SE449002B - Sett att odla mikroorganismer i hydrofobt medium medelst mikroemulsion och flytande neringskomposition avsedd derfor - Google Patents

Description

449 002 För att avhjälpa detta har man hittills tillämpat olika metoder. En av dessa består i att man överdrar fasta korn av kväveförening och fosfat med paraffin för att i denna form göra dem tillgängliga för mikroorganismerna, såsom anges i US-PS l 959 127. Vid en variant, enligt US-PS 3 883 397, är det lipofila överdraget ett fettsyrasalt istället för paraffi- net. Dessa metoder tillåter dock inte mikroorganismerna att snabbt ha den önskade näringen till sitt förfogande. Det feta materialet i överdraget är svårt att genomtränga, dvs att ned- bryta, i frånvaro av yttre kväve och fosfor. Vidare är verkan av bakterierna eller svamparna långsam och kräver veckor eller måna- der. En annan föreslagen lösning består i att man som källor för N och P använder föreningar som är olösliga i vatten men lösliga i kolväten, särskilt fosfoaminolipider, såsom beskrivs i den franska patentpublikationen 2 172 796. Kväveföreningar som är lösliga i olja har emellertid vanligtvis mycket låg kväve- halt, och vid dessa betingelser kräver biologisk nedbrytning av petroleumkolväten i havet tvâ till tre månader. I den franska publikationen 2 230 401 har man även angivit användning av amider, organiska ammoniumsalter och fosfoaminolipider i lösning i ett petroleumlösningsmedel, varvid lösningen emulgeras i vatten. Den erhållna emulsionen pulveriseras på en kolvätefläck som flyter på vattnet för bionedbrytning av fläcken. Denna metod kräver stora proportioner vattenemulsion, och resultatet uppnås först efter flera veckor.

Föreliggande uppfinning åstadkommer en ny lösning för till- försel av näringssubstanser, som är lösliga i vatten, till ett hydrofobt organiskt skikt. Antingen detta skikt -son\kan vara kolväteartat - flyter på vattnet eller det befinner sig på marken eller på en bädd av konstruktionsmaterial, stannar de näringssubstanser som tillförs enligt uppfinningen huvudsakligen i det hydrofoba skiktet och tillåter snabb förökning av mikro- organismerna, om det finns utgångsmikrober av dessa närvarande.

Det nya sättet enligt uppfinningen består i att man bildar en mikroemulsion av typen vatten-i-olja, vars inre fas är en vattenlösning av näringsämnen och vars yttre fas är en vätska som är inte är blandbar med vatten, och att man tillsätter denna 449 002 mikroemulsion till det hydrofoba skikt som skall nedbrytas.

Mikroemulsionen kan innehålla utgångsmikrober för lämpliga mikroorganismer, om det medium som skall behandlas inte inne- håller sådana eller inte innehåller tillräckligt därav.

Uppfinningen avser sålunda ett sätt att odla mikroorga- nismer i ett hydrofobt medium med användning av näringssub- stanser i vattenhaltig lösning, vilket sätt kännetecknas av att denna lösning mikroemulgeras i'en vätska, som inte är bland- bar med vatten men är blandbar med det hydrofoba mediet, och att den sålunda bildade mikroemulsionen införes i nämnda medium, som innehåller de mikroorganismer, som skall odlas.

Uppfinningen avser vidare en flytande näringskomposition avsedd att tillsättas till ett hydrofobt medium för odling av mikroorganismer i detta medium, vilken komposition känne- tecknas av att den utgöres av en mikroemulsion, vars inre fas är bildad av en vattenhaltig lösning innehållande assimiler- bara kväve- och fosforföreningar, medan den yttre fasen är en lipoblandbar organisk vätska som inte är blandbar med vatten.

Såsom är känt inom tekniken innehåller givetvis mikro- emulsionen åtminstone ett ytaktivt medel och ett samverkande medel, som tjänstgjort vid dess framställning.

I motsats till den tidigare tekniken används således näringssubstanserna varken i fast tillstånd, i lösning i ett lösningsmedel som inte är blandbart med vatten eller i en vatten- haltig mikroemulsion, utan i form av en mikroemulgerad vatten- lösning i en vätska som är blandbar med det hydrofoba skikt som skall bionedbrytas, dvs i form av mikrodispergerade, s k omvända miceller, vars diameter ligger mellan 80 och 600 ångström och särskilt mellan 100 och 200 ångström. Denna oväntade form leder till det anmärkningsvärda resultatet att bionedbrytningen kan utföras på några dagar istället för veckor eller månader som de kända förfarandena kräver.

