Ham petrol fraksiyonlarının biyolojik bozunma sonrası fizikokimyasal özelliklerinin değişimi

Abstract

iiiÖZETHam Petrol Fraksiyonlarının Biyolojik Bozunma Sonrası FizikokimyasalÖzelliklerinin DeğişimiPetrol fraksiyonları kimya, enerji ve endüstrinin pek çok alanında kullanılan önemlibir ham maddedir. Ham petrolün biyolojik olarak kimyasal yapılarının değişimidoğada mümkündür. Petrolün oluşumuna ve bozunmasına neden olan bakteriler,kimyasal yapısında önemli rol oynarlar. Bu nedenle ham petrol fraksiyonlarının hemkimyasal yapısı hem de termofiziksel özellikleri oldukça önemlidir.Çalışmamızın amacı, petrol fraksiyonlarının bakterilerle etkileştirilip biyolojikbozunmasının incelenmesi ve bu değişimlerin petrolün fiziksel ve kimyasalözelliklerini nasıl etkilediğinin belirlenmesidir. 4 farklı petrol numunesi ve biyodizelnumunesi ile bakterilerin 4 haftalık inkübasyonu sonunda yapılan kimyasal analizler,petrol fraksiyonlarının yapısında, özellikle n-parafinlerde, değişiklikler olduğunugöstermiştir. Petrolün yapısındaki bu değişim, petrolün viskozite, yoğunluk vekırılma indisi incelendiğinde de görülmektedir.Dizel ve motor yağlarının kimyasal yapı analizleri GC-FID ile incelenmiştir. Dahahafif petrol fraksiyonu olan dizelde n-parafinlerin bozunma yüzdesinin daha fazlaolduğu bulunmuştur. Dizel numunesindeki viskozite, yoğunluk ve kırılma indisiinkübasyon periyodu süresince artarken, diğer numunelerde azalmaktadır. 28 günlükinkübasyon periyodu süresince dizelde %26 oranında parafin miktarında azalmagözlenmiştir. Kimyasal yapıdaki bu değişim, viskozite değerini yaklaşık %3arttırmaktadır. Motor yağlarında ise parafin oranı %0.54-%14.6 arasında azalırken,viskozite ortalama %0.5'den daha az azalmaktadır. Dizel numunesindeki düşükmolekül kütleli n-parafinlerin parçalanması ile aromatik yapıların dizel içindekimiktarı arttığından viskozite ve yoğunluk değerlerinde artış olduğu görülmektedir.Motor yağlarında ise daha yüksek molekül kütleli n-parafinler bulunmaktadır. Bunedenle biyolojik bozunmaya karşı daha dirençlidirler. Dizele göre n-parafin oranıdaha az olduğundan motor yağlarının viskozitesi azalmaktadır. Literatürde yer alanbu tarz çalışmalar incelendiğinde, viskozite, yoğunluk ve kırılma indisi deneyölçümlerinin biyolojik bozunma sırasında incelenmediği gözlenmektedir. Bu nedenleçalışmada hem kimyasal yapı, hem de termofiziksel özellikler bir aradaincelendiğinden literatüre katkı sağlamaktadır.Elde edilen termofiziksel ve kimyasal analiz sonuçları bir arada değerlendirildiğinde,petrol atık ve kirliliklerinin temizlenmesinde ve çevresel zararlarının azaltılmasındabakterilerden faydalanılmasının gerekli olduğu bu tez çalışması ile vurgulanmıştır.Anahtar Kelimeler: bakteri, biyolojik bozunma, GC-FID, kırılma indisi, petrolfraksiyonları, viskozite, yoğunluk.

ivABSTRACTThe Change of Physicochemical Features After the Biodegradation ofCrude Oil FractionsPetroleum fractions that are used in lots of area of chemistry, energy and industry arevery important raw material. Biological change of chemical structures of crude oil ispossible in nature. Bacteria that cause the formation of petroleum and its degradationhave an important value in its chemical structure. Therefore, both the chemicalstructure and the thermophysical features of the crude oil fractions are so important.The main objective of our work was to investigate the biodegradation of petroleumfractions with being activated with bacteria and defining how these changes effect itsphysical and chemical features. Chemical analyses after the four weeks incubationperiod with four different petroleum samples and a biodiesel sample and bacteriashow that there are changes in petroleum?s structure and especially in n-parafines.These changes in petroleum?s structure are also observed when the viscosity, densityand refractive index of oil are investigated.The chemical structure analyses of diesel and lubricate oils are observed with GC-FID. It is found that in diesel, the lighter petroleum fraction, the degradationpercentage of n-parafines is higher. While the viscosity, density and refractive indexin diesel sample was increasing during the incubation period, they were decreasing inthe other samples. During the 28 days of incubation period, in diesel 26% decreasingis observed in n-parafin amount. This change in chemical structure increases the theviscosity value about 3%. However, while in lubricate oils the parafin valuedecreases in 0,54%-14,6%, it decreases about more than 0,5%. With the lowmolecular weight n-parafines in diesel sample were degraded, the aromatic structuresin diesel were incresed and the increasing in the values of viscosity and density werealso observed. However there are higher molecular weight n-parafines in lubricateoils. Therefore, they are more resistant to biodegradation. In contrast to diesel, sincethe n-parafin rate is less, the viscosity of lubricate oils increases. When this kind ofstudies in the literature were investigated, the experimental measurements ofviscosity, density and refractive index were not seemed to be investigated inbiodegradation period. Therefore, since both chemical structure and thermophysicalstructure were investigated simultaneously, it provides supplement to the literature.When defined thermophysical and chemical analysis results were evaluated together,in cleaning of petroleum pollutions and in decreasing of environmental damages, thenecessity of profiting by bacteria were stressed in this work.Keywords: bacteria, biodegradation, density, GC-FID, petroleum fractions,refractive index, viscosity.