Geri Dön

Petrolden elde edilen bakteri kültürlerinin petrol taşımacılığında kullanılan çeliklerin mikrobiyolojik korozyonuna etkisi

The effect of bacterial cultures obtained from petroleum on the microbiological corrosion of steels used in oil transportation

PDF İndir

  1. Tez No: 779404
  2. Yazar: TUĞÇE TÜCCAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ESRA SUNGUR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoloji, Mikrobiyoloji, Biology, Microbiology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 194

Özet

Mikroorganizmaların metabolik aktiviteleri sonucu meydana gelen mikrobiyolojik korozyon, petrol üretim, depolama ve taşıma sistemlerinde hasarlara yol açarak, ürün kayıpları ve giderlerin artması gibi ciddi sorunlara neden olmaktadır. Bu nedenle petrol endüstrisinde korozyona neden olan mikroorganizmaların tespit edilmesi ve aktivitelerinin izlenmesi önem arz etmektedir. Sülfat indirgeyen bakteriler (SRB'ler), petrol endüstrisindeki mikrobiyolojik korozyondan sorumlu olan başlıca mikroorganizma grubudur. Petrol borusunun iç yüzeyinde meydana gelen biyofilm tabakası içinde yer alan anaerobik SRB'ler, boru hattı çeliğini korozyona uğratmaktadır. SRB'ler hem biyofilmlerde hem de diğer doğal ortamlarda çeşitli mikrobiyal gruplarla birlikte bulunmaktadır. Petrolden izole edilen SRB'lerin özellikle halofilik anaerobik bakteriler (AB'ler) ile bir arada bulunduğu bildirilmiştir. Bu noktada, SRB'lerin bu halofilik AB'ler ile sintrofik ilişkiler kurabileceği ve bu ilişkinin SRB'nin varlığını ve aktivitesini olumlu veya olumsuz etkileme potansiyeline sahip olabileceği ve dolayısıyla SRB'nin mikrobiyolojik korozyon üzerine etkisini değiştirebileceği esas olarak göz ardı edilmektedir. Nitekim, literatürde petrol endüstrisinde kullanılan çeliğin mikrobiyolojik korozyon sürecinin değerlendirilmesinde, petrol ortamından izole edilen SRB'ler ile sıkı ilişki kuran AB grupları arasındaki etkileşimin etkisini inceleyen herhangi bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu tez çalışmasında, SRB ve bu SRB türleri ile sıkı sintrofik birliktelik içerisinde olan AB'leri içeren karışık halofilik/halotolerant bakteri kültürünün elde edilmesi ve elde edilen bu kültürün, petrol taşımacılığında kullanılan API 5L X65 çeliğin korozyonuna olan etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. Tez çalışması kapsamında, Adıyaman Petrol Bölgesi'nde bulunan Çaylarbaşı 1 petrol kuyusundan üretim suyu numunesi alındıktan sonra mikrobiyolojik, moleküler ve mikrobiyolojik korozyon analizlerini içeren sistematik bir araştırma yapılmıştır. Mikrobiyolojik analizler kapsamında, ilk olarak, üretim suyu örneğinden SRB içeren karışık halofilik/halotolerant bakteri kültürleri (ana kültürler) elde edilmiştir. Sonrasında, pasajlama işlemleri ile SRB içeren karışık bakteri alt kültürleri ve akabinde seri dilüsyon yapılarak kültür dilüsyonları elde edilmiştir. Kültür dilüsyonları arasından aday kültür seçilerek bu aday kültüre seri dilüsyon yapılmış ve böylece aday kültürün kültür dilüsyonları elde edilmiştir. Moleküler analizler kapsamında ise, seçilen alt kültürlerin