Som kvävekälla kan man i mikroemulsionen enligt uppfin- ningen använda olika föreningar som är lösliga i vatten och kan assimileras av mikroorganismerna. Sådana är t ex ammonium- nitrat, -sulfat och/eller -fosfat, urea, proteiner, peptoner, etc. Eftersom urea är det gödningsämne som är rikast på kväve 1D 449 002 och mycket lösligt i vatten, är det särskilt lämpligt, eftersom det gör det möjligt att erhålla kraftigt koncentrerade vatten- lösningar. Man kan exempelvis använda 10 - 60 viktprocentiga urealösningar, dvs med ll till 150 delar urea per 100 delar vatten.

Fosfor kan tillföras till lösningen på samma sätt i någon av dess sedvanliga former, nämligen alkalimetall- eller ammo- niumfosfater eller -fosfiter. Enligt en speciell utförings- form av uppfinningen tillhandahålls fosforn i form av en ytaktiv förening, som t ex ett högre alkylfosfat eller en lecitin.

På så sätt får man fosforkällan och det ytaktiva medlet för mikroemulsionen i samma molekyl.

Vid de olika industriella operationer som innefattar odling av mikroorganismer är det nödvändigt att mediets pH justeras till det gynnsammaste värdet för bakterietillväxt. Vanligtvis bör detta pH ligga i närheten av neutralitet, och man kan tillsätta antingen fosforsyra - fosforkälla - om mediet skall surgöras, eller också ammoniak - kvävekälla - om mediet skall neutraliseras med en bas.

Vid bakteriell nedbrytning av kolväten med de mikroorganis- mer som anges nedan är behovet av fosfor mycket mindre än behovet av kväve. Uttryckt i vikt kan förhållandet P/N variera mellan 0,02 och 0,2, företrädesvis mellan 0,05 och 0,15. Ur tillväxtsyn- punkt ligger de gynnsammaste P/N-förhållandena så nära 0,05 som möjligt.

När den med vatten ej blandbara, företrädesvis lipobland- bara, vätska som bildar den yttre fasen i mikroemulsionen, eller det hydrofoba skikt som skall nedbrytas, utnyttjas av mikroorga- nismerna som kolkälla, är det inte längre nödvändigt att till- sätta andra assimilerbara kolföreningar till mikroemulsionen.

Om den yttre fasen i denna och det skikt som skall nedbrytas med svårighet angrips av mikroorganismerna, är det däremot - åtmins- tone i början ~ fördelaktigt att innefatta en lätt utnyttjbar kolkälla i näringslösningen, t ex lösliga kolhydrater, som på Så sätt tillåter snabb igångsättning av mikroorganismernas förökning.

Eftersom spårelement är nödvändiga i alla kulturer, sär- 449 002 skilt salter av Fe, Mg, K, etc finns det således anledning att tillsätta en mycket liten dos av dessa till näringslösningen på i och för sig känt sätt.

Givetvis bör man för att få en mikroemulsion enligt upp- finningen använda en ytaktiv förening med förmåga att bilda en sådan. Valet av lämplig förening kan göras av fackmannen på området bland de talrika grupper av ytaktiva medel som är inte är giftiga för de närvarande mikroorganismerna. Således kan man exempelvis använda fettalkoholsulfater, sulfosuccinater, oxi- etylenerade sorbitanestrar, oxietylenerade alkoholer, syror eller oljor, sackarosestrar, aminosyror, Q-amidoaminosyror, tauriner, sarkosiner, polyglykoler, tunga alkylfosfater, etc. Denna uppräk- ning är inte pâ något sätt begränsande, utan andra ytaktiva medel kan användas, särskilt sådana som har dispergerande egen- skaper gentemot kolväten.

Företrädesvis ligger hydrofil-lipofil-balansen för de emulgermedel som används mellan 10 och 17, eller särskilt mellan ll och 15.

När det gäller operationer som utförs utomhus bör det ytaktiva medlet självt vara bionedbrytbart för att man skall undvika föroreningar i naturen. 7 Liksom för de ytaktiva medlen är valet likaså omfattande vad gäller det samytaktiva medel som är nödvändigt för bildningen av mikroemulsionen. Sådana samverkande medelärvälkändapåcmwådet, och de behöver därför inte anges här. Man bör endast, som ej begränsande uppgift, notera att det är möjligt att använda kväve- föreningar, såsom karbamater, amider eller aminsalter. Mikroemul- sionens viskositet kan sänkas betydligt genom tillsats av en alkohol, särskilt en C6 - en polyol, särskilt glykol. Detta underlättar i hög grad hand- C12-alkohol, en eter eller en ester av havandet.

