i j bio 1171340307000

1391 ،2، شماره 25جلد سي ايران مجله زيست شنا

205

ي فسيلي سوختهازدايي زيستي تركيبات آلي گوگرددار گوگرد 1احسن برداني، 2، محمد اسماعيل كفايتي*،1جمشيد راهب

تهران، پژوهشگاه ملي مهندسي ژنتيك و زيست فناوري 1 ، دانشكده فني، گروه شيميتهران، دانشگاه تهران 2

18/8/89: تاريخ پذيرش 3/8/88 :تاريخ دريافت

چكيده

اين تركيبات ، با توجه به اينكه. دوشميآزاد در محيط ) SO2(ي اكسيد گوگرد د اتتركيب ي فسيليسوختهااحتراق در الًمعمو .مي باشد از مشكالت اين تركيبات تعداديو اختالالت تنفسي تنها آلودگي هوا و ايجاد بارانهاي اسيدي بوده وسمي

گوگرد را تحت شرايطبدين ترتيب كه اتمهاي . وگرد از تركيبات نفتي استمناسب براي جدا كردن گ ردزدايي زيستي روشيگگوكند، بدون آنكه ساير تركيبات را تغيير دهد، عالوه بر اين دو از هيدروكربن جدا ميو به طور اختصاصي كم فشار و كم دماي بهبود بازده گوگردزدايي زيست. ه استافزايش داددن اين روش گوگردزدايي را صنعتي كره تمايل ب، فرآيند مزيت، هزينه كم در

جدا كردن نژادهاي همچنين به و زنجيره ها و حلقه هاي هيدروكربنيحفظ ضمناختصاصي گوگرد جداسازيافزايش به ميزان د پيشرفت هاي ايجا وزيستي گوگردزداييروش ،اين مقاله در .بستگي دارد در مقياس باال هاي گوگردزداباكتريو يا اصالح جديد . گرفت خواهد قرار بررسي مورد شده

سوختهاي فسيلي ،سولفورزدايي بيولوژيك :واژه هاي كليدي

[email protected] :پست الكترونيكي 44580387 :تلفن ،نويسنده مسئول*

مقدمهسوختن تركيبات حاوي گوگرد در سوختهاي فسيلي اكسيد

سالمت را بر باري زياناثرات كه دهدانتشار مي سولفور را-را افزايش مي هاي مصرفيهزينه وداشته زيست محيط و

نزديك اتمسفر در SO2 ،گوگرديدر بين تركيبات . دهدتواند عامل تشكيل ذرات ميو سطح زمين فراوان است

5/2 ذرات آئروسل قطري حدود. فات باشدآئروسل سولباعث و نفوذ كردهها توانند به ششمي و دارند ميكرومتر

دگي خوربيشتر . )70و 4( هاي تنفسي شونديجاد بيمارياناشي از گوگرد بااليي است كه در سوخت وجود ،موتوركه به اسيدي و آلودگي هوا باران اينكه مقداري برا .دارد

مقدار گرددتنظيم ايجاد مي شود وسيله اكسيد گوگرد ايد به مقدار خيلي كمتريفت خام بدر نموجود گوگرد گوگرد سوخت ديزلي در سال مقدار ايران در .يابدكاهش

بوده كه ppm5000 متوسط به طوررسمي گزارشهاي 85ود كه بهترين ش اعالم مي ppm 7000در منابع غير رسمي تا

طبق مصوباتي كه بر .باشدمي ppm 500 سوخت گازوييلي آلودگي گوگرد متحده، براي كنترل و كاهشدر اياالت

دار گوگرد سوخت ديزلي از مقحداكثر وضع شده است، درصد 05/0به 1980درصد وزني در سال 5/0-2/0حدود

در .يافتميكاهش ستبايمي 1993وزني در اول اكتبر قوانين در ايالت متحده، اروپاي غربي و ژاپن حال حاضر

گوگرد موجود در ميزانبراي همه سوختهاي ديزلي در صد وزني يا 05/0كمتر از بسيار هاي ديزلي را به سوختppm 500 يعني ppm 50 در. كندمحدود مي آن زير و

.) 14و 9(باشد مي ppm 10 اين ميزان EURO5استاندارد


206

سولفورزدايي به ،اگر چه روشهايي مثل شستشوي قلياييي سوختهاغيره براي گوگردزدايي روش حالل وولي ،اندنفت خام شناخته شده هيدروكربني مثل

روش اصلي ، HDSيا به اختصار هيدرودسولفوريزاسيونه كه در آن گوگردزدايي ب گوگردزدايي در حال حاضر است

.گيردژن صورت ميروش شيميايي و با استفاده از هيدرومقدار سولفور در كاهشروشي براي HDSبه عبارتي ديگر

كنش تركيبات رهماز طريق ب محصول است كه اين كارسولفوري در نفت خام با هيدروژن در حضور يك

در نهايت سولفور موجود به .گيردمي صورتكاتاليست كاتاليست هاي .شودصورت سولفيد هيدروژن جدا مي

،شامل كاتاليست هاي فلزي همچون كبالتمورد مصرف هستند كه بر روي آلومينيم ... تنگستن و ،نيكل ،موليبدن

كاتاليست موليبدن حمل معموالً همراه با. شوندحمل مي بالت يا نيكل نيز به عنوان ك ،شده بر روي آلومينيم

كاتاليست براي بهبود بخشيدن عمل كاتاليتيكي به آن افزوده با كاربرد HDSبدون شك در حال حاضر .مي شود

كامل به طور تقريباً يفرآيند عنوانكاتاليست فلزي به به خاطر اينكه .استفاده مي شود نياددر سراسر يوسيع

،كاتاليست فلزي در كل اختصاصيت سوبسترايي كمي داردسولفوردار گوناگون اين كاتاليست براي تجزيه تركيبات

اما براي گوگردزدايي يك اتم گوگرد ويژه از .مناسب استبعد از از طرفي. نامناسب استخاص تركيبات گوگردي

HDS در وسيكل سولفوردارتركيبات آلي هترهنوز محدوديت فضايي كه به وسيله . دارندوجود سبك يليگازو

گروههاي جانشيني اطراف اتمهاي گوگرد در اين تركيبات گوگردزدايي يتموفقناآلي سولفوردار ايجاد مي شود، دليل

در ،شودبيان مي كاتاليست فلزيبا اين تركيبات حلقوي وههاي جانشيني متيل گر تأثير ،بين اين گروههاي جانشيني

،با كاربرد تيوفن HDSروي برهم كنش كاتاليست فلزي در طبق نتايج . استبررسي شده ... دي بنزوتيوفن و ،بنزوتيوفن

واكنش گوگردزدايي كاتاليست فلزي به طور ميزان ه،حاصل

يابد عمومي با افزايش تعداد گروههاي جانشيني كاهش ميموقعيت گروه جانشيني و به طور آشكار واكنش به وسيله

قرار مي گيرد و همچنين گزارش شده تأثيرتحت شدتبه كه واكنش كاتاليست فلزي در گوگردزدايي دي است

محدوديت تأثيربنزوتيوفن متيله شده به طور زياد تحت گروههاي جانشيني به كمك فضايي قرار گرفته و اين عمل

ز مشتقات واقع تنوع وسيعي ا در .)24(شودمي انجاممتيل آلكيله شده دي بنزوتيوفن به مقدار قابل توجهي در

اين تركيبات همچنين .)32(. استسبك موجود ليگازوي، بخش عمده تركيبات HDSآلي گوگرددار مقاوم به

