Molti tensioattivi sintetizzati chimicamente danneggiano l'ambiente ecologico a causa della loro scarsa biodegradabilità, tossicità e tendenza ad accumularsi negli ecosistemi. Al contrario, i tensioattivi biologici, caratterizzati da una facile biodegradabilità e non tossicità per i sistemi ecologici, sono più adatti al controllo dell'inquinamento nell'ingegneria ambientale. Ad esempio, possono fungere da collettori di flottazione nei processi di trattamento delle acque reflue, adsorbendo particelle colloidali cariche per rimuovere ioni metallici tossici, oppure essere impiegati per bonificare siti contaminati da composti organici e metalli pesanti.
1. Applicazioni nei processi di trattamento delle acque reflue
Nel trattamento biologico delle acque reflue, gli ioni di metalli pesanti spesso inibiscono o avvelenano le comunità microbiche presenti nei fanghi attivi. Pertanto, il pretrattamento è essenziale quando si utilizzano metodi biologici per il trattamento di acque reflue contenenti ioni di metalli pesanti. Attualmente, il metodo di precipitazione con idrossido è comunemente utilizzato per rimuovere gli ioni di metalli pesanti dalle acque reflue, ma la sua efficienza di precipitazione è limitata dalla solubilità degli idrossidi, con conseguenti risultati pratici non ottimali. I metodi di flottazione, d'altra parte, sono spesso limitati dall'uso di collettori di flottazione (ad esempio, il tensioattivo sintetizzato chimicamente dodecil solfato di sodio) che sono difficili da degradare nelle fasi di trattamento successive, causando inquinamento secondario. Di conseguenza, è necessario sviluppare alternative che siano facilmente biodegradabili e non tossiche per l'ambiente, e i tensioattivi biologici possiedono proprio questi vantaggi.
2. Applicazioni nella biorisanamento
Nel processo di utilizzo di microrganismi per catalizzare la degradazione degli inquinanti organici e quindi bonificare ambienti contaminati, i tensioattivi biologici offrono un potenziale significativo per la biorisanamento in loco di siti inquinati da sostanze organiche. Questo perché possono essere utilizzati direttamente dai brodi di fermentazione, eliminando i costi associati alla separazione, all'estrazione e alla purificazione del prodotto.
2.1 Miglioramento della degradazione degli alcani
Gli alcani sono i componenti principali del petrolio. Durante l'esplorazione, l'estrazione, il trasporto, la lavorazione e lo stoccaggio del petrolio, si verificano inevitabili scarichi che contaminano il suolo e le falde acquifere. Per accelerare la degradazione degli alcani, l'aggiunta di tensioattivi biologici può migliorare l'idrofilia e la biodegradabilità dei composti idrofobici, incrementare le popolazioni microbiche e, di conseguenza, migliorare la velocità di degradazione degli alcani.
2.2 Miglioramento della degradazione degli idrocarburi policiclici aromatici (IPA)
Gli IPA (idrocarburi policiclici aromatici) hanno attirato sempre maggiore attenzione a causa dei loro "tre effetti cancerogeni" (cancerogeno, teratogeno e mutageno). Molti paesi li hanno classificati come inquinanti prioritari. Studi hanno dimostrato che la degradazione microbica è la principale via di rimozione degli IPA dall'ambiente e che la loro degradabilità diminuisce all'aumentare del numero di anelli benzenici: gli IPA con tre o meno anelli si degradano facilmente, mentre quelli con quattro o più anelli sono più difficili da scomporre.
2.3 Rimozione dei metalli pesanti tossici
Il processo di contaminazione del suolo da metalli pesanti tossici è caratterizzato da occultamento, stabilità e irreversibilità, il che rende la bonifica dei suoli contaminati da metalli pesanti un tema di ricerca di lunga data in ambito accademico. I metodi attualmente utilizzati per rimuovere i metalli pesanti dal suolo includono la vetrificazione, l'immobilizzazione/stabilizzazione e il trattamento termico. Sebbene la vetrificazione sia tecnicamente fattibile, comporta notevoli interventi ingegneristici e costi elevati. I processi di immobilizzazione sono reversibili, il che richiede un monitoraggio continuo dell'efficacia del trattamento dopo l'applicazione. Il trattamento termico è adatto solo ai metalli pesanti volatili (ad esempio, il mercurio). Di conseguenza, i metodi di trattamento biologico a basso costo hanno conosciuto un rapido sviluppo. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno iniziato a utilizzare tensioattivi biologici ecologicamente non tossici per bonificare i suoli contaminati da metalli pesanti.
Data di pubblicazione: 8 settembre 2025