რა გამოყენება აქვთ ბიოსურფაქტანტებს გარემოსდაცვით ინჟინერიაში?

ბევრი ქიმიურად სინთეზირებული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება აზიანებს ეკოლოგიურ გარემოს მათი დაბალი ბიოდეგრადირებადობის, ტოქსიკურობისა და ეკოსისტემებში დაგროვების ტენდენციის გამო. ამის საპირისპიროდ, ბიოლოგიური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, რომლებიც ხასიათდება მარტივი ბიოდეგრადირებადობით და ეკოლოგიური სისტემებისთვის არატოქსიკურობით, უფრო შესაფერისია გარემოსდაცვითი ინჟინერიის დაბინძურების კონტროლისთვის. მაგალითად, მათ შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც ფლოტაციური კოლექტორები ჩამდინარე წყლების გამწმენდ პროცესებში, ადსორბირდნენ დამუხტულ კოლოიდურ ნაწილაკებზე ტოქსიკური ლითონის იონების მოსაშორებლად, ან გამოიყენონ ორგანული ნაერთებითა და მძიმე მეტალებით დაბინძურებული ადგილების რემედიაციისთვის.

1. გამოყენება ჩამდინარე წყლების გამწმენდ პროცესებში​

ჩამდინარე წყლების ბიოლოგიურად დამუშავებისას, მძიმე მეტალების იონები ხშირად თრგუნავენ ან წამლავენ გააქტიურებულ ტალახში არსებულ მიკრობულ საზოგადოებებს. ამიტომ, წინასწარი დამუშავება აუცილებელია მძიმე მეტალების იონების შემცველი ჩამდინარე წყლების დასამუშავებლად ბიოლოგიური მეთოდების გამოყენებისას. ამჟამად, ჩამდინარე წყლებიდან მძიმე მეტალების იონების მოსაშორებლად ფართოდ გამოიყენება ჰიდროქსიდის დალექვის მეთოდი, მაგრამ მისი დალექვის ეფექტურობა შეზღუდულია ჰიდროქსიდების ხსნადობით, რაც იწვევს სუბოპტიმალურ პრაქტიკულ ეფექტებს. მეორეს მხრივ, ფლოტაციის მეთოდები ხშირად შეზღუდულია ფლოტაციის კოლექტორების (მაგ., ქიმიურად სინთეზირებული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ნატრიუმის დოდეცილ სულფატის) გამოყენების გამო, რომელთა დაშლა შემდგომ დამუშავების ეტაპებზე რთულია, რაც მეორად დაბინძურებას იწვევს. შესაბამისად, საჭიროა ისეთი ალტერნატივების შემუშავება, რომლებიც როგორც ადვილად ბიოდეგრადირებადი, ასევე გარემოსთვის არატოქსიკურია - და ბიოლოგიურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს სწორედ ეს უპირატესობები აქვთ.

2. გამოყენება ბიორემედიაციაში​

ორგანული დამაბინძურებლების დეგრადაციის კატალიზებისა და ამით დაბინძურებული გარემოს აღდგენის მიზნით მიკროორგანიზმების გამოყენების პროცესში, ბიოლოგიური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები მნიშვნელოვან პოტენციალს გვთავაზობს ორგანულად დაბინძურებული ადგილების ადგილზე ბიორემედიაციისთვის. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათი გამოყენება შესაძლებელია პირდაპირ დუღილის ბულიონებიდან, რაც აღმოფხვრის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების გამოყოფასთან, ექსტრაქციასთან და პროდუქტის გაწმენდასთან დაკავშირებულ ხარჯებს.

2.1 ალკანების დაშლის გაძლიერება​

ალკანები ნავთობის ძირითადი კომპონენტებია. ნავთობის მოპოვების, მოპოვების, ტრანსპორტირების, გადამუშავებისა და შენახვის დროს, ნავთობის გარდაუვალი გამონაბოლქვი აბინძურებს ნიადაგს და მიწისქვეშა წყლებს. ალკანების დაშლის დასაჩქარებლად, ბიოლოგიური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების დამატებამ შეიძლება გააძლიეროს ჰიდროფობიური ნაერთების ჰიდროფილურობა და ბიოდეგრადირებადობა, გაზარდოს მიკრობული პოპულაციები და ამით გააუმჯობესოს ალკანების დაშლის სიჩქარე.

2.2 პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადების (PAH) დაშლის გაძლიერება​​

პოლიურეთანის არომატიზატორები სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს მათი „სამი კანცეროგენული ეფექტის“ (კანცეროგენული, ტერატოგენული და მუტაგენური) გამო. ბევრმა ქვეყანამ ისინი პრიორიტეტულ დამაბინძურებლებად კლასიფიცირა. კვლევებმა აჩვენა, რომ მიკრობული დეგრადაცია პოლიურეთანის არომატიზატორების გარემოდან მოცილების ძირითადი გზაა და მათი დაშლის უნარი მცირდება ბენზოლის რგოლების რაოდენობის ზრდასთან ერთად: სამი ან ნაკლები რგოლის მქონე პოლიურეთანის არომატიზატორები ადვილად იშლება, ხოლო ოთხი ან მეტი რგოლის მქონე პოლიურეთანის არომატიზატორები უფრო რთულია დაშლა.

2.3 ტოქსიკური მძიმე მეტალების მოცილება​

ნიადაგში ტოქსიკური მძიმე მეტალების დაბინძურების პროცესი ხასიათდება დაფარვით, სტაბილურობითა და შეუქცევადობით, რაც მძიმე ლითონებით დაბინძურებული ნიადაგის აღდგენას აკადემიური წრეების დიდი ხნის კვლევის საგანს ხდის. ნიადაგიდან მძიმე ლითონების მოცილების ამჟამინდელი მეთოდები მოიცავს ვიტრიფიკაციას, იმობილიზაციას/სტაბილიზაციას და თერმულ დამუშავებას. მიუხედავად იმისა, რომ ვიტრიფიკაცია ტექნიკურად შესაძლებელია, ის მნიშვნელოვან საინჟინრო სამუშაოებს და მაღალ ხარჯებს მოითხოვს. იმობილიზაციის პროცესები შექცევადია, რაც გამოყენების შემდეგ დამუშავების ეფექტურობის მუდმივ მონიტორინგს მოითხოვს. თერმული დამუშავება მხოლოდ აქროლადი მძიმე ლითონებისთვისაა შესაფერისი (მაგ., ვერცხლისწყალი). შედეგად, დაბალფასიანმა ბიოლოგიურმა დამუშავების მეთოდებმა სწრაფად განვითარდა. ბოლო წლებში მკვლევარებმა მძიმე ლითონებით დაბინძურებული ნიადაგის აღდგენის მიზნით ეკოლოგიურად არატოქსიკური ბიოლოგიური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გამოყენება დაიწყეს.