Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/70053
Title: Characterization of biosurfactant from Bacillus sp. GY19 and formulation of  dispersant for petroleum remediation in seawater
Other Titles: ลักษณะสมบัติของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพจาก Bacillus sp. GY19และการพัฒนาสูตรสารกระจายคราบน้ำมันเพื่อบำบัดปิโตรเลียมในน้ำทะเล
Authors: Witchaya Rongsayamanont
Advisors: Ekawan Luepromchai
Chantra Tongcumpou
David A. Sabatini
Other author: Chulalongkorn University. Graduate School
Advisor's Email: Ekawan.L@Chula.ac.th
Chantra.T@Chula.ac.th
No information provided
Issue Date: 2016
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Oil spills in seawater have resulted in significant contamination to the environment. This research aimed to formulate a solvent-free dispersant for crude oil spills based on the hydrophilic-lipophilic deviation (HLD) concept and using lipopeptides from Bacillus sp. GY19. The lipopeptides were recovered and concentrated from cell-free broth by foam fractionation and freeze-drying, respectively. They had good surface activity under varying temperatures, pH and NaCl levels. Moreover, the lipopeptides had low toxicity to copepods (LC50 2,609 mg/L) and whiteleg shrimp (LC50 1,050 mg/L). The characteristic curvature (Cc) of the lipopeptides showed that they were more hydrophobic (Cc 4.93) than sodium dihexyl sulfosuccinate (SDHS, Cc -0.92). The HLD equation was used to calculate the lipopeptide and the SDHS fractions in the dispersant formulations according to the equivalent alkane carbon number (EACN) of hydrocarbons and seawater salinity. The molar fraction of lipopeptides increased with increasing EACN. The lipopeptide-SDHS mixtures formed microemulsion Type III with specific hydrocarbons and crude oils, for example, a mixture of 0.025 M lipopeptide biosurfactant and 0.075 M sodium dihexyl sulfosuccinate in 3.4 % of NaCl was suitable for Bongkot light crude oil. Oil displacement and baffled flask tests showed that the formulations reduced the interfacial tension and solubilized crude oil in the water column at higher efficiency than commercial dispersants or lipopeptides alone. To complete the oil spill removal, Gordonia sp. JC11, a petroleum degrading-bacteria was applied to degrade the crude oil droplets that formed after applying the lipopeptide based dispersant. The 40 L and 160 L 3D-box mesocosm experiments confirmed the efficiency of lipopeptide based for remediation process in both synthetic seawater and natural seawater collecting from a port of Chonburi Province. In the mesocosm with both lipopeptide based dispersant and Gordonia sp. JC11, the concentration of crude oil decreased faster than that in the mesocosm with dispersant alone. The results were corresponded with the increasing number of oil degrading bacteria in seawater. In conclusion, the lipopeptide based dispersant should be applied followed by Gordonia sp. JC11 for oil spill remediation.  