ve kültür dilüsyonlarının içerdikleri bakteri komünite profili, iki aşamalı nested Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PZR)-Denatüran Gradyan Jel Elektroforezi (DGGE) yöntemi ile belirlenmiştir. Moleküler analizi yapılmış bakteri kültürleri içerdikleri komünite komposizyonları açısından karşılaştırılmıştır. Alt kültürleme ve seyreltme işlemlerinin sonuçlarına göre, bakteri topluluğu üyeleri arasındaki sintrofik ilişkinin ortaya konabilmesi için, kültürlerin topluluk dinamiklerinde bir dengenin sağlanması gerektiği belirlenmiştir. Bu denge de esas olarak alt kültürleme sonrası yapılan ilk dilüsyon işlemleri ile sağlanmıştır. Öte yandan, bakteriler arasındaki sintrofik ilişkiyi doğrulamak için ikinci bir seyreltmenin gerekli bir işlem olduğu bulunmuştur. Böylece, alt kültürleme ve akabinde seri dilüsyon yaklaşımı ile, SRB (Oleidesulfovibrio alaskensis) ve bu SRB türü ile sıkı sintrofik birliktelik gösteren heterotrofik AB'leri (Geotoga sp. ve Sphaerochaeta halotolerans) içerdiği belirlenen karışık bakteri kültürü elde edilmiştir. Mikrobiyolojik korozyon analizleri, laboratuvar ölçekli deney düzeneği ve laboratuvar ölçekli kontrol düzeneği olmak üzere iki farklı düzenekte gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneğinde API 5L X65 çelik kuponlar, SRB (O. alaskensis) ve bu SRB türü ile sıkı birliktelik içinde olan heterotrofik AB'leri (Geotoga sp. ve S. halotolerans) içeren karışık bakteri kültürüne maruz bırakılmıştır. API 5L X65 çelik kuponlar ve bakteri içermeyen steril besiyeri ile kurulan kontrol düzeneği ise, deney düzeneği ile eş zamanlı olarak çalıştırılmıştır. 50 gün süresince işletilen düzeneklerden 1, 4, 7, 10, 15, 23, 34, 43 ve 50. günlerde örnekleme yapılmıştır. Deney düzeneğinden çıkarılan kuponların yüzeyinde oluşan biyofilm tabakasından SRB ve heterotrofik AB sayımı yapılmış ve hücre dışı polimerik maddeler (EPS) elde edilerek karbonhidrat analizi gerçekleştirilmiştir. Kuponların korozyon hızları ağırlık kaybı ölçümü ile tespit edilmiştir. Ayrıca planktonik SRB ve heterotrofik AB sayımı ve kimyasal ölçümler için kültür örneği de alınmıştır. Kontrol düzeneği için, kuponların ağırlık kaybı ve ortamın kimyasal parametreleri deney düzeneği ile eş zamanlı olarak belirlenmiştir. Deney düzeneğindeki kuponların yüzeyinde oluşan biyofilmde SRB'ler 1. günden itibaren yer alırken, heterotrofik AB'ler ancak 4. günden sonra tespit edilmiştir. Heterotrofik AB'nin biyofilm tabakasına SRB'den sonra yerleşmiş olması, heterotrofik AB'lerin metabolik aktivite açısından SRB'nin varlığına ve dolayısıyla da ürettiği metabolitlere bağlı olduğunun bir göstergesidir. Ayrıca O. alaskensis'in kesikli kültür ortamında 15 gün süresince hem biyofilm hem de kültür ortamında logaritmik fazda büyümesi, bu SRB türünün büyümesinin de ortamdaki Geotoga sp. ve S. halotolerans tarafından desteklendiğini gösterebilir. Bu durum, O. alaskensis SRB türü ile Geotoga sp. ve S. halotolerans bakterileri arasında sintrofik bir ilişkinin varlığına işaret etmektedir. Korozyon analizi sonuçlarına göre, deney ve kontrol kuponlarının ağırlık kayıplarının zamanla arttığı (p