هاي فرآيندبنابراين . دهندگوگرددار بنزين را تشكيل ميHDS بايد به اندازه كافي بهبود يابند تا درصد گوگرد را تا

فشار باالتر از كه دما و ديده شده. حد الزم كاهش دهندتركيبات آلي گوگرد متداول HDS فرآيندحد معمول براي

مقدار قابل بايد و همچنين استالزم HDSاوم به مق ترتيببدين . اضافه شود به واكنش توجهي هيدروژن

هزينه به HDSهاي فرآيندبهبود تخمين زده مي شود كه .نياز داردبيشتري اتي مواد و عملي

از سويي واكنش آنزيمي در ارگانيسم تحت شرايط نسبتاًقابل ،واكنش آنزيمي مان راندماليمي پيش مي رود و

همچنين . ميزان واكنش كاتاليستي فلزي است مقايسه بابنابراين . آنزيمهاي فراوان در يك ارگانيسم موجود هستند

و اين افتداتفاق مي محيط زنده تنوع وسيعي از واكنشها دربه اثبات رسيده كه آنزيمها به طور كلي سوبستراهاي بسيار

يا به اختصاصي دارند به عالوه گوگردزدايي زيستي ، HDSتركيبات مقاوم براي گوگردزدايي از BDSاختصار

.)55و 37(مي گيردهزينه هاي كمتري را در بر

مؤثري براي روش كامالً HDSهمانطور كه ذكر شد ي سوختهاگوگردزدايي همه تركيبات گوگرد موجود در

بدون توجه به BDS فرآيند فسيلي نيست و از سويي ديگر ) 43(يت جانشيني آلكيل روشي مؤثر استموقع


207

در BDSا قرار دادن واحد مزايبنابراين با توجه به اين ،به عنوان يك فناوري مكمل HDSيك واحد پايين دست

بايد بيشتر مورد خيلي عميق اييگوگردزدبراي رسيدن به توجه قرار گيرد تا اينكه آن را يك واحد جانشيني براي

HDS ردفرض ك.

.مي شود تشريحو مزيتهاي آن BDSگوگردزدايي ادامهدر

مواد و روشهابراي رشد و ارگانيسم ها ميكرو :گوگردزدايي زيستيبراي مصرف انرژي (به سولفور خود فعاليتهاي بيولوژيكي

در ساختار تعدادي كوفاكتورها، آمينواسيدها و و يا استفاده ها به ميكروارگانيسماز طرفي .)37،66(نياز دارند) پروتئينها

با استفاده ابسته اند و و خودها و مسير هاي متابوليكي آنزيمفور مورد نيازشان از منابع تهيه سول توانايي آنزيمهااز

وارگانيسم هاي از جمله اين ميكر .دارند را مختلف ،شناسايي و بررسي شده اند مي توان انواع گوگردزدا كه ،Nocardia ،Mycobacterium، Bacillusباكتريهاي

Rhodococcus ، Pseudomonase را نام برد در ايران نيزسويه هايي . )21،25،50،15،16،41،56(توسط گروه بيوتكنولوژي )Gordonia RIPI )54جملهاز

FMF Rhodococcus ونفت پژوهشگاه صنعت

erythropolis ملي مهندسي ژنتيك و توسط پژوهشگاههاي علمي وصنعتي ايران جداسازي و سازمان پژوهش

شناسايي شده است كه قادر به حذف اختصاصي گوگرد از و تالش در جهت شناسايي بيشتر باشند مي وفنيبنزوتدي

ل مولكولي جهت ارتقاء ميكروارگانيسم هاي فوق در حاتعدادي از اين . )27،1،29،28،36،67،64،69( است انجامطي ها قادرند سولفور را در تركيبات تيوفني ارگانيسمميكرو

دار مصرف كنند و مق آنزيمهابا كمك مسير هاي متابوليكي به طور كلي . سولفور را در سوخت كاهش دهند

، مزايايي داردميكروارگانيسم ها اين به وسيله گوگردزدايي- در دما و فشار ماليم انجام مي شود و اين را مي اوالً :رازي

انرژي مورد توجه صرفه جويي فرآيند يك عنوان توان بهاختصاصيت زيادي نسبت به سوبسترا خود ثانياً. قرار داد

.دارند

هاي عالوه بر كاربردهاي ساختاري گوگرد در ماكرومولكولع عنوان منباز گوگرد به ارگانيسم ها ميكروبرخي ،يستيز

- مي بنابراين ميكروارگانيسم ها ،انرژي استفاده مي كنند

گوگرددار مثل گوگرد مورد نياز خود را از تركيبات توانند البته مشكلي كه . دست آورنده نفتي بتركيبات گوگرددار

از تركيبات است وجود دارد اين است كه باكتريها ممكن كه ستفاده كنند اهم ن بمنبع كرعنوان هيدروكربني نفت به

بنا به اين دليل .اين از ارزش سوختي تركيب مي كاهدمحققين در جستجوي باكتريهايي بودند كه تركيبات هيدروكربني نفت را مصرف نكنند و تنها گوگرد را از

اساس اين بر. جدا و مصرف كنندمورد نظر تركيبات تخريب با گوگردزداهاي گوگردزدا را به دو گروه باكتريها

ساختار مولكولي و گوگردزداها بدون تخريب ساختار .)53( كنند تقسيم ميمولكولي

در اولين :با تخريب ساختار مولكوليزيستي گوگردزداييجدا كردن با محققان ،1980و 1961در سال گام

بنزوتيوفن يا به اختصار ديكه توانايي مصرف ييباكتريهاDBT اي ميكروبي جدا ه هگون كهاين دليل به ،ندشترا دا

جدا DBTبه طور ويژه سولفور را از شده نمي توانستندمنبع تركيبات تيوفني را به عنوان برخي به عالوه كنند وكردند كه تالشها تصور ،كنندصرف ميمگوگرد كربن و

،51 ،46( براي گوگردزدايي زيستي شكست خورده است42(.

روي ساسيا اتمطالع شو همكاران يامادادر اين راه آنها گزارش كردند كه . گوگردزدايي ميكروبي انجام دادند

دي بنزوتيوفن را ،ميكروارگانيسم هاي جنس سودوموناسنژادهاي . كنندبه يك محصول قابل حل در آب تجزيه مي


208

.)71( بودند Pseudomonas jianiiو Pseudomonas abikonasis ،سودوموناس

)53( )مسير كوداما(تخريب ساختار مولكوليي با واكنش گوگردزدايي زيست -1شكل

كه و همكارانش گزارش كردند كودامااز طرف ديگر آمينواسيدها و ديگر تركيبات كربني به عنوان كوسوبسترا براي اكسيداسيون دي بنزو تيوفن و رشد ميكروارگانيسم ها

،ميكروارگانيسم ها با فعاليت گوگردزدايي. ضروري انددر تركيبات گوگرددار c-cدارند كه پيوند هاي متابوليسمي

بدين ،مثل دي بنزوتيوفن را مي شكافند هتروسيكليكصورت حلقه هاي بنزن تجزيه مي شوند و در نهايت طي

سولفات آزاد مي ،متوالييكسري واكنش هاي اكسايشي اين مكانيسم واكنش كه اسكلت كربني را مورد حمله . شود

گفته مي شود كه شامل اماقرار مي دهد مسير كودو شكافتن حلقه ،هيدروكسيالسيون يك حلقه آروماتيك

محصول قابل حل در آب نتيجه آن واكسيد شدن است

واكنشهاي مربوط به اين مسير به طور مختصر در .باشدميديگر ،در اين واكنش .توصيف شده است 1 شكل

