚合物可以被使用作为所述基质材料。

在一优选的实施例中，所使用的凝胶形态的聚合物及/或适合用以制造所述优选形态的这种聚合物，如胶囊、球体及/或凝胶。此优点为细菌可以被接受或埋入于所述凝胶结构中。优选的，所述材料必须具有一强度及耐磨损性，让所述固定化的微生物可以被保存在所谓的生命支撑条件的这种形态下，例如基质及氧气的添加。

在一优选的实施例中，此材料被用来在水中慢慢的溶解或分解，优选的在一定义的速率下，因而在一段设定的时间内进行所述微生物缓慢的释出。

再者，聚合物优选为其能够选择性的也作为一个碳的来源给所采用的微生物。在此实施例中，所述基质是透过所述微生物来分解及降解。只要所述结构具有足够大的孔洞，就会发生所述微生物的释出。

在一实施例中，本发明用以固定所述组合物的所述成分的所述基质材料是选自天然及/或合成的聚合物。优选的是，所述聚合物是选自聚合多醣类，如琼脂-琼脂或纤维素；蛋白质，例如明胶、阿拉伯胶、白蛋白或纤维蛋白原、乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基乙基纤维素、醋酸纤维素、碱纤维素硫酸、聚苯胺、聚吡咯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及马来酸酐的共聚物、环氧树脂、聚亚胺类、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯的共聚物、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酯、硅胶、甲基纤维素、明胶及水玻璃的混合物、明胶及聚磷酸盐、醋酸纤维素及邻苯二甲酸酯、明胶与马来酸酐及甲基乙烯基醚的共聚物、乙酸丁酸纤维素、几丁聚醣、聚二烷基二甲基铵氯化物、聚丙烯酸和聚二烯丙基二甲基氯化铵的混合物，以及上述任何合适的混合物。此外，所述物质用以固定所述成分优选为选自凝胶形态的聚合物，特别是藻酸盐及/或藻酸盐衍生物，或选自薄膜形态的聚合物，特别是碱纤维素硫酸、聚乙烯亚胺，及/或聚二烷基二甲基铵氯化物。

最优选的是，所述物质能够固定所述成分是生物可降解的，因而提供一个对环境友善的组合物，该组合物可以被分解成不具任何有害的残余物。

在一特别优选的实施例中，所述藻酸盐及藻酸盐衍生物被用来作为基质材料。所述藻酸盐的优点在于他们在微生物的作用上没有负面的影响，再者，在一段特定的时间内，经由微生物，他们可以被慢慢的分解，例如一周到数个月。所述基质的慢慢分解逐渐的释出越来越多数量的所述封闭微生物。从所述壁体材料的生物性分解其结果另外的优点是没有剩余的材料或废物产生遗留在水的体部。当所述固定化细菌培养被取代时，例如在一个相应的容器或一个装置用以接收或储存他们，例如一个过滤器，在待处理的介质中，所采用固定化微生物溶解后，本发明所述过滤器可被重新装填所述微生物。

当所述基质材料是以一胶囊或球体的形式所呈现时，所述壁体，在另一优选的实施例具有一多层构造，其中凝胶形态聚合物及非凝胶形态聚合物，优选为膜状形态聚合物，可被结合作为外部的壁体。在一优选的实施例中，藻酸盐或藻酸盐衍生物被选择作为所述凝胶形态材料，而聚合物则选自纤维素衍生物，特别是钠纤维素硫酸、聚二烷基二甲基铵氯化物及/或聚乙烯亚胺，作为另外优选的模状形态的材料。所述聚合物材料是除了所述藻酸盐或藻酸盐衍生物，被用来作为形成优选的外部胶囊壁体所使用。结果发现，经由采用一个外部胶囊材料，选自先前所述的聚合物，所述微胶囊的耐磨损性及祈保质期也就明显的改进。

在一特别优选的实施例中，纯化的藻酸盐，特别是以9005-38-3及9005-32-7这些CAS批号的藻酸盐作为凝胶形态的材料。所述纯化的藻酸盐其优点在于他们仅含有一少量的游离有机物质，而其可能损害所述微生物的稳定性及活性。所采用的藻酸盐优选的具有一高含量单位的L-古罗糖醛酸(L-guluron acid)。