Eftersom den yttre fasen i mikroemulsionen skall vara blandbar med den hydrofoba vätska som skall nedbrytas, väljs den med nödvändighet i enlighet med naturen hos denna vätska. I det viktigaste praktiska fallet kan, om den senare utgörs av petro- leumkolväten, den yttre, lipoblandbara fasen utgöras t ex av 449 002 alifatiska, aromatiska eller nafteniska kolväten, eller av s k mineraloljor, dvs blandningar av sådana kolväten. Denna typ av yttre fas angrips med svårighet av bakterierna, så länge som dessa inte undergått tillräcklig anpassning. Det är således att föredra att använda vegetabiliska eller animaliska oljor som kan tjänstgöra som kolkälla, eftersom de kan utnyttjas av mikroorga- nismerna. Dessa oljor eller företrädesvis deras motsvarande fett- syror, möjliggör snabb utveckling av de mikroorganismer som är nödvändiga för nedbrytningen av det hydrofoba skiktet, särskilt av råolja.

Viktförhållandet mellan den lipoblandbara vätskan, dvs den yttre fasen av mikroemulsionen, och den vattenlösning som skall emulgeras, bör vanligtvis vara större än 0,2. Detta förhållande väljs så att vattenlösningen befinner sig i den inre fasen.

Valet av ytaktiva medel och samverkande ytaktiva medel sker i enlighet med naturen hos den lipoblandbara vätskan och alltefter koncentrationen av de salter som är lösta i vattenfasen. För detta baserar man sig på i och för sig kända beredningssystem för mikroemulsioner.

Sättet enligt uppfinningen kan tillämpas på ett stort antal mikroorganismer och särskilt på sådana som medger nedbrytning av kolväten. Således kan man tillämpa uppfinningen på användning av bakterier, såsom Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Artrobacter, Corynebacterium, etc. Mikroorganismerna kan även utgöras av svampar. Även om uppfinningen har stort intresse för olika bioned- brytningsoperationer utförda utomhus, kan den även vara av nytta vid olika tillverkningar i tank, närhelst ett hydrofobt skikt av en substans tas i anspråk vid förfarandet. Således kan det exem- pelvis tillämpas med fördel vid framställning av proteiner ut- gående frân kolväten genom nedbrytning av de senare med hjälp av bakterier och/eller svampar. I samtliga fall leder den anmärk- ningsvärda dispersion av vattenhaltiga näringssubstanser, inuti den hydrofoba fasen, som erhålls tack vare uppfinningen, till en snabbare förökning av mikroorganismerna. Man uppnår således en betydande tidsvinst vid operationerna. 4)» h) C) 449 002 Bland tillämpningarna i det fria, på vatten- eller markytor, är den viktigaste nedbrytning av kolväten som spillts ut av misstag. Av det ovan angivna skälet, dvs på grund av att de lös- liga näringssubstanserna blir kvar i det behandlade skiktet istället för att medsläpas av vattnet, har uppfinningen stort värde för kampen mot oljeföroreningar. Emellertid kan samma princip tillämpas på operationer såsom rengöring av körbanor, tankar, etc, från kolväteavsättningar som kan bassänger, mark, förorena dem. Andra tillämpningar innefattar spridning av göd- ~ningsämnen på lantbruksodlingar. 7Mikroorganismerna är vanligtvis närvarande i det medium som skall behandlas. Det är emellertid nödvändigt att ibland utföra en ympning, när utgångspopulationen bedöms vara för svag, eller om mediet inte innehåller lämpliga bakterier.

Vid en speciell utföringsform av föreliggande uppfinning använder man urea som kvävehaltig näringssubstans. Man har konstaterat att denna förening samtidigt spelar rollen av sam- ytaktivt medel, och det är således inte längre nödvändigt att tillsätta ett annat samytaktivt medel. Eftersom fosfor med fördel kan tillföras genom alkylestrar av fosforsyra, som har ytaktiva egenskaper, förenklas å andra sidan kompositionen av näringslös~ ningen genom att det är möjligt att använda urea och fosforsyra~ estern utan någon annan hjälpsubstans. Det är dock att rekommen-. dera att tillsätta vätskor som medger sänkning av mikroemulsionens viskositet. Ovan har det angivits några exempel på sådana hjälp- substanser. Vid en speciell utföringsform av uppfinningen har etylenglykolbutyleter givit utmärkta resultat.

Den lipoblandbara vätskan, som är särskilt lämplig för ytterfasen i mikroemulsionen, kan enligt uppfinningen utgöras av en eller flera estrar av fettsyror, såsom laurinsyra, myristin- syra, palmitinsyra, arakinsyra, oljesyra, stearinsyra, kaprinsyra, kapronsyra, kaprylsyra, etc. Glyceriderna av sådana syror utgör lättillgängliga industriella produkter, eftersom de är vegetabi- liska och animaliska oljor. Således kan man exempelvis använda oljor såsom jordnötsolja, valolja, rapsolja, linolja, majsolja, ricinolja, sesamolja, talgolja, etc. Fettsyrorna själva är sär- 449 002 skilt väl lämpade, eventuellt tagna i lämpliga blandningar för att förbli flytande vid omgivningstemperaturer. Således är fett- syror användbara, särskilt sådana med C6 till C som t ex kapronsyra, enantylsyra, kaprylsyra, laurinsyraíspalmitinsyra, oljesyra, linoljesyra eller stearinsyra. Till sådana fettsub- stanser som inte är flytande vid normal temperatur är det praktiskt att tillsätta kolväten, som t ex petroleum eller gas- olja i en proportion på ungefär 5 till 50 %. Fettalkoholer, dvs med C6 till C24 är också lämpliga.