ي آروماتيك در نفت هم مورد حمله قرار مي مولكولهايرند و در نتيجه مقدار قابل توجهي از هيدرو كربنها وارد گ

ها با اين نوع از ميكروارگانيسم. )23(فاز مايع مي شونديك تركيب تيوفني قابل ،تجزيه اكسايشي دي بنزوتيوفن

كنند كه حل در آب را به عنوان محصول اكسايشي توليد مين در اي. )44،45( ا كردن اين تركيب از آب مشكل استجد

ي آنزيمي گوگرد را مورد واكنشهاچنين ميكروارگانيسم ها و بنابراين براي جداكردن سولفور از دهند هدف قرار نمي

تركيبات آلي گوگرددار با وزن مولكولي زياد در نفت خام


209

اين داليل اين محدوديتها را مي توان در . عملي نيستند :موارد خالصه كرد

فن اغلب در موقعيت حمله به حلقه كربن دي بنزوتيو)1دي بنزوتيوفن انجام مي شود كه با گروههاي آلكيل يا 3و2

در آليل جانشين شده اند و اين موقعيتها به عنوان سوبسترا .مسير كوداما كاربرد ندارند

ت كربني مقدار انرژي سوخت را مسير تخريب اسكل)2 . كاهش مي دهد

كسي هيدرو 3كربني محصول اصلي مسير تجزيه اسكلت )3و مقدار زيادي دي بنزوتيوفن فرميل بنزوتيوفن است 2

براي تشكيل سولفات تجزيه مي شوند و بدين ترتيب .كافي صورت نمي گيرد گوگردزدايي

مسير ژنهاي كه اين نتيجه رسيدند به دنوت ومونتيسلو 9پالسميد است كه يك روي DBTبراي تجزيه كوداما sox ABDEFGHIJبه ها ORFاين و دارد ORF عدد

تنها مسير ژنتيكي دريافتند كه همچنين ومعروف شدند كنترل را و فنانترن نفتالن ،DBT متابوليسم است كه

.كند مي

DBTمسير ديگر تخريب حلقه كه نتيجه معدني شدن و همكاران او ون آفردن به وسيله 1993در سال است

سه DBTمعدني شدن مسيراين در طيكه شد توصيف DBT ،سولفوكسيد DBT دارد وجود ماده متابوليكينوع

زدايي با تخريب گوگردروش نوع اين .سولفون و بنزواتدر DBTبراي گوگرد زدايي زيستي ساختار مولكولي

.)53(باشدميمحيط با ارزش

سرانجام در سال :هگوگرد زدايي اكسايشي ويژ فرآيندكتري از با يمؤسسه گاز آمريكا نژادهاي 1990

Rhodococcus را با ايجاد جهشهاي انتخابي در آنها جداهاي كرد كه قادر بود به طور ويژه و بدون مصرف زنجيره

همچنين . كربني، گوگرد را از تركيبات آلي جدا كند

هاي تجزيه كننده نه در مورد ميكروارگانيسمشهايي گزارفقط در نفت خام و زغال سنگ بلكه در تركيبات مدل

بدين صورت كه گوگرد به طور ،وجود داردحاوي سولفور شود و سولفات و انتخابي به عنوان اتم ناجور حذف مياز اين نوع واكنشها .تركيبات هيدروكسيد توليد مي شوند

نظر ساختارهاي متابوليتي مورد توجه قرار مي گيرند به تركيبات سولفور به طور ويژه c-sخاطر اينكه پيوند

ين سولفور حاصل به صورت همچن مي شود وگسسته در اين رابطه . )38،39(سولفات آزاد مي شودهتروتروف و غير اسيدي ،ميكروارگانيسم هاي هوازي

را گزارش كردند كه CB2و اكتينوباكتر CB1سودوموناس كه هنگامي .وفن را به سولفات تبديل مي كندسولفور تي

CB1يك بيوراكتور در مقياس آزمايشكاهي استفاده شد كاهش درصد 47زغال سنگ ايلنويز در را مقدار سولفور

.)26( داد

دي ،دي بنزوتيوفن سولفوكسايد در اين مسير گوگردزداييدي هيدروكسي بي فنيل به عنوان 2و2 ،بنزوتيوفن سولفون

واسطه هاي دي بنزوتيوفن در گوگردزدايي شناسايي شده Rhodoccucos rhodochrous نژاد به غير از اين. اند

ATCC53 شده كه نوعي مسير براي تغيير دي جدا بنزوتيوفن به هيدروكسي بي فنيل و سولفات دارد و

م درصد مقدار سولفور آلي در نفت خا 70گزارش شده كه ارگانيسم كاهش داده مي و زغال سنگ به وسيله اين ميكرو

.Corynebacterium sp در موردهمچنين . )38(شودتوصيف كرده اند دي بنزوتيوفن براي تجزيه جدا يك مسير

اكسيد كردن دي بنزوتيوفن آن را به دي بنزوتيوفن كه با -2سپس دي بنزوتيوفن سولفون و در نهايت ،سولفوكسيد

.)59( هيدركسي بي فنيل و سولفات تغيير مي دهد

زدايي كه مسير ويژه گوگردند اهگزارش كرد ان زياديمحقق. هوازي انجام شودازي و بيتواند به وسيله باكتريهاي هومي

انجام آزمايشها يي وجود دارد كه بااهاين گزارش با وجودكننده ءهوازي و احياه بيكنترل شد كامالًتحت شرايط


210

نفت در داري در مقدار گوگرد هيچ كاهش معنا ،سولفاتبه خاطر . )3و 2(مشاهده نشده است هوازيشرايط بي

گوگردزداييمعنادار يل پتانس مبني بر ناكافي شواهداينكه گوگردزدايي ،بي هوازي از لحاظ تجاري وجود دارد

يك 4Sمسير .ه استبيشتر مورد توجه قرار گرفتوازي هشده گوگردزدايي DBTمسير گوگرد زدايي ويژه است كه

هب 4sچگونگي مسير . )63(شودداده مي تغيير 2HBPبه وبه 2كل شي دخيل در آن در آنزيمهافاكتورها و مراهه

توصيف شده است خوبي

.)S4()6مسير (ويژه واكنش گوگردزدايي اكسايشي -2شكل

و هكربني دست نخورده باقي ماند زنجيره 4S در مسيرو از دست نمي رودارزش سوخت از لحاظ انرژي

در كه شدهتشكيل 4sيون سولفات در طي مسير همچنين سيله ديگر به واست ممكن يا و محيط كشت آزاد مي شود

.)38(ارگانيسم ها جذب شودميكرو

R.erythropolis IGTS8 )20،17،60،61( و Rhodococcus

sp. X 309 )10( محققين كه هستند باكتري اولين نژادهايدر مورد مسير اطالعات زيادي را در سطح مولكولي

در همين رابطه .ندا هآورد به دستاز آنها 4Sگوگردزدايي

موتانت فعاليت باكتري ي توانست يك دسته ژني كه م)(IGTS8 كندتكميل منفي را كامل و گوگردزدايي از نظر،

دال بر اين هايافتهو )61،11،12(كلون و توالي يابي شدروي يك پالسميد ORFسه شاملاين دسته ژني كه است

.خص شدندمش ،A B C dsz است كه به صورت

فت آشكار هايي كه بعد از كلون كردن صورت گربررسيرا به طور مستقيم به dsz c،DBTكرد كه محصول

DBTO2 تبديل مي كند و محصول ژنهايdsz A و dsz B DBTO2 2 را بهHBPقطعه ژني اين . )12(تبديل مي كند

