Πολλές χημικά συντιθέμενες επιφανειοδραστικές ουσίες βλάπτουν το οικολογικό περιβάλλον λόγω της κακής βιοδιασπασιμότητάς τους, της τοξικότητάς τους και της τάσης τους να συσσωρεύονται στα οικοσυστήματα. Αντίθετα, οι βιολογικές επιφανειοδραστικές ουσίες —που χαρακτηρίζονται από εύκολη βιοδιασπασιμότητα και μη τοξικότητα για τα οικολογικά συστήματα— είναι καταλληλότερες για τον έλεγχο της ρύπανσης στην περιβαλλοντική μηχανική. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμεύσουν ως συλλέκτες επίπλευσης σε διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων, προσροφώντας σε φορτισμένα κολλοειδή σωματίδια για την απομάκρυνση τοξικών μεταλλικών ιόντων ή να εφαρμοστούν για την αποκατάσταση περιοχών που έχουν μολυνθεί από οργανικές ενώσεις και βαρέα μέταλλα.
1. Εφαρμογές σε διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων
Κατά την βιολογική επεξεργασία των λυμάτων, τα ιόντα βαρέων μετάλλων συχνά αναστέλλουν ή δηλητηριάζουν τις μικροβιακές κοινότητες στην ενεργοποιημένη ιλύ. Επομένως, η προεπεξεργασία είναι απαραίτητη όταν χρησιμοποιούνται βιολογικές μέθοδοι για την επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν ιόντα βαρέων μετάλλων. Επί του παρόντος, η μέθοδος καθίζησης με υδροξείδιο χρησιμοποιείται συνήθως για την απομάκρυνση ιόντων βαρέων μετάλλων από τα λύματα, αλλά η αποδοτικότητά της στην καθίζηση περιορίζεται από τη διαλυτότητα των υδροξειδίων, με αποτέλεσμα μη βέλτιστα πρακτικά αποτελέσματα. Οι μέθοδοι επίπλευσης, από την άλλη πλευρά, συχνά περιορίζονται λόγω της χρήσης συλλεκτών επίπλευσης (π.χ., το χημικά συντιθέμενο επιφανειοδραστικό δωδεκυλοθειικό νάτριο) που είναι δύσκολο να αποικοδομηθούν σε επόμενα στάδια επεξεργασίας, οδηγώντας σε δευτερογενή ρύπανση. Κατά συνέπεια, υπάρχει ανάγκη να αναπτυχθούν εναλλακτικές λύσεις που να είναι εύκολα βιοδιασπώμενες και περιβαλλοντικά μη τοξικές - και οι βιολογικές επιφανειοδραστικές ουσίες να διαθέτουν ακριβώς αυτά τα πλεονεκτήματα.
2. Εφαρμογές στη Βιολογική Αποκατάσταση
Κατά τη διαδικασία χρήσης μικροοργανισμών για την κατάλυση της αποικοδόμησης οργανικών ρύπων και, ως εκ τούτου, την αποκατάσταση μολυσμένων περιβαλλόντων, οι βιολογικές επιφανειοδραστικές ουσίες προσφέρουν σημαντικές δυνατότητες για την επιτόπια βιοαποκατάσταση οργανικά μολυσμένων περιοχών. Αυτό συμβαίνει επειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας από ζωμούς ζύμωσης, εξαλείφοντας το κόστος που σχετίζεται με τον διαχωρισμό, την εκχύλιση και τον καθαρισμό των επιφανειοδραστικών ουσιών.
2.1 Ενίσχυση της αποικοδόμησης των αλκανίων
Τα αλκάνια είναι τα κύρια συστατικά του πετρελαίου. Κατά την εξερεύνηση, την εξόρυξη, τη μεταφορά, την επεξεργασία και την αποθήκευση πετρελαίου, οι αναπόφευκτες απορρίψεις πετρελαίου μολύνουν το έδαφος και τα υπόγεια ύδατα. Για την επιτάχυνση της αποικοδόμησης των αλκανίων, η προσθήκη βιολογικών επιφανειοδραστικών ουσιών μπορεί να ενισχύσει την υδροφιλικότητα και τη βιοδιασπασιμότητα των υδρόφοβων ενώσεων, να αυξήσει τους μικροβιακούς πληθυσμούς και, ως εκ τούτου, να βελτιώσει τον ρυθμό αποικοδόμησης των αλκανίων.
2.2 Ενίσχυση της αποικοδόμησης των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (ΠΑΥ)
Οι ΠΑΥ έχουν προσελκύσει αυξανόμενη προσοχή λόγω των «τριών καρκινογόνων επιδράσεών» τους (καρκινογόνες, τερατογόνες και μεταλλαξιογόνες). Πολλές χώρες τις έχουν ταξινομήσει ως ρύπους προτεραιότητας. Μελέτες έχουν δείξει ότι η μικροβιακή αποικοδόμηση είναι η κύρια οδός για την απομάκρυνση των ΠΑΥ από το περιβάλλον και η αποικοδόμηση τους μειώνεται καθώς αυξάνεται ο αριθμός των βενζολικών δακτυλίων: Οι ΠΑΥ με τρεις ή λιγότερους δακτυλίους αποικοδομούνται εύκολα, ενώ αυτοί με τέσσερις ή περισσότερους δακτυλίους είναι πιο δύσκολο να διασπαστούν.
2.3 Αφαίρεση τοξικών βαρέων μετάλλων
Η διαδικασία μόλυνσης του εδάφους από τοξικά βαρέα μέταλλα χαρακτηρίζεται από απόκρυψη, σταθερότητα και μη αναστρέψιμη φύση, καθιστώντας την αποκατάσταση εδαφών που έχουν μολυνθεί από βαρέα μέταλλα ένα μακροχρόνιο ερευνητικό επίκεντρο στον ακαδημαϊκό χώρο. Οι τρέχουσες μέθοδοι για την απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από το έδαφος περιλαμβάνουν την υαλοποίηση, την ακινητοποίηση/σταθεροποίηση και τη θερμική επεξεργασία. Ενώ η υαλοποίηση είναι τεχνικά εφικτή, περιλαμβάνει σημαντική μηχανική εργασία και υψηλό κόστος. Οι διαδικασίες ακινητοποίησης είναι αναστρέψιμες, γεγονός που καθιστά απαραίτητη τη συνεχή παρακολούθηση της αποτελεσματικότητας της επεξεργασίας μετά την εφαρμογή. Η θερμική επεξεργασία είναι κατάλληλη μόνο για πτητικά βαρέα μέταλλα (π.χ. υδράργυρο). Ως αποτέλεσμα, οι μέθοδοι βιολογικής επεξεργασίας χαμηλού κόστους έχουν γνωρίσει ραγδαία ανάπτυξη. Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν οικολογικά μη τοξικές βιολογικές επιφανειοδραστικές ουσίες για την αποκατάσταση εδαφών που έχουν μολυνθεί από βαρέα μέταλλα.
Ώρα δημοσίευσης: 08 Σεπτεμβρίου 2025