I ett speciellt fall, där vattenlösningen innehåller urea och lauryl- och/eller oleylfosfater som säljs t ex av Hoechst Hostaphat , i den totala mikroemulsionen ungefär 4 till 10 viktprocent eller under benämningen är den föredragna kvävehalten företrädesvis 5 till 8 %. Viktproportionen kväve med avseende på den lipoblandbara vätskan är vanligtvis från 0,1 till 0,4 och särskilt från 0,15 till 0,35.

Generellt sett utgörs de föredragna mikroemulsionerna enligt uppfinningen, med avseende på vikt, av l0till 30% vatten, 4 till 10 % assimilerbart kväve i form av kväveföreningar, till 35 % av ett C10-Cls-alkylfosfat eller ett etoxilerat fenolalkylfosfat, 0 till 20 % av en alkylenglykolalkyleter och till 50 % av en fettsyraester, fettsyra och/eller fettalkohol.

Till dessa fettföreningar kan man sätta flytande kolväten, såsom petroleum eller derivat därav, t ex i en proportion om 5 till 70 %.

En variant enligt uppfinningen medför en förbättring som gör det möjligt att få en snabbare verkan av mikroorganismerna.

Den möjliggör nedbrytning av kolvätena på kortare tid genom att man i detta arbete inkopplar ett större antal mikrober. Det har i själva verket konstaterats att - t 0 m med den bästa närings- substansen som är urea - en del av de mikroorganismer som normalt förekommer i havsvattnet och har förmåga att nedbryta kolväten , inte utvecklas och följaktligen inte deltar i den önskade ned- brytningen. Enligt föreliggande variant kan denna fraktion av mikroorganismer, som förblivit "inaktiva", bringas att utvecklas och delta i nedbrytningen av kolvätena, om det kvävehaltiga b) (D (m) UI 449 002 näringsämnet åtföljs av ett eller flera kvävehaltiga ämnen med en kemisk sammansättning som är klart skild från den första.

Speciellt gynnsamma resultat erhålls, när det första närings- ämnet är urea och det andra utgörs av en eller flera aminosyror.

Härav följer att en mikroemulsion enligt uppfinningen, som är avsedd för mikrobiologisk behandling av en kolvätesubstans, företrädesvis innehåller en vattenlösning av åtminstone två kvävehaltiga föreningar som är klart skilda ur kemisk synpunkt.

Om således exempelvis den första näringssubstansen är ett salt, såsom ammoniumsulfat, -fosfat eller -nitrat, utgörs den andra av en amin, en amid, ett protein, en aminosyra eller någon annan icke-ammoniakalisk förening.

När näringslösningen innefattar urea, är den andra kväve- föreningen exempelvis ammoniumsulfat, -fosfat eller -nitrat eller en aminolipid, och särskilt en aminosyra. De relativa proportionerna av de båda slagen av kvävehaltiga substanser kan variera i stor utsträckning, beroende på slaget av mikrobiell flora hos det medium som sättet enligt uppfinningen tillämpas på. Oftast är den effektiva proportionen urea, uttryckt i kväve, från ungefär 50 till 99 % av totalt kväve, dvs att proportionen av aminosyrakvävet utgör 50 till l %. I vissa vattenhaltiga medier kan det vara tillräckligt med ungefär l till l0 % kväve i denna andra form för att man skall få utmärkta resultat.

Aminosyrorna, som med fördel kan användas enligt före- liggande uppfinning, kan väljas bland alla sådana som man finner i naturen, och bland syntetiska aminosyror. Som ej begränsande exempel kan man använda glycin, alanin, serin, cystein, valin, glutamin, leucin, lysin, arginin, prolin, tyrosin, asparaginsyra och glutaminsyra, etc. Av ekonomiska skäl är det fördelaktigt att använda substanser erhållna från naturprodukter, som vanligtvis innehåller serier om flera aminosyror. Detta är fallet för t ex sockerbetsviner, extrakt härrörande från maceration av olika växter, särskilt majskolvar, jästextrakt, produkter från hydro- lys av proteiner, mejeribiprodukter, etc.