Özet (Çeviri)

Microbiological corrosion, which occurs as a result of the metabolic activities of microorganisms, causes damage in oil production, storage and transportation systems, causing serious problems such as product losses and increased costs. For this reason, in the petroleum industry it is important to detect corrosion associated microorganisms and monitor their activities. Sulphate-reducing bacteria (SRB) are the major group of microorganisms responsible for the microbiological corrosion in the petroleum industry. Anaerobic SRB in the biofilm layer formed on the inner surface of the oil pipe corrode the pipeline steel. SRB coexist with various microbial groups in both biofilms and the other natural environments. It has been reported that SRB isolated from petroleum coexist especially with halophilic anaerobic bacteria (AB). At this point, it is mainly ignored that SRB may establish syntrophic relationships with these halophilic anaerobes and this relationship may have the potential to affect the presence and activity of SRB, positively or negatively, and thus change the effect of SRB on microbiological corrosion. In this context, no study has been found in the literature that examines the effect of interaction between AB groups, which are closely associated with SRB isolated from the petroleum environment, on the evaluation of the microbiological corrosion process of steel used in the petroleum industry. In this thesis, it was aimed to obtain a mixed halophilic/halotolerant bacterial culture containing SRB and AB, which are tightly syntrophic associatied with this SRB, and to examine the effect of this culture on the corrosion of API 5L X65 steel used in oil transportation. Within the scope of the thesis study, a systematic research including microbiological, molecular and microbiological corrosion analyses was carried out after the produced water sample was taken from Çaylarbaşı 1 oil well located in Adıyaman Petroleum Region. Within the scope of microbiological analyses, firstly, mixed halophilic/halotolerant bacterial cultures (main cultures) containing SRB were obtained from the produced water sample. Subsequently, mixed bacterial sub-cultures and culture dilutions, both of which contain SRB, were obtained by passaging and serial dilution, respectively. Afterwards, a candidate culture, which was selected among the culture dilutions, was serially diluted and thus culture dilutions of the candidate culture were obtained. On the other hand, within the scope of molecular analyses, the bacterial community profile of the selected sub-cultures and culture dilutions were determined by a two-step nested Polymerase Chain Reaction (PCR)-Denaturant Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) method. The bacterial cultures analysed by molecular techniques were compared in terms of their community compositions. According to the results of sub-culturing and dilution processes, it was determined that a stability in the community dynamics of the cultures should be ensured in order to reveal the syntrophic relationship between the bacterial community members. This balance was mainly achieved by first dilution processes after sub-culturing. On the other hand, a second dilution has been found to be a necessary procedure to confirm the syntrophic relationship between the bacteria. Thus, by sub-culturing followed by serial dilution approach, a mixed bacterial culture containing SRB (Oleidesulfovibrio alaskensis) and heterotrophic AB (Geotoga sp. ve Sphaerochaeta halotolerans), exhibiting tightly coupled coexistence with this SRB species was obtained. Microbiological corrosion analyses were carried out in two different systems, such as a lab-scaled test system and a lab-scaled control system. In the test system, API 5L X65 steel coupons were exposed to the mixed bacterial culture containing both SRB (O. alaskensis) and heterotrophic AB (Geotoga sp. and S. halotolerans), which were exhibited tightly coupled coexistence with this SRB. Control system containing API 5L X65 steel coupons and sterile medium without bacteria was set to work simultaneously with the test system. Sampling was made days 1, 4, 7, 10, 15, 23, 34 and 50 of the systems during 50 days operation. SRB and heterotrophic AB counts were made from the biofilm layer formed on the surface of the coupons removed from the experimental setup, and carbohydrate analysis was performed by obtaining extracellular polymeric substances (EPS). Corrosion rates of the coupons were determined by weight loss measurement. In addition, culture samples were taken for planktonic SRB and heterotrophic AB counts and chemical measurements. For the control system, the weight loss of the coupons and chemical parameters of the medium were determined simultaneously with the test system. SRB were detected in the biofilm formed on the surface of the coupons in the test system from day 1, while heterotrophic AB were detected in the biofilm only after the 4th day. The fact that heterotrophic AB settled in the biofilm layer after SRB may indicate that the metabolic activity of heterotrophic AB depends on the presence of SRB and the metabolites it produces. In addition, the growth of O. alaskensis in both biofilm and culture medium in logarithmic phase for 15 days in batch culture medium, may show that the growth of this SRB species was supported by Geotoga sp. and S. halotolerans in the medium. This situation points out that an existence of a syntrophic relationship between O. alaskensis SRB species, and Geotoga sp. and S. halotolerans bacteria. According to the results of the corrosion analyses, the weight losses of the test coupons increased over time (p

Benzer Tezler

  1. Tez No

    100860

    Doymamış bakteriyel polyester üzerine metil metakrilatın graft kopolimerizasyonu

    Graft copolymerizastion of metylmethacrylate onto bacterial polyester containing unsaturated side chains

    SONGÜN İLTER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. OYA ATICI

  2. Tez No

    856981

    Effect of atmospheric non-thermal plasma against food-borne bacteria on food packaging film surfaces

    Atmosferik termal olmayan plazmanın gıda ambalaj film yüzeyleri üzerindeki gıda kaynaklı bakterilere etkisi

    DİLAN DOĞANÖZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER

  3. Tez No

    419020

    Development of effective molecular approach for determining of the biodegradation potential of petroleum contaminated soil

    Petrolle kirlenmiş toprağın biyodegradasyon potansiyelinin belirlenmesi için etkili moleküler yaklaşımının geliştirilmesi

    AIYOUB SHAHI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ORHAN İNCE

  4. Tez No

    337101

    Türkiye Güneydoğu Anadolu Bölgesi'ndeki petrol rezervuarlarında Desulfovibrio sp. bakterisinin floresan in situ hibridizasyon (FISH) yöntemiyle araştırılması

    Investigation of Desulfovibrio sp. by fluorescence in situ hybridization (FISH) method in petroleum reservoirs in Turkey South East Anatolia Region

    SENA SİNAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Mikrobiyolojiİstanbul Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESRA İLHAN SUNGUR

  5. Tez No

    472758

    Tarım atıklarının biyobozunur ve antibakteriyel plastikte kullanılabilirliği

    Usability of agricultural wastes in biodegradable and antibacterial plastic

    DAMLA ÖZKAYNAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    BiyoteknolojiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE MURATHAN

Geri Dön