在本发明中的一个有用的藻酸盐组合物的例子为藻酸盐及透明质酸的一组合，作为已知「高-G-藻酸盐」的表现。

在一优选的实施例中，所述氧气来源是选自过氧化物，优选的是碱土金属过氧化物，最优选为选自族群包含：钙、镁的过氧化物，且其中所述氧化剂选自电子接受体，例如硝酸根(NO₃ ^2-)及硫酸根(SO₄ ^2-)及其混合物。

如上所述，此两群物质皆可被使用在需氧及厌氧微生物的混合作组合时来用。所述优选的物质，以一氧气来源的例子为过氧化钙，最优选的氧化剂为生石膏(CaSO₄)。

在另一实施例中，磷及氮的来源另包含碳，且磷：氮：碳的重量比约为1：14：105。

值得注意的是，磷及氮的来源应选自富含蛋白质，但低脂肪及低碳水化合物的材料。这原因是，特别是脂肪作为磷及氮的来源将可能与不混溶于水的物质竞争一营养来源，通常是碳水化合物，其应透过化学异营性微生物所分解。因此，所述磷及氮来源的脂肪含量应尽可能的如碳水化合物一样低。

用以做材料的例子，其可以被使用作为磷及氮来源的是肉粉、鱼粉、动物血粉、奶粉、黄豆及小麦粉或其混合物。除上述的成份之外，本发明的组合物可包含微量元素，如铁、铜、钼及其他元素。

本发明的组合物通常被用来分解不混溶于水的物质，其物质具有一低于水的密度，且优选是选自原油及原油衍生产品，例如煤油、柴油及其它液态烃。也就是，烃类物质是漂浮在水的表面上。在此例子中，优选的是本发明的组合物包含漂浮的材料，将所述组合物带到所述不混溶于水的物质分解所需的位置，例如到所述水的表面。

另外，不混溶于水的物质经由本发明的所述组合物而可以被分解的是天然的油及脂肪，例如衍生自动物或植物的油/脂肪。

在本发明另一实施例中，所述组合物是用以分解不混溶于水的物质，其物质具有一高于水的密度，因而无法在水的表面被分解。如上所述，例如，所含成分沉浸到不同的次海层而可以在那里分解。在此例子中，本发明的固定化是适合本发明的所述组合物的密度对应所述相应的原油分馏的密度以有效的呈现在相同的次海层来污染原油分馏。

在本发明所述组合物的所述漂浮材料，若是存在，可选自椰子纤维、麻纤维、棉花、动物毛发、塑料纤维、树皮及玻璃棉或其混合物。

所述漂浮材料具有一细长的形态或可采取三维构体的形态，优选为泡沫材料、垫片或织布/不织布。因此，他们也提供一个支架以稳定本发明的所述组合物。优选的，他们的表面是粗糙且假设他们具有一细长的形态，而有一中空纤维构造。举例来说，竹子、干草、稻草及其他天然出现、生物可分解性、便宜及容易获得的材料也可以被指定。除了提供一个支架，中空的纤维形式传输通道用以让液体进及出所述固定化的组合物。

所述漂浮材料优选为疏水性的。这可以经由喷涂疏水性液体在所述漂浮材料上来做到，如淀粉、硅酸盐或石蜡、硅油等的溶液/悬浮液，或透过浸泡所述漂浮材料到所述液体内。所述方法及材料使用以疏水性材料是本领域技术人员所熟知且可以依据他们的标准知识达成。

在一优选的实施例中，本发明的所述组合物包含一微生物，如先前所定义，过氧化钙、藻酸盐或藻酸盐衍生物、鱼粉及可选择性的椰子纤维。所数成分优选为在所述组合物的总重量所包含的下列重量。