Uppfinningen leder till det oförutsebara konstaterandet att om en kvävehaltig näringssubstans ensam ger goda resultat, 449 002 och om detsamma gäller för en annan ensam kvävehaltig substans med annorlunda kemisk natur, så blir nedbrytningen kolvätena genom mikroorganismerna ännu bättre, när de båda substanserna används tillsammans, varvid totalkoncentrationen av assimilerbart kväve är densamma.

Således gör mikroemulsionerna enligt uppfinningen det möjligt att uppnå exempelvis en nedbrytning på mer än 80 % av råolja, som spillts på havsvatten, på sju dagar, när närings- lösningen innehåller urea eller aminosyror. Samma resultat erhålls emellertid på sex dagar om ureat och aminosyrorna är närvarande tillsammans i lösningen, varvid dennas koncentration av totalkväve är densamma i de båda föregående fallen.

Uppfinningen belyses av den serie ej begränsande exempel som följer.

Exempel l till ll För vart och ett av försöken blandar man en viss volym 50 %-ig (vikt) vattenlösning av urea med en volym oljesyra i närvaro av en viss mängd ytaktiva medel bestående av en bland- ning av C12-C18-fettalkoholfosíššsyraestrar, som säljs av Hoechst Hostaphat . I vissa av dessa försök till- sätter man även etylenglykolbutyleter för att sänka viskositeten. under namnet Man bestämmer det temperaturområde i vilket den erhållna mikro- emulsionen är stabil. Tabell l på nästa sida anger kompositioner av mikroemulsioner som framställts på så sätt, stabilitetsom- rådena för de senare och deras viskositet. Man kan se att en utmärkt stabilitet i omrâdet från OOC till mer än 40°C kan erhållas enligt exemplen 4, 5, 6, 8, 10 och ll. Vad gäller viskositeten konstaterar man att utan tillsats av etylenglykol- butyleter, så är den mycket höq (exempel l och 2). Däremot reducerar denna tillsats den till mycket godtagbara värden (exempel 3 till ll). 449 002 mzlx mzxï w¶|o ío Par Nm? mow mmw www ooom. oomw UOON Ofi> mmu fl uwuHm0xwH> Hnåššhn í 2 Q mmmwiwmmw- 591.0- šé i: 912 al: oo mwmëömßwunfiflåä Å _: .I zwolo mmnào oæo.o mo_o mmo_o m:o.o mo.o =øo.o am-.G wø:mHHw:u®w|w>m>x\uOwmOm W om o ww Q mm o wm o mm.o mN_o mN.o mwP.o mß~.o >_~.o >-.o mwcmfifimsummxmuäwmwfi0\m>m>x . I | ~ 8 I _ _ . _ _ m-- i--- __ ß - - ü ß š w m: m. N m msmš w | 1 u N I | 1 | I | | umwm0mEficoEEm0co2 | æ.æ | m6 _ _ _ | | | ømwmow n _ m mp P mf f of I |fiocmwH>xfl4 umuwflæxoum W 1 | | n .. .. | mm | om .. så oš »åmowäwfio w w m.@~ m.æ m.m- I | 1 | | mm I m.mm Aowm qxv umwwowflæhdmq m ma: Nä mf :i _21 Q: .tå mä 99 o O Hqnwfifiøåoxšmcwäßw .ä .mmm ä QS QR. ämm få :am mä ä? .Es Säwfiom ß 9 w 2 m5 Q: QQN ñow mä ii ma. ä: i: Så ä? Nam Nä QR. .wow íow M_E ii ma. ä: i: 55.9, H Hfiwßmm. 449 002 l2 Exempel 12 till 16 Mikroemulsioner framställdes med 33 % laurylfosfat. Den lipoblandbara vätskan var oljesyra i en mängd lika med två gånger vattenlösningen av urea och fosfat. Procentandelen urea i vattenfasen varierades. Resultaten nedan anger den maximala temperatur vid vilken mikroemulsionen fortfarande var stabil.

O % urea i vattenfasen övre temperaturgräns C 22,2 36 32 33 38 50 35 56 ingen mikroemulsion Dessa resultat visar att praktiskt användbara mikroemul- sioner, som är stabila upp till ungefär 36°C, kan erhållas med ureakoncentrationer uppgående till 50 %, men inte däröver.

Exempel 17 till 19 Med en 50 %-ig vattenlösning av urea och tillsats av oleyl- fosfat innehållande 30 % etylenglykolmonoetyleter framställdes tre mikroemulsioner, som innehöll varierande proportioner olje- syra. Stabilitetsområdena för dessa produkter var följande.

