Enhanced biodegradation of persistent organic pollutants in industrial wastewaters by biosurfactants

Biyolojik olarak parçalanamayan ve toksik kirleticiler içeren endüstriyel atıksulann çevresel ortamlara tam olarak arıtılmadan verilmesi, günümüzde tehlikeli atıklardan kaynaklanan çevre kirliliklerinin en önemli sebeplerinden biridir. Biyolojik arıtma yöntemleri, genellikle bu tür kirleticileri içeren atıksulann arıtımında en etkin alternatif olarak kabul edilse de, atıksuda zor ayrışabilir ve toksik maddelerin varlığı biyolojik arıtmada temel mekanizma olan biyolojik parçalanmayı engellerler. Bu durum, biyolojik arıtma sürecinde parçalanmayı hızlandıracak modifikasyonları gerektirir. Bu çalışmada, zor ayrışabilir kirleticileri içeren atıksulann biyolojik olarak antımında alternatif bir hızlandıncı yöntem olarak surfaktant kullanımı incelenmiştir. Hem hidrofilik hem de hidrofobik fonksiyonel gruplan içeren moleküller olan surfaktantlar, çok fazlı sistemlerde polar ve polar olmayan fazlar arasındaki yüzeyde ya da yüzeyler arasında etkin olurlar; ve hidrofobik grupun varlığı nedeniyle her iki fazın yüzey özelliklerini değiştirirler. Bu etkinlikleri yoluyla bulunduklan ortamın yüzey gerilimini ya da yüzeyler arası gerilimi düşürürler. Surfaktantlar kimyasal olarak ya da mikrobiyolojik olarak üretilebilirler. Kimyasal yöntemlerle üretilen surfaktantlar sentetik surfaktantlar, mikrobiyolojik olarak birçok farklı mikroorganizma tarafından çoğunlukla oksijenli ortam koşullarında üretilenler ise mikrobiyal surfaktantlar olarak isimlendirilirler. Yapısal olarak surfaktantlann farklı bir grubu olan biyosurfaktantlar, sentetik surfaktantlara göre biyolojik olarak parçalanabilirlikleri, düşük toksisiteye sahip olmalan ya da toksik olmamalan, ekonomik olarak üretilebilirlikleri, ve çevresel uygulamalarda kullamlmalan gibi birçok avantaja sahiptirler. Gerek sentetik gerekse mikrobiyal surfaktantlann kirletilmiş toprak ve yeraltı suyu rehabilitasyonunda, deniz ve toprak ortamına petrol dökülmelerinde ve petrol tanklarının temizlenmesinde etkin olduğu birçok araştırma ve alan çalışmasında ortaya konmuştur. Surfaktant kullanımı, klasik toprak ve yeraltı suyu rehabilitasyonu yöntemlerini, kirleticilerin çözünürlüklerim arttırarak, kirleticilerin taşımmlanm engellemek için hareketliliklerini azaltarak ya da toprak ortamında kirleticilerin biyolojik parçalanma hızını arttırarak hızlandırmaktadır. Günümüzde kalıcılığı yüksek kirleticileri içeren endüstriyel atıksulann arıtımında surfaktantlann kullanımına dair herhangi bir araştırılma sonucu mevcut değildir. Surfaktantlann toprak ve özellikle yeraltı suyu rehabilitasyonunda ispatlanan etkinlikleri göz önüne alınarak, atıksulardaki zor aynşabilir kirleticilerin biyolojik olarak gideriminde de etkin olarak bir hızlandırma sağlayacaktan kabul edilmiştir. Bu noktadan hareketle bu çalışmada sophorolipidlerin endüstriyel atıksulardaki zor aynşabilir kirleticilerin giderimine etkileri araştınlmıştır. Sophorolipidlerin etkinliğini belirlemek için, deneysel çalışmalarda benzin ve gazyağı kullanılarak hazırlanan sentetik atıksu örnekleri ve bir boya sanayi tesisinden alman gerçek atıksu numuneleri kullanılmıştır. Aynca endüstriyel atıksulardaki zor aynşabilir kirleticilerin biyosurfaktantlar kullanılarak hızlandınlmış biyolojik parçalanması sürecini optimize etmek için farklı sophorolipid konsantrasyonlan (0-100 mg/L) incelenmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, biyosurfaktant kullanımının endüstriyel atıksulardaki zor aynşabilir ya da kalıcılığı yüksek kirleticilerin biyolojik parçalanmasını hızlandırdığım göstermektedir. Biyolojik parçalanmayı hızlandıran etkin mekanizma, atıksudaki çözünürlüğü düşük kirleticilerin çözünürlüklerinin arttınlmasıdır. Çalışma sonuçlanna göre, biyosurfaktantlarca hızlandırılan biyolojik parçalanma süreci ile klasik biyolojik antma yöntemlerinde elde edilenlerden daha hızlı ve tam bir parçalanma sağlanacağı beklenmektedir.