Mange kemisk syntetiserede overfladeaktive stoffer skader det økologiske miljø på grund af deres dårlige bionedbrydelighed, toksicitet og tendens til at akkumulere i økosystemer. I modsætning hertil er biologiske overfladeaktive stoffer – der er karakteriseret ved let bionedbrydelighed og ikke-toksicitet for økologiske systemer – bedre egnede til forureningsbekæmpelse inden for miljøteknik. For eksempel kan de tjene som flotationsopsamlere i spildevandsbehandlingsprocesser, hvor de adsorberer på ladede kolloidale partikler for at fjerne giftige metalioner eller anvendes til at afhjælpe steder forurenet med organiske forbindelser og tungmetaller.
1. Anvendelser i spildevandsbehandlingsprocesser
Ved biologisk behandling af spildevand hæmmer eller forgifter tungmetalioner ofte mikrobielle samfund i aktivt slam. Derfor er forbehandling afgørende, når man bruger biologiske metoder til at behandle spildevand, der indeholder tungmetalioner. I øjeblikket anvendes hydroxidudfældningsmetoden almindeligvis til at fjerne tungmetalioner fra spildevand, men dens udfældningseffektivitet er begrænset af hydroxidernes opløselighed, hvilket resulterer i suboptimale praktiske effekter. Flotationsmetoder er derimod ofte begrænsede på grund af brugen af flotationskollektorer (f.eks. det kemisk syntetiserede overfladeaktive stof natriumdodecylsulfat), der er vanskelige at nedbryde i efterfølgende behandlingstrin, hvilket fører til sekundær forurening. Derfor er der behov for at udvikle alternativer, der både er let bionedbrydelige og miljømæssigt ugiftige - og biologiske overfladeaktive stoffer besidder netop disse fordele.
2. Anvendelser inden for bioremediering
I processen med at bruge mikroorganismer til at katalysere nedbrydningen af organiske forurenende stoffer og derved afhjælpe forurenede miljøer, tilbyder biologiske overfladeaktive stoffer et betydeligt potentiale for bioremediering på stedet af organisk forurenede steder. Dette skyldes, at de kan udnyttes direkte fra fermenteringsbouillon, hvilket eliminerer omkostningerne forbundet med separation, ekstraktion og produktrensning af overfladeaktive stoffer.
2.1 Forbedring af nedbrydningen af alkaner
Alkaner er de primære komponenter i olie. Under olieefterforskning, udvinding, transport, forarbejdning og opbevaring forurener uundgåelige olieudledninger jord og grundvand. For at fremskynde nedbrydningen af alkaner kan tilsætning af biologiske overfladeaktive stoffer forbedre hydrofiliciteten og bionedbrydeligheden af hydrofobe forbindelser, øge mikrobielle populationer og derved forbedre nedbrydningshastigheden af alkaner.
2.2 Forbedring af nedbrydningen af polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er)
PAH'er har fået stigende opmærksomhed på grund af deres "tre kræftfremkaldende virkninger" (kræftfremkaldende, teratogene og mutagene). Mange lande har klassificeret dem som prioriterede forurenende stoffer. Undersøgelser har vist, at mikrobiel nedbrydning er den primære vej til at fjerne PAH'er fra miljøet, og deres nedbrydelighed falder, efterhånden som antallet af benzenringe stiger: PAH'er med tre eller færre ringe nedbrydes let, mens dem med fire eller flere ringe er mere udfordrende at nedbryde.
2.3 Fjernelse af giftige tungmetaller
Kontamineringsprocessen med giftige tungmetaller i jord er karakteriseret ved skjulning, stabilitet og irreversibilitet, hvilket gør oprydning af tungmetalforurenet jord til et langvarigt forskningsfokus i den akademiske verden. Nuværende metoder til fjernelse af tungmetaller fra jord omfatter vitrifikation, immobilisering/stabilisering og termisk behandling. Selvom vitrifikation er teknisk muligt, involverer det betydeligt ingeniørarbejde og høje omkostninger. Immobiliseringsprocesser er reversible, hvilket nødvendiggør kontinuerlig overvågning af behandlingseffektiviteten efter påføring. Termisk behandling er kun egnet til flygtige tungmetaller (f.eks. kviksølv). Som et resultat har billige biologiske behandlingsmetoder oplevet en hurtig udvikling. I de senere år er forskere begyndt at anvende økologisk ikke-giftige biologiske overfladeaktive stoffer til at oprense tungmetalforurenet jord.
Opslagstidspunkt: 8. september 2025