Veel chemisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen beschadigen het ecologische milieu vanwege hun slechte biologische afbreekbaarheid, toxiciteit en de neiging om zich in ecosystemen op te hopen. Biologische oppervlakteactieve stoffen daarentegen, die zich kenmerken door hun gemakkelijke biologische afbreekbaarheid en niet-toxiciteit voor ecologische systemen, zijn beter geschikt voor milieubescherming in de milieutechniek. Ze kunnen bijvoorbeeld dienen als flotatiecollectoren in afvalwaterzuiveringsprocessen, waarbij ze adsorberen op geladen colloïdale deeltjes om giftige metaalionen te verwijderen, of worden toegepast om locaties te saneren die verontreinigd zijn met organische verbindingen en zware metalen.
1. Toepassingen in afvalwaterzuiveringsprocessen
Bij de biologische behandeling van afvalwater remmen of vergiftigen zware metaalionen vaak de microbiële gemeenschappen in actief slib. Daarom is voorbehandeling essentieel bij het gebruik van biologische methoden voor de behandeling van afvalwater dat zware metaalionen bevat. Momenteel wordt de hydroxideprecipitatiemethode veel gebruikt om zware metaalionen uit afvalwater te verwijderen, maar de precipitatie-efficiëntie wordt beperkt door de oplosbaarheid van hydroxiden, wat in de praktijk tot suboptimale resultaten leidt. Flotatiemethoden daarentegen worden vaak beperkt door het gebruik van flotatiecollectoren (bijvoorbeeld het chemisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve middel natriumdodecylsulfaat) die moeilijk afbreekbaar zijn in latere behandelingsfasen, wat leidt tot secundaire vervuiling. Er is daarom behoefte aan alternatieven die zowel gemakkelijk biologisch afbreekbaar als milieuvriendelijk zijn – en biologische oppervlakteactieve stoffen bezitten precies deze voordelen.
2. Toepassingen in bioremediatie
Bij het gebruik van micro-organismen om de afbraak van organische verontreinigende stoffen te katalyseren en zo verontreinigde omgevingen te saneren, bieden biologische oppervlakteactieve stoffen een aanzienlijk potentieel voor bioremediatie ter plaatse van organisch verontreinigde locaties. Dit komt doordat ze rechtstreeks uit fermentatiebouillons kunnen worden gebruikt, waardoor de kosten voor scheiding, extractie en zuivering van oppervlakteactieve stoffen komen te vervallen.
2.1 Verbetering van de afbraak van alkanen
Alkanen zijn de belangrijkste bestanddelen van aardolie. Tijdens de exploratie, winning, transport, verwerking en opslag van aardolie vinden onvermijdelijk lozingen plaats die de bodem en het grondwater verontreinigen. Om de afbraak van alkanen te versnellen, kan de toevoeging van biologische oppervlakteactieve stoffen de hydrofiliteit en biologische afbreekbaarheid van hydrofobe verbindingen verhogen, de microbiële populaties vergroten en daardoor de afbraaksnelheid van alkanen verbeteren.
2.2 Verbetering van de afbraak van polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's)
PAK's hebben steeds meer aandacht gekregen vanwege hun "drie kankerverwekkende effecten" (kankerverwekkend, teratogeen en mutageen). Veel landen hebben ze geclassificeerd als prioritaire verontreinigende stoffen. Studies hebben aangetoond dat microbiële afbraak de belangrijkste manier is om PAK's uit het milieu te verwijderen, en dat hun afbreekbaarheid afneemt naarmate het aantal benzeenringen toeneemt: PAK's met drie of minder ringen worden gemakkelijk afgebroken, terwijl die met vier of meer ringen moeilijker af te breken zijn.
2.3 Verwijderen van giftige zware metalen
Het verontreinigingsproces van giftige zware metalen in de bodem wordt gekenmerkt door verborgenheid, stabiliteit en onomkeerbaarheid, waardoor de sanering van met zware metalen verontreinigde bodem al lange tijd een belangrijk onderzoeksgebied is binnen de academische wereld. Huidige methoden voor het verwijderen van zware metalen uit de bodem omvatten vitrificatie, immobilisatie/stabilisatie en thermische behandeling. Hoewel vitrificatie technisch haalbaar is, vereist het aanzienlijke technische inspanningen en hoge kosten. Immobilisatieprocessen zijn omkeerbaar, waardoor continue monitoring van de effectiviteit van de behandeling na toepassing noodzakelijk is. Thermische behandeling is alleen geschikt voor vluchtige zware metalen (bijvoorbeeld kwik). Als gevolg hiervan hebben goedkope biologische behandelingsmethoden een snelle ontwikkeling doorgemaakt. De laatste jaren zijn onderzoekers begonnen met het gebruik van ecologisch niet-toxische biologische oppervlakteactieve stoffen voor de sanering van met zware metalen verontreinigde bodem.
Geplaatst op: 8 september 2025