화학적으로 합성된 많은 계면활성제는 생분해성이 낮고 독성이 있으며 생태계에 축적되는 경향이 있어 생태 환경에 악영향을 미칩니다. 이와는 대조적으로, 생분해성이 용이하고 생태계에 무독성인 생물학적 계면활성제는 환경 공학 분야의 오염 제어에 더 적합합니다. 예를 들어, 생물학적 계면활성제는 폐수 처리 공정에서 부유 포집기 역할을 하여 대전된 콜로이드 입자에 흡착되어 독성 금속 이온을 제거하거나, 유기 화합물과 중금속으로 오염된 부지를 복원하는 데 사용될 수 있습니다.
1. 폐수 처리 공정에서의 응용
폐수를 생물학적으로 처리할 때, 중금속 이온은 활성 슬러지 내 미생물 군집을 저해하거나 오염시키는 경우가 많습니다. 따라서 중금속 이온이 포함된 폐수를 생물학적 방법으로 처리할 때는 전처리가 필수적입니다. 현재 수산화물 침전법이 폐수에서 중금속 이온을 제거하는 데 널리 사용되고 있지만, 수산화물의 용해도 때문에 침전 효율이 제한되어 실제 효과가 미미합니다. 반면, 부상법은 후속 처리 단계에서 분해되기 어려운 부상 포집제(예: 화학적으로 합성된 계면활성제인 도데실황산나트륨)를 사용하기 때문에 종종 제한적이며, 이로 인해 2차 오염이 발생합니다. 따라서 쉽게 생분해되고 환경적으로 무독성인 대안의 개발이 필요하며, 생물학적 계면활성제는 바로 이러한 장점을 가지고 있습니다.
2. 생물학적 치료에서의 응용
미생물을 이용하여 유기 오염물질의 분해를 촉진하고 오염된 환경을 복원하는 과정에서, 생물학적 계면활성제는 유기 오염 지역의 현장 생물학적 복원에 상당한 잠재력을 제공합니다. 이는 발효액에서 직접 활용할 수 있기 때문에 계면활성제 분리, 추출 및 제품 정제에 드는 비용을 절감할 수 있기 때문입니다.
2.1 알케인 분해 촉진
알케인은 석유의 주요 성분입니다. 석유 탐사, 추출, 운송, 가공 및 저장 과정에서 불가피하게 발생하는 석유 배출은 토양과 지하수를 오염시킵니다. 알케인 분해를 촉진하기 위해 생물학적 계면활성제를 첨가하면 소수성 화합물의 친수성과 생분해성을 향상시키고 미생물 군집을 증가시켜 알케인의 분해 속도를 향상시킬 수 있습니다.
2.2 다환 방향족 탄화수소(PAH) 분해 강화
PAH는 "3대 발암 효과"(발암성, 기형 유발성, 돌연변이 유발성)로 인해 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 많은 국가에서 PAH를 우선 오염물질로 분류하고 있습니다. 연구에 따르면 미생물에 의한 분해가 환경에서 PAH를 제거하는 주요 경로이며, 벤젠 고리의 수가 증가할수록 분해성이 감소합니다. 3개 이하의 고리를 가진 PAH는 쉽게 분해되는 반면, 4개 이상의 고리를 가진 PAH는 분해가 더 어렵습니다.
2.3 독성 중금속 제거
토양 내 독성 중금속 오염 과정은 은폐성, 안정성, 그리고 비가역성을 특징으로 하며, 이로 인해 중금속으로 오염된 토양의 복원은 학계에서 오랫동안 연구되어 왔습니다. 현재 토양에서 중금속을 제거하는 방법으로는 유리화, 고정화/안정화, 그리고 열처리가 있습니다. 유리화는 기술적으로 가능하지만, 상당한 공학적 작업과 높은 비용이 필요합니다. 고정화 공정은 가역적이기 때문에 처리 후 처리 효능을 지속적으로 모니터링해야 합니다. 열처리는 휘발성 중금속(예: 수은)에만 적합합니다. 따라서 저비용 생물학적 처리 방법이 빠르게 개발되고 있습니다. 최근 연구자들은 중금속으로 오염된 토양을 복원하기 위해 생태적으로 무독성인 생물학적 계면활성제를 활용하기 시작했습니다.
게시 시간: 2025년 9월 8일