روي يك پالسميد بزرگ ،فنوتيپ گوگردزداييمربوط به مي باشد و dsz A, C, Bكه شامل سه ژن واقع شده است

باكتري درو همچنين )10،18،63،60(ول داردط 4kbحدود نزديك موجود در پالسميد dszژنهاي ردوكوكوس

طه نكته مهم در راب. )40و 10(است تواليهاي داخل شوندهي ژنهامجموعه با اين گوگردزدايي ژنتيكي اين است كه

مربوط به گوگرد زدايي به صورت يك اپرون با سه ژن)dsz A،dsz B،dsz C، (ه به وسيله يك پروموتر تنها است ك

اين اپرون مربوط در واقع .)60،18(سازماندهي مي شوندآن مربوط به dsz Cو dsz Aاست كه دو ژن 4sبه مسير

زدايي با كمك ردكه در واكنش گوگ دو مونواكسيژناز هستندفعال مي ) dsz Dكد شده به وسيله ( آنزيم اكسيدوردوكتاز

كه آنزيم dsz Dه مربوط بژن به عالوه .شوند R. erythropolis IGTS8از اكسيدوردوكتاز را كد مي كند

به و با بررسيهايي كه انجام دادند كلون و توالي يابي كردند 20ين يك پروتئمربوط به ژن اين نتيجه رسيدند كه اين

قرار dsz ABCپالسميد حاوي روي است و كيلو دالتون . )19( باشد مي IGTS8روي كروموزوم بلكه ندارد

ش كردند كه گزار ان زياديمحقق :dszي ژنهاتنظيم بيان له ي گوناگون به وسيباكتريها رفعاليت گوگردزدايي د

،گوگرد مثل متيونين ديگر منابع زيستيسولفات و و كازامينواسيدها به متانوسولفونيك اسيد ،تورين ،سيستئين

ولي .)22،37،47،48،51،57(طور كامل مهار مي شود


211

روي 4sآنزيمهاي مسير منفيبرگشتني براي اثر شواهدي ندفهميد محققان با تالشهاي فراوان. خودشان نيستبيان تواند يك مي dszپروموتر در محل IGTS8در نژاد كه

موتر وحذف پرو كه آن چنانباشد Dsz مهار كننده يگزيني مهار سولفور را كم مي كندهاي جاراهبرد

)17،17،49( .

در سويه هاي مختلف :يمهاي دخيل در آنزو آن 4s مسيردايي سه آنزيم نقش دارند ردوكوكوس در مسير سولفور ز

كي هم و ي ) dsz A, C(مونو اكسيژناز از آنزيمها اكه دو تصورت كلي واكنشها در . مي باشد )Dsz B(دسولفيناز

: مي باشد "الف واكنش"ه صورت ب 4sمسير

:الف واكنش

dsz cتوسط DBTO2به DBTتبديل معادله الفمطابق با صورت dsz A,Bتوسط 2HBPبه DBTO2و تبديل

مختلفي آزمايشهاي آنزيمها براي بررسي اينگيرد ميبه مي توان آزمايشهاكه از جمله اين طراحي كردند

ي اشاره كرد كه براي تعيين كوفاكتور هاي اين آزمايشهايبا اضافه كردن بدين صورت كه .ندآنزيمها طراحي شد

dszAي خالص به آنزيمها +Cuو +Fe2و +Fe3يونهاي

،dsz C گوگرد همچنين و نرخ گوگردزدايي افزايش نيافتبا توجه به اين مهار نشد و EDTAزدايي با اضافه كردن

ن آنزيمها كوفاكتور فلزي ندارندكه اي ه شدنتايج نشان دادخالص شده از نژاد dsz Aويآزمايشات مشابه ر .)20،47(

D-1 ثابت كرد كه فعاليتdsz A به وسيله pCMB مهار ردوكتاز را مهار فعاليت فالوين pCMBدر واقع .شود مي

ستخراج ي امطالعات بر رو از سوي ديگر .)58(مي كندبراي فعاليت Dsz A,Cعاري از سلول نشان مي دهد كه

كه نژادهاي انددريافتههمچنين و نياز دارند NADH بهبه براي فعاليت متابوليكي IGTS8همچون باكتريايي . )20(نياز دارنداكسيژن

خاتمه 2HBPكه با توليد 4sبرهم كنش كلي مسير . خالصه كرد "ب واكنش"مطابق با يابد را مي توان مي

:ب واكنش

در كاتاليز مي شود dsz cاولين مرحله واكنش كه به وسيله .بيان شده است ج واكنش

:جواكنش

Dsz c براي تغييرDBT بهDBTO2 وابسته بهNADH-

FMNH2 به عنوان كوفاكتور عمل اين تركيب كهاستآنزيم نياز دارد كه FMNH2در واقع اين آنزيم به . كند مي

آن را با استفاده از dsz Dفالوين ردوكتاز مربوط به NADH مي كنداحياء.

مالحظه "د واكنش"را مي توانيد در نش دومين مرحله واك .نماييد

:د واكنش

dsz cكاتاليز مي شود كه همانند dsz Aاين واكنش توسط به NADH/FMNH2يك مونو اكسيژناز است و وابسته به

كه به و آخرين مرحله واكنش عنوان كوفاكتور مي باشد

م توسط آنزي ،بيان شده است "ه واكنش"طور خالصه در dsz B كاتاليز مي شود.


212

: ه واكنش

در واقع يك سولفينيك اسيد هيدروالز dsz Bآنزيم مولكول با حمله نوكلئوفيلي و از يك آروماتيك مي باشد

بر روي گوگرد سولفينات ،فعال شدهباز كه به وسيله آبواكنش اين در 2HBPو باعث تشكيل استفاده مي كند

.شود مي

:لفوريزاسيون متداول با دماي باالوروشهاي بيودسدسولفوريزاسيون توصيف شده در باال واكنش متداول

پيش مي رود درجه 30 ميكروبي است كه در دماي حدوداز سويي ديگر اين به اثبات رسيده كه نرخ افزايش واكنش

در مرحله دسولفوريزاسيون . شيميايي به دما وابسته استشي و واكنش دسولفوريزاسيون تصفيه نفت، تقطير بر فرآيند

تركيببراي .تحت شرايط دما و فشار باال انجام مي شوندنياز است كه ،تصفيه نفت فرآيندمرحله دسولفوريزاسيون با

واكنش دسولفوريزاسيون در دماي باالتر در طي سرمايش بيشترين تالشها براي دسولفوريزاسيون به . انجام شود

دماي باال در مورد وسيله ميكروارگانيسم ها در زغال سنگ شامل .دسولفوريزاسيون زغال سنگ بوده است

تركيب سولفور غير آلي . اشدبتنوعي از تركيبات گوگرد ميكه در حالي ،پيريت آهن است ،اصلي در زغال سنگ

تركيب سولفور آلي در زغال سنگ به شكل يك مخلوطي از ارياز تركيبات آلي سولفوردار با تنوع وسيع است و بسي

حاوي تيول، سولفيد، دي سولفيد اين تركيبات شناخته شدهميكروارگانيسم هاي استفاده . و گروههاي تيوفن هستند

هستند كه همه ترموفيليك بيوسلوسولفوشده از جنس كه واريته مبني بر اين ي وجود دارد ياهگزارش. باشند مي

فلزات از ليچينگبراي سولفوبيوس هاي زيادي از نژاد و حذف گوگرد از پيريت آهن در زغال )7(ولفيت معدنيس

در بين . استفاده شده است )60،33،34،35،8( سنگي فسيلي دي بنزوتيوفن و سوختهاتركيبات آلي سولفور در