Viktförhållande Ytaktivt ämne Stabålitetsområde urealösning/olje- (oleylfosfat) C syra 0,5 25,3 O-65 0,625 24,2 O-59 0,75 26,7 0(gel)-64 Härav följer att över ett vattenlösning/oljesyra-förhål- lande på ungefär 0,65, och för en fix mängd etylenglykolmono- etyleter på 30 %, så är mikroemulsionen svår att använda,efter- som den tenderar ett bilda gel. Under detta förhållande kan man däremot konstatera en utmärkt stabilitet.

Nedbrytning av petroleumkolväten Exempel 20 I en fermentor på 50 liter inför man 30 l havsvatten som steriliserats vid l20°C under 2 timmar. På ytan av u, 449 002 detta havsvatten häller man ut 30 ml av 340 API råolja, som innehåller 75 % mättade kolväten och 25 % aromater.

Oljeskiktet har en tjocklek på 0,5 mm. På detta skikt finfördelar man 6 ml av en mikroemulsion från något av de föregående exemplen. Mediet ympas sedan med mikrober här- rörande från havsvatten. Dessa mikrober har erhållits genom odling under 24 timmar på en vattenlösning av glykos. De inne- håller till större delen Pseudomonas. Efter denna inokulering utför man en räkning av mikroberna i oljeprov. Man finner på så sätt 2,5 x 103 aerob odling genom att röra om fermentorns innehåll med en om- till 4 X 104 mikrober per mi. man utför sedan rörare som snurrar med 400 varv per minut, under det att 120 l steriliserad luft inblåses per timme. Denna luftning motsvarar i huvudsak den som sker naturligt i havet. Efter 48 timmar utförs en ny räkning. Resultaten av denna anges nedan. Efter 7 dagar bestämmer man nedbrytningsgraden för oljan genom extraktion av kvarvarande kolväten med CCI4 och infrarödmätning. Resultat erhållna med mikroemulsionerna från exempel l, 2, 3, 10 och ll anges nedan.

Mikroemulsion Utgångs- Mikrober efter Nedbrytningsgrad från mikrober 48 timmar efter 7 dagar EX. 1 2,5 X 103 2,5 X 108 sa 5 2 2 X 104 9,5 X 108 90 5 3 1,5 X 104 2,5 X 108 90 5 4,5 X 103 2,5 X 108 se 5 11 1,5 X 103 7,5 X 107 92 % Exempel Zl Man utför ett försök enligt det i exempel 20 beskrivna arbetssättet men inför ej steriliserat havsvatten i fermentorn, och mediet ympas inte med extra bakterier. Resultaten är: Mikroemulsion Utgångs- Mikrober efter Nedbrytningsgrad från mikrober 48 timmar efter 7 dagar nr 11 2 X 103 5,5 X 107 52 5 Exempel 22 Man utför ett försök enligt det i exempel 20 beskrivna arbetssättet men ersätter havsvattnet med naturligt vatten, till 1 449 002 14 vilket man sätter de olika mineralbeståndsdelarna i havsvatten liksom 30 ppm spårelement, särskilt järn, magnesium och kalium.

Man finfördelar 6 ml av mikroemulsion ll och ympar mediet med en bakteriekultur. Efter 7 dagar bestämmer man oljans nedbryt- ningsgrad genom extraktion av kvarvarande kolväten med CCl4 och infrarödmätning: denna grad är 90 %.

Exempel 23 till 24 Bionedbrytningsförsök på arabisk råolja utförs vid en havs- strand i en bassäng med 2 meters djup uppdelad i fyra avdelningar, som var och en har ett horisontalsnitt på 3 m x 3 m. Avdelningar- na kan isoleras eller förbindas med varandra, och alla är kapabla att motta havsvatten. Ett hydroejektorpumpsystem säkerställer en lätt omrörning av vattnet och luftförnyelse i bassängen. I varje avdelning inför man 15,6 m3 havsvatten och 4 liter av den ovan angivna oljan, dvs ett skikt med 0,45 mm tjocklek på vattenytan.

En av avdelningarna tjänstgör som kontroll. Det vatten och den olja som är inrymda däri omrörs som i de andraavdelningarnamen får inte någon tillsats. Vid slutet av försöken bestämmer man oljeförlusterna beroende på naturliga orsaker för att ta hänsyn till dessa vid beräkningen av den nedbrytning som förorsakas av tillsatserna enligt uppfinningen. I var och en av de tre andra avdelningarna inför man 0,4 l av en mikroemulsion av näringslös- ning, som i viktprocent är sammansatt av: urea . . . . . . . . . . . ..l7,0 mjukt vatten......20,8 butylglykol . . . . . ..l0,8 laurylfosfat . . . . ..2l,l oljesyra . . . . . . . . ..30,3 Vid försökens början innehåller mikrofloran för havsvattnet i bassängen 102 mikrober/ml. Efter 7 dagar bestämmer man de olje- mängder som försvunnit i avdelningarna. Tabellen nedan anger mängderna i procent av begynnelsemängden vid två olika tempera- turer.

