Wiele surfaktantów syntetyzowanych chemicznie szkodzi środowisku ekologicznemu ze względu na słabą biodegradowalność, toksyczność i tendencję do akumulacji w ekosystemach. Natomiast surfaktanty biologiczne – charakteryzujące się łatwą biodegradowalnością i nietoksycznością dla systemów ekologicznych – lepiej nadają się do kontroli zanieczyszczeń w inżynierii środowiska. Mogą na przykład pełnić funkcję kolektorów flotacyjnych w procesach oczyszczania ścieków, adsorbując się na naładowanych cząsteczkach koloidalnych w celu usunięcia toksycznych jonów metali, lub być stosowane do remediacji terenów zanieczyszczonych związkami organicznymi i metalami ciężkimi.
1. Zastosowania w procesach oczyszczania ścieków
Podczas biologicznego oczyszczania ścieków jony metali ciężkich często hamują lub zatruwają mikroorganizmy w osadzie czynnym. Dlatego też, wstępne oczyszczanie jest niezbędne w przypadku stosowania biologicznych metod oczyszczania ścieków zawierających jony metali ciężkich. Obecnie do usuwania jonów metali ciężkich ze ścieków powszechnie stosuje się metodę wytrącania wodorotlenków, ale jej skuteczność jest ograniczona przez rozpuszczalność wodorotlenków, co skutkuje nieoptymalnymi efektami praktycznymi. Z drugiej strony, metody flotacyjne są często ograniczone ze względu na stosowanie kolektorów flotacyjnych (np. chemicznie syntetyzowanego surfaktantu, dodecylosiarczanu sodu), które trudno degradują się w kolejnych etapach oczyszczania, co prowadzi do wtórnego zanieczyszczenia. W związku z tym istnieje potrzeba opracowania alternatywnych rozwiązań, które są zarówno łatwo biodegradowalne, jak i nietoksyczne dla środowiska – a biologiczne surfaktanty posiadają właśnie te zalety.
2. Zastosowania w bioremediacji
W procesie wykorzystania mikroorganizmów do katalizowania degradacji zanieczyszczeń organicznych, a tym samym remediacji zanieczyszczonych środowisk, biologiczne surfaktanty oferują znaczny potencjał w zakresie bioremediacji na miejscu w miejscach zanieczyszczonych organicznie. Wynika to z faktu, że można je bezpośrednio wykorzystać z brzeczek fermentacyjnych, eliminując koszty związane z separacją, ekstrakcją i oczyszczaniem produktu.
2.1 Zwiększanie degradacji alkanów
Alkany są głównymi składnikami ropy naftowej. Podczas poszukiwań, wydobycia, transportu, przetwarzania i magazynowania ropy naftowej, nieuniknione są zrzuty ropy naftowej, które zanieczyszczają glebę i wody gruntowe. Aby przyspieszyć degradację alkanów, dodanie biologicznych środków powierzchniowo czynnych może zwiększyć hydrofilowość i biodegradowalność związków hydrofobowych, zwiększyć populację drobnoustrojów, a tym samym przyspieszyć degradację alkanów.
2.2 Zwiększanie degradacji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA)
WWA zyskują coraz większą uwagę ze względu na ich „trzy działania rakotwórcze” (rakotwórcze, teratogenne i mutagenne). Wiele krajów sklasyfikowało je jako priorytetowe zanieczyszczenia. Badania wykazały, że degradacja mikrobiologiczna jest głównym sposobem usuwania WWA ze środowiska, a ich zdolność do degradacji maleje wraz ze wzrostem liczby pierścieni benzenowych: WWA z trzema lub mniejszą liczbą pierścieni ulegają łatwej degradacji, podczas gdy te z czterema lub większą liczbą pierścieni są trudniejsze do rozkładu.
2.3 Usuwanie toksycznych metali ciężkich
Proces skażenia gleby toksycznymi metalami ciężkimi charakteryzuje się ukryciem, stabilnością i nieodwracalnością, co sprawia, że remediacja gleby zanieczyszczonej metalami ciężkimi od dawna stanowi przedmiot badań naukowych w środowisku akademickim. Obecne metody usuwania metali ciężkich z gleby obejmują witryfikację, immobilizację/stabilizację oraz obróbkę termiczną. Chociaż witryfikacja jest technicznie wykonalna, wymaga znacznych nakładów pracy inżynieryjnej i jest kosztowna. Procesy immobilizacji są odwracalne, co wymaga ciągłego monitorowania skuteczności oczyszczania po jego zastosowaniu. Obróbka termiczna nadaje się jedynie do usuwania lotnych metali ciężkich (np. rtęci). W rezultacie nastąpił szybki rozwój tanich biologicznych metod oczyszczania. W ostatnich latach naukowcy zaczęli wykorzystywać ekologicznie nietoksyczne, biologiczne surfaktanty do remediacji gleby zanieczyszczonej metalami ciężkimi.
Czas publikacji: 08.09.2025