藻酸盐      1-3重量%

过氧化钙  1-10重量%

鱼粉      0.1-10重量%

也就是说，所述成分是包含一液态溶液/悬浮液形成一预混料，再加入氯化钙(CaCl₂)的溶液，即可固定化。所述最终产物(固定化)是立即可使用，而所述成分的量会是在大约相同的比率，例如所述固定化形成自所述预混料将其带入与氯化钙(CaCl₂)溶液接触后，如同他们呈现在所述预混料。具有近乎相同量的固体及水。

本发明一种例示性的组合物可制造如下：

经由混合的一种混合物

1升海藻酸钠的液态溶液(3.0%重量/体积)

37克过氧化钙

12克鱼粉

40克干燥的微生物(1x10⁹细胞/克)及

20克椰子纤维。

这混合物被投入到5升的氯化钙溶液(6%重量/体积)内且立即的固定化形态。值得注意的是，所述液滴的大小及添加碱性混合物的速度到氯化钙溶液，强烈的影响所述最终固定化的大小及形态。

本发明的所述组合物可制造成一立即使用的形式，以便于任意一人来储存、运送及使用，而无须任何另外的制造或技术步骤。

在另一方面，本发明所揭示的一部件的试剂组包含下列成分：

(a)一或多种能分解不混溶于水的物质的化学异养微生物；

(b)至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；

(c)至少一磷及氮的来源；及

(d)至少一能固定(a)-(c)成分的物质。

所述部件的试剂组是提供作为一种装置，用以制造本发明的所述最终组合物。也就是说，其包含四种不同的成分，彼此分开储存：一批起始物的微生物，所含微生物是依据他们特殊的培养所需在一纯化培养进行培养，且在一合适的密度连同一足够量的水；至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；至少一磷及氮的来源；及所述物质能够固定这些成分，在每个分离的容器内。所述部件的试剂组将被交付给消费者，且在现场将会被转变成本发明的一合适的组合物。更详细的说，所述起始物，举例来说，作为一高浓度溶液的微生物以添加水的一混合物及不混溶于水的物质(例如透过帮浦将污染的海水抽到一船板上的槽)，及所述其他的物质因而创造一个「浓缩批量」。或者，作为一种替代，所述微生物的所述起始物被添加到所述水的混合物及不混溶于水的物质及所述其他物质以提供所述的浓缩批量(见图1)。

在下一个步骤，加入成分(b)-(c)(见图2)。在一最终步骤，若藻酸盐被用来作为一固定化的媒介，一藻酸盐溶液被混入，而所有预混物被加入到一氯化钙(CaCl₂)溶液内，或所述氯化钙(CaCl₂)溶液被加入所述预混物中，而形成凝胶状态的一固定化组合物(见图3)。

因此，依据第三方面，本发明揭示一种用以制造如前述一或多个权利要求所述的组合物的制造方法，其步骤包括：

(a)混合微生物的一批起始物、至少一磷及氮的来源、至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；

(b)掺合至少一种能固定所述组成物的上述成分的物质；及

(c)形成一已固定的组成物。

优选的是，所述磷及氮的来源、所述氧气的来源及/或至少一氧化剂及能固定所述组成物的所述物质如上述所定义。

在一优选的实施例中，所述方法的步骤包含：

(a)混合微生物的一批起始物、鱼粉及一过氧化钙的悬浮液，而形成一液

态预混物；

(b)掺入海藻酸盐或海藻酸盐的衍生物和选择性的椰子纤维；及

(c)添加所述预混物到一氯化钙的溶液或添加一氯化钙溶液到所述预混

物，而以形成凝胶方式形成一固定化的组成物。

所述藻酸盐或藻酸盐衍生物被掺入作为一液态溶液，其具有0.1到10重量%的藻酸盐或藻酸盐衍生物。所述氯化钙(CaCl₂)溶液被加入所组合物所有重量的3-4重量%的一个定量，而其中所述氯化钙(CaCl₂)溶液则是2-40重量%的氯化钙(CaCl₂)溶于水中。