I) 449 002 Kontåoll Exemgel23 Kontroll Exem8el24 12 c 12 c 1s°c is c % försvinnande pga naturliga orsaker 5 5 17,5 17,5 % pga behandling en- ligt uppfinningen 0 58 0 61,3 % totalt försvinnande 5 63 17,5 78,8 Som framgår är den bionedbrytning som erhålls på 7 dagar genom be- handlingen enligt uppfinningen anmärkningsvärd t o m vid den re- lativt låga temperaturen på l2°C. Den erhålls, i motsats till de flesta kända förfaranden, utan någon tillsats av mikroorganism- kultur enbart med användning av de som är närvarande i havs- Vêttnet .

Exempel 25 I en fermentor om 50 liter inför man 30 l havsvatten. På ytan av detta vatten häller man ut 30 ml 340 API råolja, som innehåller 75 % mättade kolväten och 25 % aromatiska. På det sålunda bildade oljeskiktet med en tjocklek på 0,5 mm finför- delar man 6 ml mikroemulsion med följande viktsammansättning: urea . . . . . . . . . . . . .......l7,3 % vatten . . . . . . . . . . . . . . . ..2l,5 etylenglykolbutyleter..l0,8 laurylfosfat.. . . . . . . ...23,7 oljesyra... . . . . . . . . . ..¿2§¿Z (8,07 % kväve) 100,0 Räkning av mikroberna i oljan indikerar närvaro av 102 bakterier per ml. Man utför sedan aerob odling genom omrörning av inne- hållet i fermentorn med en omrörare som roterar med 400 varv per minut, under det att 120 liter steriliserad luft inblåses per timme. Denna luftning motsvarar i huvudsak den som sker naturligt i havet. Efter 48 timmar utförs en ny räkning. Den visar närvaro av 2,5 x l08 mikrober/ml. Efter 7 dagar bestämmer man oljans nedbrytningsgrad genom extraktion av kvarvarande kolväten med CCl4 och infrarödmätning. Denna grad är 83 %.

Exempel 26 Identiska operationer med de i exempel 25 utförs, men i mikroemulsionen ersätts en del av ureat med aminosyran DL-valin.

Z0 449 002 Viktsammansättningen av mikroemulsionen är: urea . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . ..l6,8 % DL-valin . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2,0 vatten . . . . ... . . . . . . . . . . . . ..20,5 etylenglykolbutyleter . . . . ..l0,8 laurylfosfat........ . . . . . ..23,7 oljesyra . . . . . . . . . . . . . . . . ..¿2§¿2 100,0 (totalt kväve i urea och valin 8,07 %) Räkning av mikroberna ger ett antal av lO2 vid början och 109 efter 48 timmar. Nedbrytningsgraden för oljan är 84 % efter den sjätte dagen. Jämförelse med exempel 25 visar att tillsats av aminosyran gjorde det möjligt att uppnå 109 mikrober istället för 2,5 x 108 med enbart urea efter 48 timmar. Nedbrytning av samma storleksordning (84 % mot 83 %) kunde erhållas snabbare, på sex dagar, medan det behövdes sju dagar i fallet med enbart urea. §§§mpel 27 Enligt tekniken i exemplen 25 och 26 användes en mikro- emulsion, i vilken en del av ureat ersattes med ett vattenhaltigt extrakt av majskolvar innehållande en serie aminosyror, som över- vägande utgjordes av alanin, arginin, glutaminsyra och leucin. Övriga aminosyror närvarande i mindre proportioner var prolin, isoleucin, treonin, valin, fenylalanin, metionin och cystin. Den totala kvävehalten i detta extrakt var l %. Mikroemulsionen upp- visade viktssammansättningen: urea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..l2,4 % majskolvextrakt . . . . . . . . ..l8,7 - etylenglykolbutyleter....l9,2 laurylfosfat . . . . . . . . . . . ..29,1 oljesyra . . . . . . . . . . . . . . . ..20,6 Vattnet i vattenfasen var det från det vattenhaltiga extraktet.

Den totala kvävehalten i vattenfasen uppgick till 6 %. Utgående från 102 mikrober kunde man räkna till 4 x lO9 efter 48 timmar, och nedbrytningsgraden för oljan hade nått 88 % efter sex åagër- Jämförelse av dessa resultat med de i exempel 25 visar fördelen m 'Ju 449 D02 med tillsatsen av aminosyrorna till ureat.

Exemgel 28 till 37 I denna serie försök analoga med exempel 27 ersätts lauryl- fosfatet med oleylfosfat och oljesyra med de olika vätskor angivna i den följande tabellen, som anger de nedbrytningsgrader för oljan som erhölls på 6 dagar.