مشتقات جانشيني آن شناخته شده اند كه به سختي

تصفيه نفت خام طي فرآيندهيدرودسولفوريزاسيون را در بنزوتيوفن در دماي باال به وسيله مي كنند و تجزيه دي

Sulfolobus acidocaldarius 33،35( گزارش شده است( .باال اگر تركيبات مدل سولفوردار گزارشهايطبق

و دي تيوگزانتن ، تيانترنهتروسيكليك آروماتيك مثل بنزوتيوفن در دماي باال با اين ميكروارگانيسم ها واكنش

اكسيداسيون .ه مي شونددهند، اين تركيبات اكسيد و تجزياين تركيبات سولفوردار هتروسيكليك آروماتيك به وسيله

S. acidocaldarius درجه سلسيوس مشاهده 70در دمايبا . شده و سولفات به عنوان محصول تشكيل شده است

اگر منبع كربني غير از تركيب سولفوردار موجود اين وجود بنابراين .شودم مياين واكنش در يك حد ميانه انجا ،نباشد

تواند به عنوان منبع كربن به وسيله تركيب سولفوردار ميدر تركيب c-cميكروارگانيسم استفاده شود و پيوندهاي

عالوه بر اين . شودسولفوردار به طور آشكار تجزيه ميفقط در شرايط اسيدي S. acidocaldariusميكروارگانيسم

اكسايشي دي تجزيه پيشرفت كند بنابراين رشد ميشرايط اسيدي بنزوتيوفن به وسيله اين ميكروارگانيسم به

ناخواسته اسيدي بنابراين چنين شرايط ).=5/2pH(نياز داردمحصوالت نفتي ركود بايد در محيط ايجاد شود و همچنين

شود و به طور همزمان مواد تحت چنين شرايطي ايجاد مي. شودري ميمقاوم به اسيد براي مرحله گوگردزدايي ضرو

از سويي ديگر اگر اين ميكروارگانيسم ها تحت شرايط تنوع وسيعي از تواند ، ميهتروفيليك رشد داده شود

.تركيبات آلي را به عنوان كربن و نيتروژن استفاده كند

ي فسيلي موجود باشند به عنوان منبع سوختهابنابراين اگر اده از استف .كربن به وسيله ميكروارگانيسم جذب مي شوند

در دي c-sتن پيوند سشك تواناييميكروارگانيسم هاي با بنزوتيوفن و مشتقات آلكيله آن در دماي باال كه محصوالت

فرآيندقابل حل در آب تشكيل مي دهند براي 1999در سال . دسولفوريزاسيون ترجيح داده مي شوند


213

پني چندين نژاد متعلق به جنس جين كونيشي و همكارانش كه مي توانند تحت شرايط با كردندشناسايي باسيلوس

را در c-sدماي باال رشد كنند و به طور ويژه پيوندهاي . )30( ندنتركيبات ارگانوسولفور بشك

:)و سطوح تثبيت كننده سورفاكتانت ها(مواد كمكي اثر دترجنتهاي (اين به اثبات رسيده است كه سورفاكتانت ها

در گريز آبليت مواد مي توانند باعث حال) فعال سطحياز طرفي در بين روشهاي تبديل بيوكاتاليتيكي . آب شوندردزدايي زيستي واكنشي است كه در سيستم گوگ ،گوناكون

پلي اتيلن گليكول . نفت صورت مي گيرد /دو فازي آبيك سورفاكتانت غير ) tween 80(ئات سوربيتال مونو اول

ولسيون كننده تركيبات نفتي در آب ميوني و همچنين يك امي تواند فعاليت tween 80سورفاكتانت . است

نفت/آبگوگردزدايي زيستي را در سيستم دو فازي همچنين مي تواند غلظت Tween 80. افزايش دهد

مرتبط شده با سلولها را كاهش دهد گريز آبسوبستراهاي )31( .

Pseudomonasسنجشهايي در مورد باكتري به عالوه

delafieldii R8 منظور ه ب آلژينات كلسيمهاي دانهدر رويبهبود بخشيدن فعاليت دسولفوريزاسيون در سيستم دو

سرعت ويژه گوگردزدايي در . آب انجام شد/فازي نفت 4نسبت به مهره هاي با قطر ميلي متر 5/1هاي با قطر هدان

ز بيشتر افزايش مي يابد و همچنين تعدادي ا ميلي مترني دار فعاليت سورفاكتانت ها مي توانند به طور مع

نرخ گوگرد زدايي با . را افزايش دهند ت شدهيثبتسلولهاي هاي در دانهدر مقايسه با span 80درصد 5/0اضافه كردن بدين صورت . يش مي يابد برابر افزا 8/1 ،معرض نبوده

با كاهش اندازه چشمگيرير فعاليت گوگردزدايي به طو span 80اضافه كردن سور فاكتانت و آلژيناتهاي هدان

كه ناشي از افزايش انتقال جرم از سوبسترا . افزايش مي يابد . )68( به ماتريكس ژل است

از سودوموناس دالفيلدي SEMتصوير - 3شكل R8 ثابت شده بر روي Celite )66(

از سلولهاي آغشته با نانوذرات TEMتصوير مغناطيسي

R. erythropolis IGTS8به وسيله DBTفزايش تجزيه ا

يكي از : Fe3O4آغشته شده با نانو ذرات مغناطيسي نفوذ باكتريهاگوگردزدايي افزايش فعاليتمشكالت براي

پذيري غشا است كه با استفاده از نانو ذرات اكسيد آهن دارند كه مزيتاين ذرات چندين . قابل برطرف شدن است

:ي توان به موارد زير اشاره كرداز آن جمله م


214

اولين و مرحله محدود كننده در گوگردزدايي اكسايشي DBT و ديگر تركيبات سولفور در ارگانيسم هاي زنده به

.)65(تبه سلول اسمايع نفتي از DBTطور آشكار انتقالكه نرخ كلي ندپي بردموضوع محققين اين اثباتبراي . )5(رتبط مي شودم DBTبا غلظت و توزيع انتقال

. به سلول وجود ندارد DBTانتقال فعال حاكي بر شواهدياز سلول خارج مي HBPبه عالوه اين به اثبات رسيد كه

براي سلول باكتري سمي است از HBPتركيب .)55(شودسلول باكتري به گوگرد زدايي فعاليت رو رشد و اين

.مهار مي شود HBPوسيله تجمع

در محيط پايدارند و براي Fe3O4 مغناطيسي نانوذراتنشان دادند كه محققين باكتري غيرسمي اند و همچنين

آغشته باكتريها را مي توان با نانوذرات با يك جذب سادهتثبيت آناليزبراي TEMو SEMاز ميكروسكوپ . كرد

3 شكل .استفاده مي شودبر روي سطح باكتريها نانوذرات با آغشته شدهلهاي از سطح سلو SEMميكروگرافهاي

اي به گونهبه طور آشكار نشان مي دهد Fe3O4نانوذرات گيرند قرار ميدر سطح باكتري Fe3O4كه نانوذرات

)66،72( .

