Для спеціального вирощування деяких видів бактерій, а саме аеробів, тобто мікроорганізмів, що дихають киснем, потрібна обов’язкова присутність цього газу. Сучасній людині щодня потрібна величезна кількість бактерій різних видів. Вони необхідні для виробництва лікарських препаратів, отримання вакцин і щодо дешевих харчових продуктів, а також у технічних процесах, пов’язаних із видобутком корисних копалин.
Коли і як почали використовувати кисень для вирощування бактерій
Стрімкий розвиток мікробіології як науки наприкінці ХІХ століття дав старт промисловому культивуванню бактерій. У великих ферментерних цехах почали вирощувати бактерії потреб фармацевтичної промисловості. Для вакцинації вирощують хвороботворні бактерії, наприклад холерний вібріон, що вимагає багато кисню для дихання. Її вбиті цілі клітини, введені із щепленням в організм людини, стимулюють створення антитіл, що запобігають зараженню цією хворобою.
У харчовій промисловості дихаючі киснем. Бактерії в основному використовуються для отримання відносно коротких термінів великої кількості кормових білкових речовин. Для цих цілей найчастіше застосовують водородоокислювальні, метанотрофні, тобто харчуються метаном і силікатні ґрунтові бактерії. З їх допомогою створюється повноцінний насичений білком та вітамінами корм, яким досить широко використовуються у тваринництві.
Історія застосування аеробів у нафтовидобувній промисловості почалася з того моменту, коли люди почали добувати нафту у великих кількостях. Тоді ж люди зацікавилися природною мікрофлорою нафтових родовищ. Токсичний газ сірководень, що виділяється цими мікроорганізмами, викликав корозію металевих деталей апаратури, підвищуючи ризик аварій та отруєння людей. Неможливість повністю витягти всю нафту з свердловини, що розробляється, механічними способами була на той момент іншою серйозною проблемою нафтовидобутку.
Накопичення інформації про життєдіяльність бактерій, що населяють нафтові свердловини, створила передумови ідеї видобування нафти з допомогою. У середині 70 років ХХ століття академік М. У. Іванов запропонував свою технологію мікробіологічної видобутку нафти. 1988 року від наукових експериментів перейшли до застосування методу в промисловості. На жаль, сьогодні цим методом активніше користуються не російські, а китайські нафтовики.
Процес вирощування бактерій за допомогою кисню
Вирощування бактерій для добування нафти відбувається на місці розробки родовища. Спочатку, щоб допомогти аеробним бактеріям, що живуть у нафтовій свердловині, швидко розмножитися, закачують воду, попередньо насичену киснем. Внаслідок їх життєдіяльності вуглеводні окислялися до органічних кислот та спиртів. Після цього подається вода, де немає розчиненого кисню. Це стимулює інші бактерії – анаероби, дихання яких пригнічується киснем. При окисленні ними отриманих раніше речовин виходить метан та вугільна кислота. Ці речовини зменшують в’язкість нафти та її легше витягти з нафтоносного шару, підвищуючи обсяг нафтовидобутку на 10-30 відсотків.
Ще за допомогою бактерій можна виростити сировину для білкових концентратів, частково вирішуючи проблему харчування, що гостро стоїть на нашій планеті. Щоб перетворити тонну відходів хвойної деревини на 200 кілограмів кормового білка використовують спеціальний апарат – ферментер. У нього завантажують поживний субстрат і вихідні бактеріальні штамові клітини, нагнітається повітря або кисень, необхідний для дихання бактерій і перемішування рідини. Після закінчення 20 годин з рідини, що вийшла, виділяють готову біомасу, що містить близько 60-80% білка. Після спеціальної обробки, збагачення вітаміном D2, підсушування та гранулювання вона придатна в їжу тваринам. Вирощування бактерій на газоподібній вуглеводневій сировині, наприклад, у метані, передбачає обов’язкову подачу в ферментер чистого кисню або кисневмісного газу.
За тим же принципом вирощуються різноманітні бактерії, що використовуються у фармацевтиці. Якщо мікроорганізми вирощуються в товстому шарі субстрату, то для їх нормального поділу, росту та синхронного розвитку може знадобитися аерація, тобто насичення живильного середовища повітрям чи киснем. Проводиться вона продуванням крізь живильний шар кисню або повітря і перемішуванням середовища, в якому культивуються бактерії. Так вирощують мікроорганізми, які надалі застосовуються для створення різних лікарських препаратів та вакцин, що застосовуються для лікування людей та тварин.
Цікаві факти
Аеробна, тобто дихаюча киснем, бактерія Cupriavidus metallidurans може переробляти токсичну речовину – хлорид золота, виділяючи як продукт життєдіяльності чисте золото. Цей спосіб не має промислового значення, не тільки через величезну вартість такого виробництва, але й тому, що золото виходить занадто низькою якістю.
Дихаючі киснем силікатні бактерії здатні виробляти високоякісне «мастило» – слиз, що складається з білків та полісахаридів. Вона може використовуватися як самостійний мастильний матеріал або входити до складу антифрикційних присадок.
На думку вчених, бактерії – нафтоїди здатні допомогти у боротьбі з екологічними катастрофами. Вони поїдають нафту, яка може опинитися на поверхні океанської води під час аварії нафтових танкерів, виділяючи при цьому безпечні для людини та інших організмів речовини. Але при боротьбі з нафтовими плямами великої площі виникає проблема. Цим організмам для дихання необхідний кисень. При швидкому розмноженні цих мікроорганізмів у великій плямі він швидко закінчується. Тому вчені продумують способи його подачі безпосередньо в плівку нафти, що розлилася. Це потрібно, щоб бактерії не гинули і швидкість утилізації ними нафтопродуктів не сповільнювалася.
Газоподібний та зріджений кисень високої якості можна придбати у одного з найбільших постачальників газів, що їх реалізують на території України – Компанії «DP Air Gas». Тут же можна замовити постачання інших промислових газів або їх сумішей. DP Air Gas здійснює регулярну доставку газів по всій території України, а також здійснює огляд та необхідний ремонт обладнання. Службового для зберігання та перевезення газів. Більш повний перелік пропонованих до реалізації газів та послуг, що надаються Компанією «DP Air Gas», наведено тут.
