Viele chemisch synthetisierte Tenside schädigen die Umwelt aufgrund ihrer schlechten biologischen Abbaubarkeit, Toxizität und der Tendenz, sich in Ökosystemen anzureichern. Biologische Tenside hingegen – leicht biologisch abbaubar und ungiftig für ökologische Systeme – eignen sich besser für die Schadstoffbekämpfung in der Umwelttechnik. Sie können beispielsweise als Flotationssammler in der Abwasseraufbereitung dienen, indem sie an geladenen kolloidalen Partikeln adsorbieren, um giftige Metallionen zu entfernen, oder zur Sanierung von mit organischen Verbindungen und Schwermetallen kontaminierten Standorten eingesetzt werden.
1. Anwendungen in Abwasserbehandlungsprozessen
Bei der biologischen Abwasserbehandlung hemmen oder vergiften Schwermetallionen häufig die mikrobiellen Gemeinschaften im Belebtschlamm. Daher ist eine Vorbehandlung bei der Verwendung biologischer Methoden zur Behandlung von schwermetallionenhaltigem Abwasser unerlässlich. Derzeit wird häufig die Hydroxidfällungsmethode 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 Flotationskollektoren (z. B. dem chemisch synthetisierten Tensid Natriumdodecylsulfat) eingeschränkt, die in nachfolgenden Behandlungsstufen schwer abbaubar sind und so zu Sekundärverschmutzung führen. Folglich besteht ein Bedarf an der Entwicklung von 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 biologische Sanierung organisch verschmutzter Standorte vor Ort. Dies liegt daran, dass sie direkt aus Fermentationsbrühen genutzt werden können, wodurch die Kosten für die Tensidabtrennung, Extraktion und Produktreinigung entfallen.
2.1 Verbesserung des Alkanabbaus
Alkane sind die Hauptbestandteile von Erdöl. Bei der Exploration, Förderung, dem Transport, der Verarbeitung und der Lagerung von Erdöl kommt es unvermeidlich zu Verunreinigungen von Boden und Grundwasser durch Erdölaustritt. Um den Alkanabbau zu beschleunigen, kann die Zugabe biologischer Tenside die Hydrophilie und biologische Abbaubarkeit hydrophober Verbindungen verbessern, die mikrobielle Population erhöhen und so die Abbaurate von Alkanen verbessern.
2.2 Verbesserung des Abbaus polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK)
PAKs haben aufgrund ihrer „dreifachen krebserregenden Wirkung“ (krebserregend, fruchtschädigend und erbgutverändernd) zunehmend an Bedeutung gewonnen. Viele Länder haben sie als prioritäre Schadstoffe eingestuft. Studien haben gezeigt, dass der mikrobielle Abbau der wichtigste Weg ist, PAKs aus der Umwelt zu entfernen. Ihre Abbaubarkeit nimmt mit zunehmender Anzahl der Benzolringe ab: PAKs mit drei oder weniger Ringen sind leicht abbaubar, während PAKs mit vier oder mehr Ringen schwieriger abzubauen sind.
2.3 Entfernung giftiger Schwermetalle
Der Kontaminationsprozess von Böden mit giftigen Schwermetallen ist durch Verborgenheit, Stabilität und Irreversibilität gekennzeichnet, weshalb die Sanierung schwermetallbelasteter Böden seit langem ein Forschungsschwerpunkt in der Wissenschaft ist. Aktuelle Methoden zur Entfernung von Schwermetallen aus Böden umfassen Verglasung, Immobilisierung/Stabilisierung und thermische Behandlung. Obwohl die Verglasung technisch machbar ist, ist sie mit erheblichem technischen Aufwand und hohen Kosten verbunden. Immobilisierungsprozesse sind reversibel, sodass die Wirksamkeit der Behandlung nach der Anwendung kontinuierlich überwacht werden muss. Die thermische Behandlung eignet sich nur für flüchtige Schwermetalle (z. B. Quecksilber). Daher haben sich kostengünstige biologische Behandlungsmethoden rasch weiterentwickelt. In den letzten Jahren haben Forscher begonnen, ökologisch ungiftige biologische Tenside zur Sanierung schwermetallbelasteter Böden einzusetzen.
Beitragszeit: 08.09.2025