انتشار مي يابند و جذب ءنانوذرات در سطح غشابنابراين با نانوذرات مغناطيسي آغشته شدهسلولهاي .مي شوندآن

ن يك مغناطيس خارجي در در محيط كشت مايع با قرار دادخانم 2008در سال .مجاورت آنها به آساني جدا مي شوند

آغشتهي باكتريهاد كه عمل گوگرد زدايي ادنشان انصاري به طور معناداري افزايش مي Fe3O4شده با نانو ذرات

به را HBPتوليد افزايش گزارش شده مشاهدات .)14(يابدذرات مغناطيسي انتقال طور معني دار نشان مي دهد كه نانو

HBP يك مكانيسم . را به بيرون از سلول هدايت مي كنند متصلاين است كه نانوذرات ،انتقالممكن براي افزايش

و .باكتري را نفوذ پذيرتر مي كنند يغشا ،شده به باكتريرا به درون سلول و خروج DBTآنها بدين وسيله ورود

HBP آغشته كوكوسهاي ردو. را از سلول افزايش مي دهند

به آساني بازيافت وراحتي ه بشده با نانوذرات مغناطيسي مزيتهاي به با وجود .مي تواند مورد استفاده قرار گيرد

آغشتهنسبت به سلولهاي ي آغشته شده به نانوذراتسلولهااز سلولهادر گوگردزدايي و جدا كردن آسانتر نشده

را در مقياس كاربرد اين روش محصوالت در بيوراكتور . )13(براي كاربرد هاي صنعتي پيشنهاد مي كند بزرگ و

ايجنتگوگردزدايي زيستي كه توانايي فرآيند براي فراهم آوردن

در مرحله صنعتي شدن داشته روش هيدروژنيرقابت با بايد دو مرحله عنوان مكمل آن استفاده شود ه و يا بباشد

انتخاب . الف: اداساسي در پااليش را مورد بررسي قرار دجداسازي نفت از بيوكاتاليست و . ب، مناسببيوكاتاليست

محصوالت فرعي

باكتريهاي گوناگوني عمل گوگردزدايي را مي توانند انجام . كننداي گوگردزدايي ميدهند و هر كدام به روش ويژه

در نظر معيارهاي زير رابراي انتخاب باكتري مناسب بايد از گوگرد را به طور اختصاصيري اول اينكه باكت: گرفت

هاي كربني تركيبات نفتي را حلقه و تركيب نفتي جدا كنددوم اينكه از طريق . به عنوان منبع كربن استفاده نكند

باكتري فعاليت گوگردزدايي بيوتكنولوژي بتوان بازدهي به صورت زيستي گوگردزدايي كاربرد مورد نظر را براي

باكتري مورد نظر بايد در شرايط در نهايت. صنعتي باال بردخام كه در دماي باال مي باشد توانايي پااليش نفت

،در هنگام سرمايش معموالً. متابوليكي خود را حفظ كندكه دمايي در دهندگوگردزدايي تركيبات نفتي را انجام مي

از طرف ديگر .درجه سلسيوس دارد 60- 50حدود ست و محصوالت را جداسازي تركيبات نفتي از بيوكاتالي

ترين مرحله مربوط بايد مورد بررسي قرار داد كه شايد مهمعمل گوگردزدايي در سيستم دو فازي . باشد فرآيند به اينمحصول نهايي گوگردزدايي . نفت صورت مي گيرد/آب

از HBPاست كه HBPسولفات و ،اكسايشي ويژه


215

تركيبات نفتي است و ارزش سوختي دارد و سولفات هم از آب ونفت باكتريهاجداسازي ولي بل حل در آب است قا

استفاده از ه شدطور كه ديد همان. استمشكل ساز براي پوشش دهي باكتريها و Fe3O4 نانوذرات مغناطيسي

ن آبا استفاده از كه استبهتر آنها مناسب تثبيت نمودن از بهتر باكتريها را فرآيند توان در هر مرحله اي از اين مي

جداسازي كرد و همچنين براي افزايش فعاليت مخلوطباكتريها مي توان با استفاده از نانو ذرات باكتريها را روي

تواند جدا كردن مشكل بعدي مي .نانو فيلمها تثبيت كرد

.باشد فرآيند ماندهقيآب با بازيافتآب از نفت و همچنين با افزايش دانش درباره متابوليك باكتريهاي گوگردزدا

وان به سرعت در زمينه گوگردزدايي زيستي پيشرفت ت مييها را از طريق بيوتكنولوژي مي توان فعاليت باكتر. كرد

اين تالشها اين نويد را . دبراي گوگردزدايي افزايش دادهد كه بتوان بيوكاتاليست را در حين فعاليت به طور مي

مداوم از طرق بيولوژيكي به طور فعال نگه داشت تا فرآيند اي صنعتي شدن اينايت باال رفته و راه بربازدهي فع .باز شود

منابع1- Akbarzadeh, A., Raheb, (2004), Identification and

cloning desulfurization operon (dszAB) from a native bacterium Rhodococcus FMF. koomesh journal of semnan university of medical sciences,. 5(3&4): p. 171-178

2- Armstrong، S. M.، Sankey، B. M. & Voordouw، G.

(1995) Conversion of dibenzothiophene to biphenyl by sulfate-reducing bacteria isolated from oil field production facilities. Biotechnol. Prog,. 17: p. 1133-1136.

3- Armstrong ، S. M. ، Sankey ، B. M. & Voordouw ، G., (1997) Evaluation of sulfate-reducing bacteria for desulfurizing bitumen or its fractions. Fuel. 76: p. 223-227

4- Atlas RM، Boron DJ، Deever WR، Johnson AR، McFarland BL، Meyer JA, 2001, Method for

removing organic sulfur from heterocyclic sulfur containing organic compounds. US patent number H1,: p. 986.

5- B. R. FOLSOM, D.R.S., P. M. DIGRAZIA, J. WERNER, AND S. PALMER, Microbial Desulfurization of Alkylated Dibenzothiophenes from a Hydrodesulfurized Middle Distillate by Rhodococcus erythropolis I-19. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, 1999. 65(11): p. 4967-4972.

6- Beatriz GalaÂn, E.D.a.J.L.G., Enhancing desulphurization by engineering a flavin reductase-encoding gene cassette in recombinant biocatalysts. Environmental Microbiology 2000. 2(6): p. 687±694.

7- Brierley C. L. & Murr، L. E., (1973) Leaching:

Use of a Thermophilic and Chemoautotrophic Microbe Science,. 179(4072): p. 488 - 490.

8- Cervoni, F.K.a.T.D., An airlift-recycle fermenter for microbial desulfurization of coal Biotechnology Letters, 1983. 5(1): p. 33-38.

9- Chunshan Song, X.M., New design approaches to ultra-clean diesel fuels by deep desulfurization and deep dearomatization. Applied Catalysis B: Environmental 2003. 41: p. 207–238

10- Denis-Larose، C.، Labbe، D.، Nergron، H.، Jones، A. M.، Greer، C. W.، Al-Hawari، J.، Grossman، M.

J.، Sankey، B. M. & Lau، P. C. K, (1997)

Conservation of plasmid-encoded dibenzothiophene desulfurization genes in several rhodococci. Appl Environ Microbiol,. 63: p. 2915-2919.

11- Denome، S. A.، Olson، E. S. & Young، K. D,

(1993) Identification and cloning of genes involved in specific desulfurization of dibenzothiophene by Rhodococcus sp. strain IGTS8. . Appl Environ Microbiol,. 59: p. 2837-2843

12- Denome، S. A.، Oldfield، C.، Nash، L. J. &

Young، K. D, (1994) Characterization of the

desulfurization genes from Rhodococcus sp. strain IGTS8. J Bacteriol,. 176: p. 6707-6716.

13- Farahnaz Ansari*, P.G., Susan Libor, Ibtisam E. Tothill and Jeremy J. Ramsden, (2009) DBT degradation enhancement by decorating Rhodococcus erythropolis IGST8 with magnetic Fe3O4 nanoparticles. biotechnology and bioengineering,. 102(5): p. 1505-1512.


