화학적으로 합성된 많은 계면활성제는 생분해성이 낮고 독성이 있으며 생태계에 축적되는 경향이 있어 생태 환경을 손상시킵니다. 반면, 생물학적 계면활성제는 생분해성이 용이하고 생태계에 무독성이라는 특징을 가지고 있어 환경 공학 분야의 오염 제어에 더 적합합니다. 예를 들어, 폐수 처리 공정에서 부유 집진제로 사용되어 하전된 콜로이드 입자에 흡착되어 유독성 금속 이온을 제거하거나, 유기 화합물 및 중금속으로 오염된 지역을 정화하는 데 적용될 수 있습니다.
1. 폐수 처리 공정에서의 응용
생물학적 폐수 처리 시, 중금속 이온은 활성 슬러지 내 미생물 군집의 활동을 저해하거나 독성을 유발하는 경우가 많습니다. 따라서 중금속 이온을 함유한 폐수를 생물학적 방법으로 처리할 때는 전처리가 필수적입니다. 현재 중금속 이온 제거에는 수산화물 침전법이 주로 사용되지만, 수산화물의 용해도에 따라 침전 효율이 제한되어 최적의 효과를 얻기 어렵습니다. 부유선별법은 화학적으로 합성된 계면활성제인 도데실황산나트륨과 같은 부유선별제를 사용해야 하는데, 이러한 부유선별제는 후속 처리 단계에서 분해가 어려워 2차 오염을 유발하는 문제가 있습니다. 따라서 생분해가 용이하고 환경적으로 무독성인 대체제를 개발해야 할 필요성이 대두되었으며, 생물학적 계면활성제가 바로 이러한 장점을 지닌 물질입니다.
2. 생물정화 분야에서의 응용
미생물을 이용하여 유기 오염물질의 분해를 촉진하고 오염된 환경을 정화하는 과정에서, 생물학적 계면활성제는 유기 오염 현장의 생물학적 정화에 상당한 잠재력을 제공합니다. 이는 생물학적 계면활성제를 발효액에서 직접 사용할 수 있어 계면활성제 분리, 추출 및 제품 정제와 관련된 비용을 절감할 수 있기 때문입니다.
2.1 알칸 분해 촉진
알칸은 석유의 주요 구성 성분입니다. 석유 탐사, 추출, 운송, 가공 및 저장 과정에서 필연적으로 석유가 유출되어 토양과 지하수를 오염시킵니다. 알칸 분해를 촉진하기 위해 생물학적 계면활성제를 첨가하면 소수성 화합물의 친수성과 생분해성을 향상시키고 미생물 개체수를 증가시켜 알칸 분해 속도를 높일 수 있습니다.
2.2 다환 방향족 탄화수소(PAH) 분해 촉진
다환방향족탄화수소(PAH)는 발암성, 기형 유발성, 돌연변이 유발성 등 "세 가지 발암 효과"로 인해 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 많은 국가에서 PAH를 우선 관리 대상 오염물질로 지정하고 있습니다. 연구에 따르면 미생물 분해가 환경에서 PAH를 제거하는 주요 경로이며, 벤젠 고리 수가 증가할수록 분해성이 감소하는 것으로 나타났습니다. 즉, 고리가 세 개 이하인 PAH는 쉽게 분해되는 반면, 네 개 이상인 PAH는 분해가 더 어렵습니다.
2.3 유해 중금속 제거
토양 내 유독 중금속 오염 과정은 은폐성, 안정성, 비가역성이라는 특징을 지니고 있어 중금속으로 오염된 토양의 정화는 학계에서 오랫동안 연구의 주요 관심사였습니다. 현재 토양에서 중금속을 제거하는 방법으로는 유리화, 고정화/안정화, 열처리 등이 있습니다. 유리화는 기술적으로 가능하지만 상당한 토목 공사와 높은 비용이 소요됩니다. 고정화 공정은 가역적이므로 처리 후 지속적인 효과 모니터링이 필요합니다. 열처리는 수은과 같은 휘발성 중금속에만 적합합니다. 이러한 이유로 저비용의 생물학적 처리 방법이 빠르게 개발되어 왔습니다. 최근 연구자들은 중금속으로 오염된 토양을 정화하기 위해 환경적으로 무독성인 생물학적 계면활성제를 활용하기 시작했습니다.
게시 시간: 2025년 9월 8일