Veel chemisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen beschadigen het ecologische milieu door hun slechte biologische afbreekbaarheid, toxiciteit en de neiging zich op te hopen in ecosystemen. Biologische oppervlakteactieve stoffen daarentegen – gekenmerkt door hun gemakkelijke biologische afbreekbaarheid en niet-toxiciteit voor ecologische systemen – zijn beter geschikt voor vervuilingsbeheersing in milieutechnologie. Ze kunnen bijvoorbeeld dienen als flotatiecollectoren in afvalwaterzuiveringsprocessen, waarbij ze adsorberen aan geladen colloïdale deeltjes om giftige metaalionen te verwijderen, of worden toegepast op de sanering van locaties die verontreinigd zijn met organische verbindingen en zware metalen.
1. Toepassingen in afvalwaterzuiveringsprocessen
Bij biologische afvalwaterbehandeling remmen of vergiftigen zware metaalionen vaak microbiële gemeenschappen in actief slib. Daarom is voorbehandeling essentieel bij 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 neerslagefficiëntie ervan wordt beperkt door de oplosbaarheid van hydroxiden, wat resulteert in suboptimale praktische effecten. Flotatiemethoden daarentegen zijn vaak beperkt door het gebruik van flotatiecollectoren (bijvoorbeeld de chemisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stof natriumdodecylsulfaat) die moeilijk afbreekbaar zijn in de daaropvolgende zuiveringsstappen, wat leidt tot secundaire vervuiling. Daarom is er behoefte aan de ontwikkeling van alternatieven die zowel gemakkelijk biologisch afbreekbaar als milieuvriendelijk zijn – en biologische oppervlakteactieve stoffen bieden precies deze voordelen.
2. Toepassingen in bioremediatie
Bij het gebruik van micro-organismen om de afbraak van organische verontreinigingen te katalyseren en zo verontreinigde omgevingen te saneren, bieden biologische oppervlakteactieve stoffen een aanzienlijk potentieel voor de on-site bioremediatie van organisch verontreinigde locaties. Dit komt doordat ze direct uit fermentatiebouillons kunnen worden gebruikt, waardoor de kosten die gepaard gaan met de scheiding, extractie en productzuivering van oppervlakteactieve stoffen, worden geëlimineerd.
2.1 Verbetering van de afbraak van alkanen
Alkanen zijn de belangrijkste componenten van aardolie. Tijdens de exploratie, winning, het transport, de verwerking en de opslag van aardolie verontreinigen onvermijdelijke lozingen van aardolie de bodem en het grondwater. Om de afbraak van alkanen te versnellen, kan het toevoegen van biologische oppervlakteactieve stoffen de hydrofiliteit en biologische afbreekbaarheid van hydrofobe verbindingen verbeteren, de microbiële populaties vergroten en daarmee de afbraaksnelheid van alkanen verbeteren.
2.2 Verbetering van de afbraak van polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's)
PAK's krijgen steeds meer aandacht 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 route is voor de verwijdering van PAK's uit het milieu, en hun afbreekbaarheid neemt af naarmate het aantal benzeenringen toeneemt: PAK's met drie of minder ringen worden gemakkelijk afgebroken, terwijl PAK's met vier of meer ringen moeilijker af te breken zijn.
2.3 Het verwijderen van giftige zware metalen
Het verontreinigingsproces van toxische zware metalen in de bodem wordt gekenmerkt door verhulling, stabiliteit en onomkeerbaarheid. Dit maakt de sanering van met zware metalen verontreinigde bodems al lang een onderzoeksfocus in 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 (bijv. 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 om met zware metalen verontreinigde bodems te saneren.
Plaatsingstijd: 08-09-2025