在另一方面，本发明揭示所述组合物的使用或本发明所述部件的试剂组用以分解原油所衍生的物质、蔬菜及动物油/脂肪，其污染了河、湖泊或海洋的水。

透过本发明所述组合物的应用，其能够提供在补充的微生物结合一长期有效的氧气来源、一明确定义的磷及氮来源及微量元素储存的一联合中的一种包含石油分解微生物的组合物。

以下为本发明一特别但非限制性的实施例。

实例

实例1

这个例子是在海上的状态，其以一漏油事件所衍生的原油的分解为目的。

如图1-4所示，实施本发明唯一需要的装置，例如在海上制造及使用本发明的所述组合物，为一包含石油及海水的混合物1的一母船，其可以轻易的在一特定的混合物中透过帮浦石油2及海水到所述母船的一储存槽中。

在下一个步骤中，一磷及氮的来源3(包含疏水性纤维以减少所述密度，并提供所述最终产物的漂浮性)，一氧气来源及/或一氧化剂4及一批微生物起始物5加入所述石油及海水的混合物1。此液态预混物被留置6-18小时的一个时间范围，以提供所述微生物的浓缩培养。

接着，所述液体预混物被转移到具有储存槽的较小的船，其提供所述最终固定化组合物的产生。

未达到上述目的，所述固定剂6的溶液(例如一藻酸盐溶液)被加到所述预混物以接着形成一固定化(例如透过适当浓度的一氯化钙溶液的添加)。

如图4所示，本发明所述组合物之后在船上形成一种块状(nugget-like)结构7，其可轻易的转移到被影响的区域，例如所述石油溢漏的区域。

本发明的所述组合物然后漂浮在所述表面的正下方，且被拉向所述油膜。

实例2

一实施方式如下所示：

所述组合物包含下列成分：微生物菌株的一混合物、一氧气供应剂(SORA=缓释氧气试剂)、一共同基质(鱼粉)、一固定化组成(生物聚合物)及一漂浮剂。

更详细来说，提供1升藻酸盐钠的液态溶液(3.0%重量/体积)。此溶液是加上了37克的过氧化钙、12克的鱼粉、40克的干燥微生物(1x10⁹细胞/克)及20克的椰子纤维的混合物，并完全的搅拌以成为一悬浮液，因而形成一预混物。所述干燥微生物包含下列菌种：

施氏假单孢菌(Pseudomonas stutzeri)

球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)

柠檬色节杆菌(Arthrobacter citreus)

巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurii)

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)

地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)

所述预混物被投入到5升的氯化钙溶液(6%重量/体积)内，而立即的形成固定化，以具有块状物的形态(见图7)。所述块状物具有大约0.5-3.0公分的直径。

所述实施例的目的是为了确定在盐水中本发明所述组合物的石油分解能力。

方法：装满水及5%礁盐的2个水盆(40升)以作为海水。一实验涉及废油(水盆1)，另一为原油(水盆2)。为了所述循环，使用一水族帮浦。

在水盆1中，加入废油(20毫升)到40升的盐水中(见图5)。可以预期的是，一相(phase)分离的发生。所述液体溶液(盐水)是微微发黄且混浊。所述油膜是均匀的分布(30公分X70公分X0.1公分=～20毫升)。如上所述大约100克的块状物加到水盆内(见图8)，他们的表面覆盖着油而所述块状物漂浮在水上。

如图9所示，具有废油的水盆1立即的在所述块状物加入后(底视图；加入废油48小时后)。图10表示水盆1所包含的废油，在加入块状物17小时之后(上视图)。图11为水盆1的一上视图，在加入块状物14天之后。在实验刚开始时完全被废油所覆盖的表面，其所述表面的17%仅有一非常薄的剩余油层(因此呈现透明)。

在水盆2(原油)中，如水盆1加入相同的块状物。大约50%的所述盐水表面覆盖着石油(图12)。图13所示的水盆2，为加入所述块状物4天后。所述油膜密度更小(更加透明)。所述盐水的所述表面覆盖约25%的原油，例如减少50%的覆盖。

总结来说，本发明的所述组合物可在4-14天的一短时间范围内明显的减少所述油膜的大小。应用在废油的所述油膜(约减少20%)如同应用于原油(大于50%的减少)。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种触发水中的微生物过程的组成物，其特征在于，所述组成物包括：