216

14- Ansari, F., The Use of Magnetic Nanoparticles to Enhance Biodesulfurization. PhD THESIS, School of Applied Science Microsystems & Nanotechnology Center, Cranfield University, 2008.

15- Furuya T، Kirimura K، Kino K، Usami S., (2001)

Theemophilic biodesulfurization of dibenzothiophene and its derivatives by mycobacterium phlei WU-F1. FEMS Microbial. FEMS Microbial, 2001. 204: p. 129-133

16- Gallagher، J. R.، Olson، E. S. & Stanley، D. C.,.,

(1993) Microbial desulfurization of dibenzothiophene: a sulfur-specific pathway. FEMS Microbiol,. 107: p. 31-36.

17- Gallardo، M. E.، Ferra´ ndez، A.، De Lorenzo، V.، Garcı´a، J. L. & Dı´az، E., (1997) Designing

recombinant Pseudomonas strains to enhance biodesulfurization J Bacteriol,. 179: p. 7156-7160.

18- Gray ، K. A. ، Squires ، C. H. & Monticello ، D. J., (1998) DszD utilization in desulfurization of DBT by Rhodococcus sp. IGTS8. US Patent no. 5 846 813,.

19- Gray K. A, G.T.M.a.C.H.S., (2003) Biodesulfurization of fossil fuels. Ecology and industrial microbiology,. 6: p. 229–235

20- Gray KA, P.O., Mrachko GT, Xi L, Monticello DJ, Squires CH. , Molecular mechanisms of biocatalytic desulfurization of fossil fuels. Nat. Biotechnol., 1996. 14: p. 1705-1709.

21- GROSSMAN M. J., M.K.L., R. C. PRINCE, V. MINAK-BERNERO, G. N. GEORGE AND I. J. PICKERING, (2001) Deep Desulfurization of Extensively Hydrodesulfurized Middle Distillate Oil by Rhodococcus sp. Strain ECRD-1. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, 67(4): p. 1949-1952.

22- Gunam ، I. B. W. ، Yaku ، Y. ، Hirano ، M. ، Yamamura، K. ، Tomita ، F. ، Sone ، T. & Asano ، K., (2006) Biodesulfurization of alkylated forms of dibenzothiophene and benzothiophene by Sphingomonas subarctica T7b. . J Biosci Bioeng,. 101: p. 322-327

23- Hartdegen FJ، Coburn JM، Roberts RL, (1984)

Microbial desulfurization of petroleum. Chem Eng Prog,. 80: p. 63-7.

24- Houalla M., D.H.B., A. V. Sapre, N. K. Nag, V. H. J. de Beer1, B. C. Gates and H. Kwart, (1980) Hydrodesulfurization of methyl-substituted

dibenzothiophenes catalyzed by sulfided Co---Mo/γ-Al2O3 Journal of Catalysis,. 61(2): p. Pages 523-527

25- Izumi, T.O.a.Y., Microbial desulfurization of organic sulfur compounds in petroleum. bioscience, biotechnology, biochemistery, 1999. 63(1): p. 1-9.

26- Isbister JD, D.R., Mutant microorganism and its use in removing organic sulfur compounds. US patent number 4,562,156, 1985.

27-. Raheb, E. Aghaei, Sh. Naghdi, M. Ghorbanali, Gh. B. Khaniki, Isolation and cloning oxidoredoctase gene of a lineage of bacterium Rodococcus erytropolis, koomesh journal of semnan university of medical sciences, summer 2005 volum 6, No4.

28- J. Raheb, S.N.A.K.B.Y.K.F., (2004) Designing a new recombinant strain with additional copy number to enhance biodesulfurization IRANIAN JOURNAL OF SCIENCE & TECHNOLOGY .

29- J.R, Flint,.S.N.A.A.K.B.Y.K.P., Nucleotide Sequence of a Desulfurization Operon from a Newly Isolated Rhodococcus FMF. Shiraz E-Medical Journal 2004. 5(2).

30- Jin Konish، Yoshitaka Ishii، Kouichi Okumura، Masanori Susuki، High-Temperature

Desulfurization By Microorganisms، (1999) US

Patent،6130081

31- Jinhui Feng, Y.Z., Cuiqing Ma, Xiaofeng Cai, Quan Zhang, Mingyou Tong, Bo Yu, and Ping Xu, (2006) The Surfactant Tween 80 Enhances Biodesulfurization. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY,. 72(11): p. 7390-7393

32- Kabe T., A.I., Haruhiko Tajima, (1992) Hydrodesulfurization of sulfur-containing polyaromatic compounds in light oil. Ind. Eng. Chem. Res., ,. 31 (6): p. 1577-1580.

33- Kargi Fikret, J.M.R., (1984) Microbial oxidation of dibenzothiophene by the thermophilic organism Sulfolobus acidocaldarius. Biotechnology and Bioengineering,. 26(7): p. 687-690.

34- Kargi Fikret, J.M.R., (1985) Biological removal of pyritic sulfur from coal by the thermophilic organism Sulfolobus acidocaldarius. Biotechnol. Bioeng.,. 27(1): p. 41-49.

35- Kargi, F., (1987) Biological oxidation of thianthrene, thioxanthene and dibenzothiophene by the thermophilic


217

organismSulfolobusacidocaldarius Biotechnology Letters. 9(7): p. 478-482.

36- Kazemi M. and Raheb J., (2004) Isolation and Identification of a sulfide/sulfoxidMonooxigease Gene from a Newly Isolated Rhodococcus Sp, strain FMF. Journal of science, Islamic Republic of Iran, 15, 2, 119-126

37- Kertesz, M.A., Riding the sulfur cycle metabolism of sulfonates and sulfate esters in Gram-negative bacteria. FEMS Microbiology Reviews 1999. 24: p. 135-175.

38- Kilbane JJ., Sulfur specific microbial metabolism of organic compounds. Resour Conserv Recycl, 1990. 3: p. 69-79

39- Kilbane, J.J., Mutant microorganisms useful for cleavage of organic C-S bonds. patent 5,104,801, 1992.

40- Kilbane، J. J. & Le Borgne، S., (2004) Petroleum

biorefining: the selective removal of sulfur ، nitrogen ، and metals. In Petroleum Biotechnology. Developments and Perspectives،,. 151: p. 29-65.

41- Kirimura K،Furuya T. Nishii Y، Ishii Y، Kino K، Usami S., (2001) Biodegredation of dibenzothiophene and its derivative through the selective cleavage of carbon-sulfur bonds by a moderately thermophilic bacterium Bacillus subtilis WU-S2B. J Biosci Bioeng,. 91: p. 262-265

42- Kirshenbaum I., (1961) Bacteriological desulfurization of petroleum. US patent number 2،975،103,.

43- Kobayashi M، Onaka T، Ishii Y،Konishi J، Takaki

M، Okada H، Ohta Y، Koizumi K، Suzuki M.,

(2000) Desulfurization of alkylated forms of both dibenzothiophene and denzothiophene by a single bacteria strain. FEMS Microbial,. 187: p. 123-126.

44- Kodama, K., Nakatani, S., Umehara, K., Shimizu, K., Minoda, Y., and Yamada, K. Microbial conversion of petro-sulfur compounds. Part III, Isolation and identification of products from dibenzothiophene. Agric. Biol. Chem. 34 (1970) 1320–1324.

45- Kodama K., Umehara K., Shimizu K., Nakatani S., Monioda Y., Yamada K. Identification of microbial products from dibenzothiophene and its proposed oxidation pathway. Agric. Biol. Chem. 37 (1973) 45–50.

