Monet kemiallisesti syntetisoidut pinta-aktiiviset aineet vahingoittavat ekologista ympäristöä heikon biohajoavuutensa, myrkyllisyytensä ja ekosysteemeihin kertymisalttiutensa vuoksi. Sitä vastoin biologiset pinta-aktiiviset aineet – joille on ominaista helppo biohajoavuus ja myrkyttömyys ekologisille järjestelmille – sopivat paremmin ympäristötekniikan saasteiden torjuntaan. Ne voivat esimerkiksi toimia vaahdotuskerääjinä jäteveden käsittelyprosesseissa, adsorboituen varautuneisiin kolloidisiin hiukkasiin myrkyllisten metalli-ionien poistamiseksi, tai niitä voidaan käyttää orgaanisten yhdisteiden ja raskasmetallien saastuttamien alueiden kunnostukseen.
1. Sovellukset jätevedenkäsittelyprosesseissa
Kun jätevettä käsitellään biologisesti, raskasmetalli-ionit usein estävät tai myrkyttävät aktiivilietteen mikrobiyhteisöjä. Siksi esikäsittely on välttämätöntä, kun käytetään biologisia menetelmiä raskasmetalli-ioneja sisältävän jäteveden käsittelyyn. Tällä hetkellä hydroksidisaostusmenetelmää käytetään yleisesti raskasmetalli-ionien poistamiseen jätevedestä, mutta sen saostustehokkuutta rajoittaa hydroksidien liukoisuus, mikä johtaa epäoptimaalisiin käytännön tuloksiin. Vaahdotusmenetelmät puolestaan ovat usein rajoitettuja vaahdotuskeräinten (esim. kemiallisesti syntetisoitu pinta-aktiivinen aine natriumdodekyylisulfaatti) käytön vuoksi, joita on vaikea hajottaa myöhemmissä käsittelyvaiheissa, mikä johtaa toissijaiseen saastumiseen. Näin ollen on tarpeen kehittää vaihtoehtoja, jotka ovat sekä helposti biohajoavia että ympäristölle myrkyttömiä – ja biologisilla pinta-aktiivisilla aineilla on juuri nämä edut.
2. Bioremediaation sovellukset
Käytettäessä mikro-organismeja katalysoimaan orgaanisten epäpuhtauksien hajoamista ja siten puhdistamaan saastuneita ympäristöjä, biologiset pinta-aktiiviset aineet tarjoavat merkittävän potentiaalin orgaanisesti saastuneiden alueiden bioremediaatioon paikan päällä. Tämä johtuu siitä, että niitä voidaan hyödyntää suoraan käymisliemistä, mikä eliminoi pinta-aktiivisten aineiden erotteluun, uuttamiseen ja tuotteen puhdistukseen liittyvät kustannukset.
2.1 Alkaanien hajoamisen tehostaminen
Alkaanit ovat öljyn pääkomponentteja. Öljynetsintä, -tuotanto, -kuljetus, -käsittely ja -varastointi aiheuttavat väistämättömiä öljypäästöjä, jotka saastuttavat maaperää ja pohjavettä. Alkaanien hajoamisen nopeuttamiseksi lisäämällä biologisia pinta-aktiivisia aineita voidaan parantaa hydrofobisten yhdisteiden hydrofiilisyyttä ja biohajoavuutta, lisätä mikrobikantoja ja siten parantaa alkaanien hajoamisnopeutta.
2.2 Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen (PAH-yhdisteiden) hajoamisen tehostaminen
PAH-yhdisteet ovat herättäneet yhä enemmän huomiota "kolmen karsinogeenisen vaikutuksensa" (karsinogeeninen, teratogeeninen ja mutageeninen) vuoksi. Monet maat ovat luokitelleet ne prioriteettisaasteiksi. Tutkimukset ovat osoittaneet, että mikrobien hajoaminen on ensisijainen reitti PAH-yhdisteiden poistamiseksi ympäristöstä, ja niiden hajoavuus heikkenee bentseenirenkaiden määrän kasvaessa: kolme tai vähemmän rengasta sisältävät PAH-yhdisteet hajoavat helposti, kun taas neljä tai useampia renkaita sisältävät on haastavampaa hajottaa.
2.3 Myrkyllisten raskasmetallien poistaminen
Maaperän myrkyllisten raskasmetallien kontaminaatioprosessille on ominaista piiloutuminen, vakaus ja peruuttamattomuus, minkä vuoksi raskasmetallien saastuttaman maaperän kunnostaminen on ollut pitkäaikainen tutkimuskohde akateemisessa maailmassa. Nykyisiä menetelmiä raskasmetallien poistamiseksi maaperästä ovat lasitus, immobilisaatio/stabilointi ja lämpökäsittely. Vaikka lasitus on teknisesti mahdollista, se vaatii huomattavaa teknistä työtä ja on kustannuksiltaan korkea. Liikkumattomuusprosessit ovat palautuvia, mikä edellyttää käsittelyn tehokkuuden jatkuvaa seurantaa levityksen jälkeen. Lämpökäsittely soveltuu vain haihtuville raskasmetalleille (esim. elohopea). Tämän seurauksena edulliset biologiset käsittelymenetelmät ovat kehittyneet nopeasti. Viime vuosina tutkijat ovat alkaneet käyttää ekologisesti myrkyttömiä biologisia pinta-aktiivisia aineita raskasmetallien saastuttaman maaperän kunnostukseen.
Julkaisun aika: 8.9.2025