Other Abstract: การรั่วไหลของน้ำมันในทะเลส่งผลกระทบรุนแรงต่อสิ่งแวดล้อม งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาสูตรกระจายคราบน้ำมันที่ปราศจากตัวทำละลาย โดยอาศัยหลักการไฮโดรฟิลิคลิโพฟิลิคดีวิเอชั่น (HLD) หรือความแตกต่างของความชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ และใช้สารลดแรงตึงผิวชีวภาพชนิดลิโพเปปไทด์ที่ผลิตจากแบคทีเรีย Bacillus sp. GY19   ลิโพเปปไทด์ที่นำมาใช้อยู่ในรูปแบบผง  ซึ่งได้จากการทำแห้งแบบเยือกแข็งของสารลดแรงตึงผิวที่สกัดด้วยวิธีทำให้เกิดฟอง  ซึ่งพบว่าสารลดแรงตึงผิวชีวภาพในรูปแบบผงมีความสามารถในการทนต่อสภาวะต่างๆ เช่น อุณหภูมิต่างๆ ความเป็นกรด-ด่าง และอิเล็คโตรไลต์ได้ นอกจากนี้ยังมีความเป็นพิษต่ำต่อไรน้ำเค็ม (LC50 2,609 มิลลิกรัมต่อลิตร) และกุ้งขาว (LC50 1,050 มิลลิกรัมต่อลิตร)  โดยค่าคุณสมบัติความความโค้งที่พื้นผิว(Cc) ของลิโพเปปไทด์เท่ากับ 4.93 ซึ่งแสดงว่ามีความไม่ชอบน้ำสูงกว่าสารลดแรงตึงผิวสังเคราะห์ชนิดโซเดียมไดเฮกซิลซัลโฟซัคซิเนต (Cc = -0.92)  ต่อมาได้พัฒนาสูตรสารกระจายคราบน้ำมันโดยใช้สมการ HLD ในการคำนวณปริมาณสัดส่วนของลิโพเปปไทด์และโซเดียมไดเฮกซิลซัลโฟซัคซิเนตให้สอดคล้องกับค่าความชอบและไม่ชอบน้ำของน้ำมันที่ปนเปื้อนโดยพิจารณาจากค่าเทียบเท่าจำนวนคาร์บอนสายตรง (ค่า EACN) และสอดคล้องต่อค่าความเค็มของแหล่งน้ำทะเล 3.4%  จากการคำนวณพบว่าสัดส่วนโมลาร์ของลิโพเปบไทด์จะเพิ่มขึ้นตามน้ำมันที่มีค่าความไม่ชอบน้ำเพิ่มขึ้น โดยส่วนผสมของลิโพเปบไทด์และโซเดียมไดเฮกซิลซัลโฟซัคซิเนตสามารถเกิดไมโครอิมัลชั่นแบบที่ 3 ที่เฉพาะเจาะจงกับสารไฮโดรคาร์บอนและน้ำมันดิบได้ เช่น ของผสมที่ประกอบด้วยลิโพเปบไทด์ 0.025 โมลาร์และโซเดียมไดเฮกซิลซัลโฟซัคซิเนต 0.75 โมลาร์ ในสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 3.4% เหมาะสมกับน้ำมันดิบของบงกชไลต์  จากการทดสอบการกระจายน้ำมันและทดสอบการละลาย พบว่าสูตรที่พัฒนาขึ้นสามารถลดแรงตึงระหว่างผิวน้ำมันและเพิ่มการละลายของน้ำมันดิบได้ดีกว่าสารกระจายคราบน้ำมันในท้องตลาดและสารลดแรงตึงผิวชีวภาพชนิดลิโพเปบไทด์เพียงอย่างเดียว และเพื่อให้การกำจัดคราบน้ำมันเป็นไปอย่างสมบูรณ์ ในการทดสอบต่อมาได้นำแบคทีเรียย่อยน้ำมันปิโตรเลียมชนิด Gordonia sp. JC11 มาย่อยสลายหยดน้ำมันดิบที่เกิดขึ้นหลังจากการใช้สารกระจายคราบน้ำมันฐานลิโพเปปไทด์  โดยได้ทำการทดสอบในระบบจำลองนิเวศวิทยา 3 มิติ ขนาด 40 ลิตร และ 160 ลิตร  เพื่อยืนยันประสิทธิภาพสารกระจายคราบน้ำมันฐานลิโพเปปไทด์  ทั้งในระบบน้ำทะเลสังเคราะห์ และระบบน้ำทะเลธรรมชาติที่เก็บจากท่าเรือในจังหวัดชลบุรี พบว่าระบบที่ใช้สูตรกระจายคราบน้ำมันฐานลิโพเปปไทด์ร่วมกับ Gordonia sp. JC11 สามารถกำจัดน้ำมันดิบชนิดบงกชไลต์ได้เร็วกว่าในชุดทดลองที่มีสูตรกระจายคราบน้ำมันเพียงอย่างเดียว  ซึ่งสอดคล้องกับจำนวนแบคทีเรียย่อยน้ำมันที่มีเพิ่มขึ้นอีกด้วย  จึงสรุปได้ว่าควรมีการใช้สูตรของสารกระจายคราบน้ำมันฐานลิโพเปปไทด์ ตามด้วยการเติม Gordonia sp. JC11 สำหรับการบำบัดคราบน้ำมัน
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2016
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Environmental Management
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/70053
URI: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2016.1572
metadata.dc.identifier.DOI: 10.58837/CHULA.THE.2016.1572
Type: Thesis
Appears in Collections:Grad - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5487808020.pdf7.39 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.