46- Laborde AL، Gibson DT, (1977) Metabolism of

dibenzothiophene by a Beijerinkia species. . Appl Environ Microbiol,. 24: p. 783-90.

47- Lee، M. K.، Senius، J. D. & Grossman، M. J.,

Sulfur-specific microbial desulfurization of sterically hindered analogs of dibenzothiophene. Appl Environ Microbiol 1995. 61: p. 4362-4366.

48- Li ZM، Squires CH، Monticello DJ، Childs JD,

Genetic analysis of the dsz promoter and associated regulatory region of Rhodococcus erythropolis IGTS8. . J Bacteriol, 1996. 178: p. 6409-18.

49- Lizama، H. M.، Wilkins، L. A. & Scott، T. C,

Dibenzothiophene sulfur can serve as sole electron acceptor during growth by sulfate reducing bacteria. Biotechnol. Prog, 1995. 17: p. 113-116.

50- M. Konishi, M.K., N. Tamesui, T. Omasa, S. Shioya, H. Ohtake, The separation of oil from an oil–water–bacteria mixture using a hydrophobic tubular membrane. Biochemical Engineering Journal, 2005. 24: p. 49-54

51- Malik KA., Microbial removal of organic sulfur from crude oil and the environment: some new prospectives. Process Biochem, 1980. 13: p. 10-2.

52- Matsui، T.، Noda، K.، Tanaka، Y.، Maruhashi، K.

& Kurane، R., Recombinant Rhodococcus sp.

strain T09 can desulfurize DBT in the presence of inorganic sulfate. Curr Microbiol, 2002. 45: p. 240-244.

53-Mehran Soleimani, A.B., Argyrios Margaritis, Biodesulfurization of refractory organic sulfur compounds in fossil fuels. Biotechnology Advances, 2007. 25: p. 570-596.

54- Mohebali, G.a.B.S.A.a.R.B.a.K.A., Biodesulfurization Potential of a Newly Isolated bacterium, Gordonia alkanivorans RIPI190. Enzyme and Microbial Technology 2007. 40: p. 578-584.

55- Monticello, D.J., Biodesulfurization and the upgrading of petroleum distillates. Chemical biotechnology, 2000. 11: p. 540-546.

56- Nekodzuka S، Nakajima-kambe T، Nomura N،Lu

J، Nakahara T., Specific desulfurization of

dibenzothiophene by mycobacterium sp. Strain G3. . Biocatal Biotrans, 1997. 15: p. 17-27.


218

57- Noda ، K. ، Watanabe ، K. & Maruhashi ، K., Cloning of Rhodococcus promoter using a transposon for dibenzothiophene biodesulfurization. Biotechnol. Prog, 2002. 25: p. 1875-1888.

58- Ohshiro T، Hine Y، Izumi Y, Enzymatic

desulfurization of dibenzothiophene by a cell-free system of Rhodococcus erythropolis D. FEMS Microbiol, 1994. 118: p. 341-4.

59- TOSHIO OMORI, L.M., YUKO SAIKI, AND TOHRU KODAMA, Desulfurization of Dibenzothiophene by Corynebacterium sp. Strain SYl. Appl. Environ. Microbiol, 1992. 58(3): p. 911-915.

60- Oldfield، C.، Pogrebinsky، O.، Simmonds، J.، Olson، E. S. & Kulpa، C. F., Elucidation of the

metabolic pathway for dibenzothiophene desulfurization by Rhodococcus sp. strain IGTS8 (ATCC53968). Microbiology, 1997. 143: p. 2961-2973.

61- Piddington، C. S.، Kovacevich، B. R. &

Rambosek، J., Sequence and molecular

characterization of a DNA region encoding the dibenzothiophene desulfurization operon of Rhodococcus sp. strain IGTS8. Appl Environ Microbiol, 1995. 61: p. 468-475

62- Robinson, F.K.a.J.M., Removal of Sulfur Compounds from Coal by the Thermophilic Organism Sulfolobus acidocaldarius. Appl. Environ. Microbiol., 1983. 44: p. 878-883.

63- Rambosek ، J. ، Piddington ، C. S. ، Kovacevich ، B. R. ، Young ، K. D. & Denome ، S., Recombinant DNA encoding a desulfurization biocatalyst. . US Patent no. 5 879 914, 1999.

64- S. Akbarzadeh، J Raheb، A Aghaei and AA

Karkhane, Study of desulfurization rate in Rhodococcus FMF native bacterium. IRANIAN JOURNAL of BIOTECHNOLOGY, 2003. 1 (1).

65- Setti L, F.P., Di Martino S, Frassinetti S, Lanzarini G, Pifferi P., Developments in destructive and non-destructive pathways for

selective desulfurizations in oil biorefining processes. Appl. Microbiol. Biotechnol., 1999. 52: p. 111–117.

66- Shan G، Xing J، Zhang H، Liu H.,

Biodesulfurization of Dibenzothiophene by Microbial Cells Coated with Magnetite Nanoparticles. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, 2005. 71(8): p. 4497–4502.

67- Soudabeh Akbarzadeh, J.R.a.F.R.J., Cloning and sequencing of desulfurization operon from a isolated bacterium Rhodococcus FMF. IRANIAN JOURNAL of BIOTECHNOLOGY, 2004. 2(1).

68- Y.G.Li ، J.M.Xing ، X.C.Xiong ، W.L.Li ، H.S.Gao ، H.Z.Liu. Gao and H. Z. Liu,

Improvement of biodesulfurization activity of alginate immobilized cells in biphasic systems. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 2007. 35(3): p. 145-150.

69- Sh. Naghdi, J.R., B. Yakhchali, E. Aghaei Moghadam, cloning desulfurization operon 4S pathway in Pseudomonas. journal of tehran university of science, 2004. 3( ): p. 381-392.

70- W.B. Group,., (1999) Pollution prevention and abatement handbook: towards cleaner production. Washington DC: World Bank Group Publishers,

71- Yamada, K., Minoda, Y., Kodama, K., Nakatani, S. & Akasaki, T. (1968). Microbial conversion

of petro-sulfur compounds, Part I. Isolation and identification of dibenzothiophene-utilizing

bacteria. Agric Biol Chem 32, 840–845.

72- Yu-Guang Li, H.-S.G., Wang-Liang Li, Jian-Min Xing *, Hui-Zhou Liu, In situ magnetic separation and immobilization of dibenzothiophene-desulfurizing bacteria. Bioresource Technology, 2009. 100: p. 5092-5096.


219

Biodesulfurization of organic sulfur compounds in fossil fuels

Raheb J.1*, Kefayati M.E.2 and Bardania H.1 1National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran

2Engineering Department, Tehran university, Tehran, Iran

Abstract

Combustion of sulfur components of fossil fuels such as oil causes the emission of SO2 in the atmosphere. Sulfur components are one of the important factors in pollution of the atmosphere due due to the formation of acidic rain in the environment. Conventional approach for desulfurization of oil is chemical procedure of hydro desulfurization (HDS). However, this procedure has low efficiency for desulfurization of ring components of sulfur such as dibenzothiophene (DBT). Thus the new methods such as biodesulfurization were proposed for desulfurization of ring components of sulfur. Biodesulfurization is a non-destructive method that it can remove sulfur from of hydrocarbons of petroleum in the mild conditions and it can be potentially used as complementary method with HDS. For industrial application of biodesulfurization, this approach need to isolation of new desulfurization bacteria and increasing desulfurization activity of them by genetic engineering methods. In this review, we are evaluated biodesulfurization method and advances of it in the two last decades.

Keywords: Biodesulfurization, fossil fuels

i j bio 1171340307000

Documents