Viele chemisch-synthetische Tenside schädigen die Umwelt aufgrund ihrer geringen biologischen Abbaubarkeit, Toxizität und Anreicherung in Ökosystemen. Biologische Tenside hingegen – die sich durch leichte biologische Abbaubarkeit und Ungiftigkeit für Ökosysteme auszeichnen – eignen sich besser für die Schadstoffbekämpfung im Umwelttechnikbereich. Beispielsweise können sie als Flotationssammler in Abwasserbehandlungsverfahren eingesetzt werden, indem sie an geladene kolloidale Partikel adsorbieren, um toxische Metallionen zu entfernen, oder zur Sanierung von mit organischen Verbindungen und Schwermetallen kontaminierten Standorten verwendet werden.
1. Anwendungen in Abwasserbehandlungsverfahren
Bei der biologischen Abwasserbehandlung hemmen oder schädigen Schwermetallionen häufig die mikrobiellen Gemeinschaften im Belebtschlamm. Daher ist eine Vorbehandlung unerlässlich, wenn schwermetallhaltiges Abwasser mit biologischen Verfahren behandelt wird. Derzeit wird häufig die Hydroxidfällung zur Entfernung von Schwermetallionen aus Abwasser eingesetzt, ihre Fällungseffizienz ist jedoch durch die Löslichkeit der Hydroxide begrenzt, was zu suboptimalen praktischen Ergebnissen führt. Flotationsverfahren hingegen sind oft durch den Einsatz von Flotationssammlern (z. B. dem chemisch synthetisierten Tensid Natriumdodecylsulfat) eingeschränkt, die in nachfolgenden Behandlungsstufen schwer abbaubar sind und zu Sekundärbelastungen führen. Folglich besteht Bedarf an Alternativen, die sowohl leicht biologisch abbaubar als auch umweltverträglich sind – und biologische Tenside bieten genau diese Vorteile.
2. Anwendungen in der Bioremediation
Bei der Nutzung von Mikroorganismen zur Katalyse des Abbaus organischer Schadstoffe und damit zur Sanierung kontaminierter Umgebungen bieten biologische Tenside ein erhebliches Potenzial für die Vor-Ort-Bioremediation organisch belasteter Standorte. Dies liegt daran, dass sie direkt aus Fermentationsbrühen gewonnen werden können, wodurch die Kosten für Tensidabtrennung, Extraktion und Produktreinigung entfallen.
2.1 Verbesserung des Abbaus von Alkanen
Alkane sind die Hauptbestandteile von Erdöl. Bei der Erdölgewinnung, -förderung, dem Transport, der Verarbeitung und der Lagerung kommt es unweigerlich zu Erdölverschmutzungen von Boden und Grundwasser. Um den Alkanabbau zu beschleunigen, können biologische Tenside die Hydrophilie und biologische Abbaubarkeit hydrophober Verbindungen verbessern, die mikrobielle Population erhöhen und dadurch die Abbaurate der Alkane steigern.
2.2 Verbesserung des Abbaus von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK)
PAKs rücken aufgrund ihrer dreifachen karzinogenen Wirkung (krebserregend, teratogen und mutagen) zunehmend in den Fokus. Viele Länder haben sie als prioritäre Schadstoffe eingestuft. Studien belegen, dass der mikrobielle Abbau der wichtigste Weg zur Entfernung von PAKs aus der Umwelt ist und dass ihre Abbaubarkeit mit zunehmender Anzahl an Benzolringen abnimmt: PAKs mit drei oder weniger Ringen sind leicht abbaubar, während solche mit vier oder mehr Ringen deutlich schwieriger abzubauen sind.
2.3 Entfernung toxischer Schwermetalle
Die Kontamination von Böden mit toxischen Schwermetallen ist durch Tarnung, Stabilität und Irreversibilität gekennzeichnet, weshalb die Sanierung schwermetallbelasteter Böden seit Langem ein Forschungsschwerpunkt ist. Zu den gängigen Methoden zur Schwermetallentfernung aus Böden zählen Verglasung, Immobilisierung/Stabilisierung und thermische Behandlung. Die Verglasung ist zwar technisch machbar, erfordert jedoch einen erheblichen technischen Aufwand und hohe Kosten. Immobilisierungsprozesse sind reversibel und benötigen daher eine kontinuierliche Überwachung der Behandlungseffizienz nach der Anwendung. Thermische Behandlungen eignen sich nur für flüchtige Schwermetalle (z. B. Quecksilber). Aus diesem Grund haben sich kostengünstige biologische Behandlungsmethoden rasant weiterentwickelt. In den letzten Jahren haben Forscher begonnen, ökologisch unbedenkliche biologische Tenside zur Sanierung schwermetallbelasteter Böden einzusetzen.
Veröffentlichungsdatum: 08.09.2025