Багато хімічно синтезованих поверхнево-активних речовин шкодять екологічному середовищу через їхню погану біорозкладність, токсичність та схильність до накопичення в екосистемах. Натомість біологічні поверхнево-активні речовини, що характеризуються легкою біорозкладністю та нетоксичністю для екологічних систем, краще підходять для контролю забруднення в екологічній інженерії. Наприклад, вони можуть служити флотаційними колекторами в процесах очищення стічних вод, адсорбуючись на заряджених колоїдних частинках для видалення токсичних іонів металів, або застосовуватися для очищення ділянок, забруднених органічними сполуками та важкими металами.
1. Застосування в процесах очищення стічних вод
Під час біологічного очищення стічних вод іони важких металів часто пригнічують або отруюють мікробні спільноти в активному мулі. Тому попереднє очищення є важливим при використанні біологічних методів очищення стічних вод, що містять іони важких металів. Наразі для видалення іонів важких металів зі стічних вод зазвичай використовується метод осадження гідроксидом, але його ефективність осадження обмежена розчинністю гідроксидів, що призводить до неоптимальних практичних ефектів. З іншого боку, методи флотації часто обмежені через використання флотаційних колекторів (наприклад, хімічно синтезованого поверхнево-активної речовини додецилсульфату натрію), які важко розкладаються на наступних стадіях очищення, що призводить до вторинного забруднення. Отже, існує потреба в розробці альтернатив, які є одночасно легко біорозкладними та екологічно нетоксичними, і біологічні поверхнево-активні речовини саме мають ці переваги.
2. Застосування в біоремедіації
У процесі використання мікроорганізмів для каталізації деградації органічних забруднювачів і тим самим очищення забрудненого середовища, біологічні поверхнево-активні речовини пропонують значний потенціал для біоремедіації органічно забруднених ділянок на місці. Це пояснюється тим, що їх можна використовувати безпосередньо з ферментаційних бульйонів, що усуває витрати, пов'язані з відділенням, екстракцією та очищенням продукту поверхнево-активних речовин.
2.1 Посилення деградації алканів
Алкани є основними компонентами нафти. Під час розвідки, видобутку, транспортування, переробки та зберігання нафти неминучі скиди нафти забруднюють ґрунт і ґрунтові води. Для прискорення деградації алканів додавання біологічних поверхнево-активних речовин може підвищити гідрофільність та біорозкладність гідрофобних сполук, збільшити мікробні популяції та тим самим покращити швидкість деградації алканів.
2.2 Посилення розкладання поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ)
ПАВ привертають дедалі більшу увагу через свої «трьох канцерогенні ефекти» (канцерогенний, тератогенний та мутагенний). Багато країн класифікували їх як пріоритетні забруднювачі. Дослідження показали, що мікробна деградація є основним шляхом видалення ПАВ з навколишнього середовища, і їхня здатність до розкладання зменшується зі збільшенням кількості бензольних кілець: ПАВ з трьома або менше кільцями легко розкладаються, тоді як ті, що мають чотири або більше кілець, складніше розкладати.
2.3 Видалення токсичних важких металів
Процес забруднення токсичними важкими металами ґрунту характеризується прихованістю, стабільністю та незворотністю, що робить відновлення ґрунту, забрудненого важкими металами, давнім пріоритетом досліджень в академічних колах. Сучасні методи видалення важких металів з ґрунту включають вітрифікацію, іммобілізацію/стабілізацію та термічну обробку. Хоча вітрифікація технічно здійсненна, вона вимагає значних інженерних робіт та високих витрат. Процеси іммобілізації є оборотними, що вимагає постійного моніторингу ефективності обробки після застосування. Термічна обробка підходить лише для летких важких металів (наприклад, ртуті). В результаті, недорогі методи біологічної обробки зазнали швидкого розвитку. В останні роки дослідники почали використовувати екологічно нетоксичні біологічні поверхнево-активні речовини для відновлення ґрунту, забрудненого важкими металами.
Час публікації: 08 вересня 2025 р.