Exempel Använd hydrofob vätska Nedbrytning nr % 28 Jordnötsolja 88 29 Rapsolja 82 Talgolja 86 31 Blandning av fettsyror från kopra med l0 % vaselinolja 85 32 Laurinsyra som gjorts flytande med % råolja 84 33 Butylkaproat 85 34 Etyllaurat 87 Metyloleat 86 36 Amylstearat 88 37 Gasolja med l0 % sesamolja 83 Liknande resultat erhålls med en blandning av C12-C14-alkyl-mono-, -di- och -tri(alkyltetraglykoleter)-É-fosfater, som är kända i handeln under benämningen HOSTAPHA L 340 N/ istället för oleylfosfat.

Claims (12)

10 15 20 25 30 449 002 18 PATENTKRAV

1. Sätt att odla mikroorganismer i ett hydrofobt medium med användning av näringssubstanser i vattenhaltig lösning, k ä n n e t e c k n a t av att denna lösning mikroemülgeras i en vätska, som inte är blandbar med vatten men är blandbar med det hydrofoba mediet, och att den sà~ lunda bildade mikroemulsionen införes i nämnda medium, som innehåller de mikroorganismer, som skall odlas.

2. Sätt enligt patentkravet 1, vid vilket näringslös- ningen innehåller vattenlösliga kväveföreningar och vatten- lösliga fosforföreningar, k ä n n e t e c k n a t av att man som vätska, som inte är blandbar med vatten, väljer en lipoblandbar vätska, som innehåller kolföreningar, som kan assimileras av mikroorganismerna ifråga.

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att den vattenhaltiga lösningen, som bildar den inre fasen i mikroemulsionen, innehåller två kemiskt skilda slag av kvävehaltiga föreningar, som kan assimileras av mikroorganismerna.

4. Sätt enligt nagot av patentkraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a t av att den vattenhaltiga lösningen, som bildar den inre fasen i mikroemulsionen, innehåller urea och ett alkyl- eller alkenylfosfat, medan den yttre fasen utgöres av en eller flera fettsyraestrar, fettsyror och/eller fettalkoholer.

5. Sätt enligt något av patentkraven l-4, k ä n - n e t e c k n a t av att den vattenhaltiga lösningen, som bildar den inre fasen i mikroemulsionen, innehåller ll till 150 viktdelar urea per 100 delar vatten.

6. Sätt enligt patentkravet 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a t av att vattenlösningen av urea innehåller en eller flera aminosyror.

7. Sätt enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k - n a t av att proportionen aminosyra är från l till 10 viktdelar per 99 till 90 delar urea. 'm 10 15 20 25 30 35 449 002 19

8. Sätt enligt något av patenkraven 1 till 7, k ä n n e t e c k n a t av att det hydrofoba mediet ut- göres av kolväten, som täcker en vatten- eller markyta.

9. Sätt enligt något av patentkraven l-8, k ä n n e - t e c k n a t av att mikroemulsionen, baserat på vikt, utgöres av 10 till 30% vatten, 4 till 10% assimilerbart kväve i form av kvävehaltiga föreningar, 5 till 35% av ett Clo-Cl8-alky1- eller -alkenylfosfat eller av ett etoxi- lerat alkylfenolfosfat, 0 till 20% av en alkyleter av en alkylenglykol och 20 till 50% av en fettsyraester, fettsyra och/eller fettalkohol.

10. Flytande näringskomposition avsedd att tillsättas till ett hydrofobt medium för odling av mikroorganismer i detta medium, k ä n n e t e c k n a d av att den ut- göres av en mikroemulsion, vars inre fas är bildad av en vattenhaltig lösning innehållande assimilerbara kväve- och fosforföreningar, medan den yttre fasen är en lipo- blandbar organisk vätska som inte är blandbar med vatten.

11. ll. Komposition enligt patentkravet 10 avsedd för nedbrytning av kolväten genom mikroorganismer, k ä n - n e t e c k n a d av att den vattenhaltiga lösning som bildar den inre fasen i mikroemulsionen innehåller urea och en ytaktiv fosforförening, varvid den organiska vätskan i den yttre fasen är en fettsyraester, en fettsyra och/ eller en fettalkohol, eller en blandning av en sådan ester, syra och/eller alkohol med flytande kolväten.

12. Komposition enligt patentkravet ll, k ä n n e - t e c k n a d av att mikroemulsionen, baserat på vikt, består av 10 till 30% vatten, 4 till 10% assimilerbart kväve, av vilket S0 till 99% är i form av urea och 50 till 1% i form av aminosyra, 5 till 35% av ett C10-C18-alky1- eller -alkenylfosfat eller ett etoxilerat alkylfenolfosfat, 0 till 20% av en alkyleter av en alkylenglykol och 20 till 50% av ett fettämne eller ett fettämne blandat med flytande kolväten.