Mange kjemisk syntetiserte overflateaktive stoffer skader det økologiske miljøet på grunn av deres dårlige biologiske nedbrytbarhet, toksisitet og tendens til å akkumuleres i økosystemer. I motsetning til dette er biologiske overflateaktive stoffer – som er karakterisert ved enkel biologisk nedbrytbarhet og ikke-toksisitet for økologiske systemer – bedre egnet for forurensningskontroll i miljøteknikk. For eksempel kan de tjene som flotasjonsoppsamlere i avløpsrenseprosesser, ved å adsorbere på ladede kolloidale partikler for å fjerne giftige metallioner, eller brukes til å sanere steder forurenset av organiske forbindelser og tungmetaller.
1. Anvendelser i avløpsrenseprosesser
Ved biologisk behandling av avløpsvann hemmer eller forgifter tungmetallioner ofte mikrobielle samfunn i aktivt slam. Derfor er forbehandling viktig når man bruker biologiske metoder for å behandle avløpsvann som inneholder tungmetallioner. For tiden brukes hydroksidutfellingsmetoden ofte for å fjerne tungmetallioner fra avløpsvann, men utfellingseffektiviteten er begrenset av løseligheten til hydroksyder, noe som resulterer i suboptimale praktiske effekter. Flotasjonsmetoder er derimot ofte begrenset på grunn av bruken av flotasjonskollektorer (f.eks. det kjemisk syntetiserte overflateaktive stoffet natriumdodecylsulfat) som er vanskelige å bryte ned i påfølgende behandlingstrinn, noe som fører til sekundær forurensning. Følgelig er det behov for å utvikle alternativer som både er lett biologisk nedbrytbare og miljøvennlige – og biologiske overflateaktive stoffer har nettopp disse fordelene.
2. Anvendelser innen bioremediering
I prosessen med å bruke mikroorganismer til å katalysere nedbrytningen av organiske forurensninger og dermed sanere forurensede miljøer, tilbyr biologiske overflateaktive stoffer et betydelig potensial for bioremediering på stedet av organisk forurensede områder. Dette er fordi de kan utnyttes direkte fra fermenteringsbuljonger, noe som eliminerer kostnadene forbundet med separasjon, ekstraksjon og rensing av overflateaktive stoffer.
2.1 Forbedring av nedbrytningen av alkaner
Alkaner er hovedkomponentene i petroleum. Under petroleumsleting, utvinning, transport, prosessering og lagring forurenser uunngåelige petroleumsutslipp jord og grunnvann. For å akselerere nedbrytningen av alkaner kan tilsetning av biologiske overflateaktive stoffer forbedre hydrofilisiteten og biologiske nedbrytbarheten til hydrofobe forbindelser, øke mikrobielle populasjoner og dermed forbedre nedbrytningshastigheten til alkaner.
2.2 Forbedring av nedbrytningen av polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH-er).
PAH-er har fått økende oppmerksomhet på grunn av sine «tre kreftfremkallende effekter» (kreftfremkallende, teratogene og mutagene). Mange land har klassifisert dem som prioriterte forurensende stoffer. Studier har vist at mikrobiell nedbrytning er den primære veien for å fjerne PAH-er fra miljøet, og nedbrytbarheten deres avtar etter hvert som antallet benzenringer øker: PAH-er med tre eller færre ringer brytes lett ned, mens de med fire eller flere ringer er vanskeligere å bryte ned.
2.3 Fjerning av giftige tungmetaller
Forurensningsprosessen av giftige tungmetaller i jord er preget av skjuling, stabilitet og irreversibilitet, noe som gjør sanering av tungmetallforurenset jord til et langvarig forskningsfokus i akademia. Nåværende metoder for å fjerne tungmetaller fra jord inkluderer vitrifisering, immobilisering/stabilisering og termisk behandling. Selv om vitrifisering er teknisk mulig, innebærer det betydelig ingeniørarbeid og høye kostnader. Immobiliseringsprosesser er reversible, noe som nødvendiggjør kontinuerlig overvåking av behandlingseffektiviteten etter påføring. Termisk behandling er bare egnet for flyktige tungmetaller (f.eks. kvikksølv). Som et resultat har rimelige biologiske behandlingsmetoder sett en rask utvikling. I de senere år har forskere begynt å bruke økologisk ikke-giftige biologiske overflateaktive stoffer for å sanere tungmetallforurenset jord.
Publisert: 08.09.2025