(a)一或多种能分解不混溶于水的物质的化学异养微生物；

(b)至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；

(c)至少一磷及氮的来源；及

(d)至少一能固定(a)-(c)成分的物质，

其中所有成分为固定态形式。

2.如权利要求1所述的组成物，其特征在于：所述微生物选自下述族群：放线菌目微生物，例如分枝杆菌属、诺卡氏菌属、节杆菌属，优选为柠檬色节杆菌或球形节杆菌、氯酚红球菌、棒杆菌属；

假单胞菌目微生物，例如来自假单孢菌属的微生物，优选为施氏假单胞菌；杆菌目微生物，例如杆菌属，优选为枯草芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌或变形杆菌；及

降解碳氢化合物菌，例如细菌分支自食碱菌属、解环菌属、海杆菌属、海螺菌属、嗜油菌属、油螺旋菌属及深海弯曲菌。

3.如权利要求1或2所述的组成物，其特征在于：所述成分固定在一基质，其具有胶囊、凝胶及/或凝胶球的形态。

4.如权利要求3所述的组成物，其特征在于，所述基质的材料选自天然及/或合成的聚合物。

5.如权利要求4所述的组成物，其特征在于，所述聚合物选自聚合性多醣体，例如琼脂-琼脂或纤维素；蛋白质，例如明胶、阿拉伯胶、白蛋白或纤维蛋白原、乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基乙基纤维素、醋酸纤维素、碱纤维素硫酸、聚苯胺、聚吡咯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及马来酸酐的共聚物、环氧树脂、聚亚胺类、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯的共聚物、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酯、硅胶、甲基纤维素、明胶及水玻璃的混合物、明胶及聚磷酸盐、醋酸纤维素及邻苯二甲酸酯、明胶与马来酸酐及甲基乙烯基醚的共聚物、乙酸丁酸纤维素、几丁聚醣、聚二烷基二甲基铵氯化物、聚丙烯酸和聚二烯丙基二甲基氯化铵的混合物，以及上述任何合适的混合物。

6.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述能固定所述成分的物质选自形成凝胶的聚合物，特别是藻酸盐及/或藻酸盐衍生物，或选自形成薄膜的聚合物，特别是碱纤维素硫酸、聚乙烯亚胺及/或聚二烷基二甲基氯化铵。

7.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述氧气的来源选自过氧化物，优选为碱土金属过氧化物，最优选为选自下述族群：钙、镁的过氧化物，且其中所述氧化剂选自电子接受体，例如硝酸根及硫酸根及其混合物。

8.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述磷及氮的来源另包含碳，且磷：氮：碳的重量比约为1：14：105。

9.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述至少一磷及氮的来源选自低脂肪及碳水化合物的富含蛋白质的材料。

10.如权利要求9所述的组成物，其特征在于，所述材料衍生自肉粉、鱼粉、动物血粉、奶粉、黄豆及小麦粉或其混合物。

11.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述不混溶于水的物质具有一低于水的密度，且优选是选自原油及原油衍生产品，例如煤油、柴油及其它液态烃。

