Molti tensioattivi sintetizzati chimicamente danneggiano l'ambiente ecologico a causa della loro scarsa biodegradabilità, tossicità e tendenza ad accumularsi negli ecosistemi. Al contrario, i tensioattivi biologici, caratterizzati da una facile biodegradabilità e non tossicità per i sistemi ecologici, sono più adatti al controllo dell'inquinamento nell'ingegneria ambientale. Ad esempio, possono fungere da collettori di flottazione nei processi di trattamento delle acque reflue, adsorbendosi su particelle colloidali cariche per rimuovere ioni metallici tossici, oppure essere applicati per bonificare siti contaminati da composti organici e metalli pesanti.
1. Applicazioni nei processi di trattamento delle acque reflue
Nel trattamento biologico delle acque reflue, gli ioni di metalli pesanti spesso inibiscono o avvelenano le comunità microbiche nei fanghi attivi. Pertanto, il pretrattamento è essenziale quando si utilizzano metodi biologici per il trattamento delle acque reflue contenenti ioni di metalli pesanti. Attualmente, il metodo di precipitazione con idrossidi è comunemente utilizzato per rimuovere gli ioni di metalli pesanti dalle acque reflue, ma la sua efficienza di precipitazione è limitata dalla solubilità degli idrossidi, con conseguenti effetti pratici non ottimali. I metodi di flottazione, d'altra parte, sono spesso limitati dall'uso di collettori di flottazione (ad esempio, il tensioattivo di sintesi chimica sodio dodecil solfato) che sono difficili da degradare nelle fasi di trattamento successive, con conseguente inquinamento secondario. Di conseguenza, è necessario sviluppare alternative che siano facilmente biodegradabili e non tossiche per l'ambiente, e i tensioattivi biologici possiedono proprio questi vantaggi.
2. Applicazioni nella biorisanamento
Nel processo di utilizzo di microrganismi per catalizzare la degradazione degli inquinanti organici e quindi bonificare gli ambienti contaminati, i tensioattivi biologici offrono un potenziale significativo per la biorisanamento in loco di siti contaminati da sostanze organiche. Questo perché possono essere utilizzati direttamente dai brodi di fermentazione, eliminando i costi associati alla separazione, all'estrazione e alla purificazione del prodotto.
2.1 Miglioramento della degradazione degli alcani
Gli alcani sono i componenti principali del petrolio. Durante l'esplorazione, l'estrazione, il trasporto, la lavorazione e lo stoccaggio del petrolio, gli inevitabili scarichi di petrolio contaminano il suolo e le falde acquifere. Per accelerare la degradazione degli alcani, l'aggiunta di tensioattivi biologici può migliorare l'idrofilia e la biodegradabilità dei composti idrofobici, aumentare la popolazione microbica e quindi migliorare la velocità di degradazione degli alcani.
2.2 Miglioramento della degradazione degli idrocarburi policiclici aromatici (IPA)
Gli IPA hanno attirato sempre più attenzione a causa dei loro "tre effetti cancerogeni" (cancerogeno, teratogeno e mutageno). Molti paesi li hanno classificati come inquinanti prioritari. Studi hanno dimostrato che la degradazione microbica è la via principale per la rimozione degli IPA dall'ambiente e che la loro degradabilità diminuisce all'aumentare del numero di anelli benzenici: gli IPA con tre o meno anelli sono facilmente degradabili, mentre quelli con quattro o più anelli sono più difficili da scomporre.
2.3 Rimozione dei metalli pesanti tossici
Il processo di contaminazione da metalli pesanti tossici nel suolo è caratterizzato da occultamento, stabilità e irreversibilità, rendendo la bonifica dei suoli inquinati da metalli pesanti un obiettivo di ricerca di lunga data in ambito accademico. Gli attuali metodi per la rimozione dei metalli pesanti dal suolo includono la vetrificazione, l'immobilizzazione/stabilizzazione e il trattamento termico. Sebbene la vetrificazione sia tecnicamente fattibile, comporta un notevole lavoro ingegneristico e costi elevati. I processi di immobilizzazione sono reversibili, rendendo necessario un monitoraggio continuo dell'efficacia del trattamento dopo l'applicazione. Il trattamento termico è adatto solo per metalli pesanti volatili (ad esempio, il mercurio). Di conseguenza, metodi di trattamento biologico a basso costo hanno visto un rapido sviluppo. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno iniziato a utilizzare tensioattivi biologici ecologicamente non tossici per bonificare i suoli contaminati da metalli pesanti.
Data di pubblicazione: 08-09-2025