12.如前述一或多个权利要求所述的组成物，另包含漂浮材料。

13.如权利要求12所述的组成物，其特征在于，所述所述漂浮材料选自竹子、干草、稻草、椰子纤维、麻纤维、棉花、动物毛发、塑料纤维、树皮及玻璃棉或其混合物。

14.如权利要求12或13所述的组成物，其特征在于，所述漂浮材料具有一细长的形态或可采取三维构体的形态，优选为泡沫材料、垫片或织布/不织布。

15.如权利要求12至14所述的组成物，其特征在于，所述漂浮材料为疏水性。

16.如前述一或多个权利要求所述的组成物，包含如权利要求2所述的微生物、过氧化钙、藻酸盐或藻酸盐衍生物、鱼粉及选择性的椰子纤维。

17.如权利要求16所述的组成物，其特征在于，所述成分基于所述组成物的总重量包含以下的量：

海藻酸钠  1-3重量%；

过氧化钙  1-10重量%；

鱼肉    0.1-10重量%。

18.如前述一或多个权利要求所述的组成物，具有一可立即使用的形式。

19.一种部件的试剂组，其特征在于，包含下述成分：

(a)如权利要求2所定义的微生物的一批起始物；

(b)至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；

(c)至少一磷及氮的来源；及

(d)至少一能固定(a)-(c)成分的物质。

20.一种用以制造如前述一或多个权利要求所述的组合物的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

(a)混合微生物的一批起始物、至少一磷及氮的来源、至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；

(b)掺合至少一种能固定所述组成物的上述成分的物质；及

(c)形成一已固定的组成物。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述微生物是如权利要求2所定义。

22.如权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述磷及氮的来源、氧气的来源及/或至少一氧化剂，以及能固定所述组成物的上述物质是如权利要求1至18中的一或多个所定义。

23.如权利要求20至22所述的方法，其包含步骤：

(a)混合微生物的一批起始物、鱼粉及一过氧化钙的悬浮液，而形成一液态预混物；

(b)掺入海藻酸盐或海藻酸盐的衍生物和选择性的椰子纤维；及

(c)添加所述预混物到一氯化钙的溶液或添加一氯化钙溶液到所述预混物，而以形成凝胶方式形成一固定化的组成物。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述海藻酸盐或海藻酸盐的衍生物被掺合为0.1-10重量％的水溶液。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述氯化钙的溶液基于所述组合物的总重量被加入至3-4重量％的量，且其中所述氯化钙溶液在水中为2-40重量%的氯化钙。

26.一种预混物，是由如权利要求23所述的方法的步骤(a)所获得。

27.一种如权利要求1至18的一或多个所述的组成物或如权利要求19所述的可立即使用的部件的试剂组的应用，用以微生物性分解不混溶于水的物质，特别是污染河、湖或海洋中的水的原油及原油衍生的物质、蔬菜及动物油/脂肪。

Claims (27)

1.一种触发水中的微生物过程的组成物，其特征在于，所述组成物包括：

(a)一或多种能分解不混溶于水的物质的化学异养微生物；

(b)至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；

(c)至少一磷及氮的来源；及

(d)至少一能固定(a)-(c)成分的物质。

2.如权利要求1所述的组成物，其特征在于：所述微生物选自下述族群：放线菌目微生物，例如分枝杆菌属、诺卡氏菌属、节杆菌属，优选为柠檬色节杆菌或球形节杆菌、氯酚红球菌、棒杆菌属；

假单胞菌目微生物，例如来自假单孢菌属的微生物，优选为施氏假单胞菌；杆菌目微生物，例如杆菌属，优选为枯草芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌或变形杆菌；及

降解碳氢化合物菌，例如细菌分支自食碱菌属、解环菌属、海杆菌属、海螺菌属、嗜油菌属、油螺旋菌属及深海弯曲菌。

3.如权利要求1或2所述的组成物，其特征在于：所述成分固定在一基质，其具有胶囊、凝胶及/或凝胶球的形态。

4.如权利要求3所述的组成物，其特征在于，所述基质的材料选自天然及/或合成的聚合物。

5.如权利要求4所述的组成物，其特征在于，所述聚合物选自聚合性多醣体，例如琼脂-琼脂或纤维素；蛋白质，例如明胶、阿拉伯胶、白蛋白或纤维蛋白原、乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基乙基纤维素、醋酸纤维素、碱纤维素硫酸、聚苯胺、聚吡咯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及马来酸酐的共聚物、环氧树脂、聚亚胺类、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯的共聚物、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酯、硅胶、甲基纤维素、明胶及水玻璃的混合物、明胶及聚磷酸盐、醋酸纤维素及邻苯二甲酸酯、明胶与马来酸酐及甲基乙烯基醚的共聚物、乙酸丁酸纤维素、几丁聚醣、聚二烷基二甲基铵氯化物、聚丙烯酸和聚二烯丙基二甲基氯化铵的混合物，以及上述任何合适的混合物。

6.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述能固定所述成分的物质选自形成凝胶的聚合物，特别是藻酸盐及/或藻酸盐衍生物，或选自形成薄膜的聚合物，特别是碱纤维素硫酸、聚乙烯亚胺及/或聚二烷基二甲基氯化铵。

7.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述氧气的来源选自过氧化物，优选为碱土金属过氧化物，最优选为选自下述族群：钙、镁的过氧化物，且其中所述氧化剂选自电子接受体，例如硝酸根及硫酸根及其混合物。

8.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述磷及氮的来源另包含碳，且磷：氮：碳的重量比约为1：14：105。

9.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述至少一磷及氮的来源选自低脂肪及碳水化合物的富含蛋白质的材料。

10.如权利要求9所述的组成物，其特征在于，所述材料衍生自肉粉、鱼粉、动物血粉、奶粉、黄豆及小麦粉或其混合物。

11.如前述一或多个权利要求所述的组成物，其特征在于，所述不混溶于水的物质具有一低于水的密度，且优选是选自原油及原油衍生产品，例如煤油、柴油及其它液态烃。

12.如前述一或多个权利要求所述的组成物，另包含漂浮材料。

13.如权利要求12所述的组成物，其特征在于，所述所述漂浮材料选自竹子、干草、稻草、椰子纤维、麻纤维、棉花、动物毛发、塑料纤维、树皮及玻璃棉或其混合物。

14.如权利要求12或13所述的组成物，其特征在于，所述漂浮材料具有一细长的形态或可采取三维构体的形态，优选为泡沫材料、垫片或织布/不织布。

15.如权利要求12至14所述的组成物，其特征在于，所述漂浮材料为疏水性。

16.如前述一或多个权利要求所述的组成物，包含如权利要求2所述的微生物、过氧化钙、藻酸盐或藻酸盐衍生物、鱼粉及选择性的椰子纤维。

17.如权利要求16所述的组成物，其特征在于，所述成分基于所述组成物的总重量包含以下的量：

海藻酸钠  1-3重量%；

过氧化钙  1-10重量%；

鱼肉      0.1-10重量%。

18.如前述一或多个权利要求所述的组成物，具有一可立即使用的形式。

19.一种部件的试剂组，其特征在于，包含下述成分：

(a)如权利要求2所定义的微生物的一批起始物；

(b)至少一氧气的来源及/或至少一氧化剂；

(c)至少一磷及氮的来源；及

(d)至少一能固定(a)-(c)成分的物质。

20.一种用以制造如前述一或多个权利要求所述的组合物的制造方法，其特

征在于，所述制造方法包括以下步骤：

(a)混合微生物的一批起始物、至少一磷及氮的来源、至少一氧气的来源

及/或至少一氧化剂；

(b)掺合至少一种能固定所述组成物的上述成分的物质；及

(c)形成一已固定的组成物。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述微生物是如权利要求2所定义。

22.如权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述磷及氮的来源、氧气的来源及/或至少一氧化剂，以及能固定所述组成物的上述物质是如权利要求1至18中的一或多个所定义。

23.如权利要求20至22所述的方法，其包含步骤：

(a)混合微生物的一批起始物、鱼粉及一过氧化钙的悬浮液，而形成一液态预混物；

(b)掺入海藻酸盐或海藻酸盐的衍生物和选择性的椰子纤维；及

(c)添加所述预混物到一氯化钙的溶液或添加一氯化钙溶液到所述预混物，而以形成凝胶方式形成一固定化的组成物。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述海藻酸盐或海藻酸盐的衍生物被掺合为0.1-10重量％的水溶液。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述氯化钙的溶液基于所述组合物的总重量被加入至3-4重量％的量，且其中所述氯化钙溶液在水中为2-40重量%的氯化钙。

26.一种预混物，是由如权利要求23所述的方法的步骤(a)所获得。

27.一种如权利要求1至18的一或多个所述的组成物或如权利要求19所述的可立即使用的部件的试剂组的应用，用以微生物性分解不混溶于水的物质，特别是污染河、湖或海洋中的水的原油及原油衍生的物质、蔬菜及动物油/脂肪。

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