12.5.1 Biologinen hajoaminen
Koska biodieselin komponentit hajoavat helpommin kuin fossiiliset polttoaineet, ne voivat hajota nopeasti vesiympäristössä (Zhang et al., 1998). Vaikka rasvahappoesterien tyydyttymättömyysasteen ja biodieselin hajoamisen suora yhteys ei ole vielä selvä, korkea tyydyttymättömyysaste tekee biodieselistä kemiallisesti vähemmän stabiilia, joten hapettuminen ja sitä seuraava hajoaminen on edullisempaa (DeMello et al., 2007). Eri hiililuvuilla varustettujen rasvahappoesterien biohajoamisnopeudelle ei myöskään ole johdonmukaisia sääntöjä (Miller ja Mudge, 1997; DeMello et al., 2007), ja jotkut tutkijat ovat raportoineet, että biodieselin saastuttama vesi hajosi merkittävästi kahdessa päivässä (Prince et al., 2008).
Biodieselin ja dieselsekoitusten biodiesel-hajoamisnopeuksia on verrattu keskenään rasvahappoestereiden ja dieselin öljyhiilivetyjen hajoamisnopeuksia, ja myös biodieselin osuutta dieselöljyn hajoamisessa on verrattu. Erilaisia johtopäätöksiä on esitetty. Jotkut tutkijat ovat todenneet, että biodieselin läsnäolo ei nopeuta hiilivetyjen biohajoamista (DeMello et al., 2007; Owsianiak et al., 2009; Corseuil et al., 2011). Esimerkiksi bentseenin ja tolueenin hajoamista anoksisissa ja hypoksisissa olosuhteissa esti biodieselin läsnäolo (Corseuil et al., 2011). Kirjoittajat päättelivät, että biodieselin suhteellisen korkea viskositeetti rajoitti kohdehiilivetyjen siirtymispotentiaalia, mikä johti niiden suhteellisen hitaaseen luonnolliseen heikentymisprosessiin. DeMello et al. (2007) havaitsivat myös, että FAME:t hajosivat suunnilleen samalla nopeudella kuin n-alkaanit ja nopeammin kuin muut hiilivetykomponentit aerobisten merivesimikrokosmosten piikittämällä; näistä eri mikrokosmeista uutetut jäämät olivat viikkojen kuluessa vedessä havaitsemattomia. Jotkut tutkijat (Prince et al., 2008) ovat havainneet, että B20:n sisältämien FAME-yhdisteiden ja dieselöljyhiilivetyjen hajoaminen oli erittäin nopeaa, ja B20-sekoitusten sisältämien FAME-yhdisteiden biologisen hajoamisen puoliintumisajat olivat samaa luokkaa kuin alkaaneilla. Alifaattisten ja aromaattisten hiilivetyjakeiden biologista hajoamista tyydyttyneessä hiekkamikrokosmoksessa, johon oli lisätty diesel/biodieselseoksia, arvioitiin äskettäin (Lisiecki et al., 2014). Todettiin, että biodieselin lisääminen ei vaikuttanut alifaattisten ja aromaattisten hiilivetyjen biohajoavuuteen biodieselin pitoisuudesta riippumatta. Näin ollen kirjoittajat totesivat, että biodieselin sekoittaminen ei vaikuttanut tiettyjen dieselöljyjakeiden pitkäaikaiseen biologiseen hajoamiseen.
Jotkut tutkijat ovat kuitenkin raportoineet hiilivetyjen helpommasta biologisesta hajoamisesta, kun FAME:ita oli mukana, mikä viittaa siihen, että biodiesel vaikuttaa biologiseen hajoamiseen hiilivetyjen komeetabolisten muunnosten kautta (Zhang et al., 1998; Mudge ja Pereira, 1999; Pasqualino et al., 2006). Biodieselin vaikutus dieselin biologiseen hajoamiseen viittaa siihen, että biodieselin läsnäolo voisi helpottaa joidenkin öljyhiilivetyjen biologista hajoamista mikrobikasvun edistämisen (Miller ja Mudge, 1997; Mudge ja Pereira, 1999) sekä kivihiilitervahiilivetyjen lisääntyneen liukoisuuden ja biosaatavuuden (emulsio) vuoksi (Taylor ja Jones, 2001), erityisesti kun biodieselpitoisuus oli suurempi (Pasqualino et al., 2006). Johtopäätöksenä voidaan todeta, että hiilivetyjen komeetabolinen muuntuminen voi olla vastuussa seoksen tehostuneesta kokonaisbiohajoavuudesta biodieselin läsnä ollessa. Tämän ilmiön perusteella biodieseliä on käytetty biologisena liuottimena raakaöljyn saastuttamien alueiden kunnostamisessa (Taylor ja Jones, 2001; Fernádez-Álvarez et al., 2007). Biodieseliä voitaisiin käyttää esimerkiksi Prestige-säiliöaluksen uppoamisesta vuotaneen öljyn jälkeen raakaöljyjäämien saastuttamien ranta-alueiden puhdistamiseen paitsi liuottamalla öljyjäämiä kivistä myös tehostamalla joidenkin jäännöshiilivetyjen biologista hajoamista. Äskettäin käytettiin simuloitua järjestelmää biodieselin vaikutuksen ja mekanismin tutkimiseen öljyn poistamisessa rantaviivoista (Xia et al., 2015). He havaitsivat, että biodieselin käyttö raakaöljyn saastuttamille kiville oli tehokasta jäännösöljyn irrottamisessa kivistä, kun hiilivetyjen hajottajia ei ollut. Biodieselin tai ravinteiden lisääminen lisäsi öljyn hajottajien ja mikrobiaktiivisuuden määrää merivedessä ja lyhensi öljyn biologisen hajoamisen puoliintumisaikaa.
Ymmärtääksemme biodieselin ja dieselseosten biologista hajoavuutta kylmissä ilmastoissa tutkittiin lämpötilan vaikutusta lämmitysdieselin, puhtaan kalabiodieselin ja biodieselseosten hajoamiseen luontaisesti esiintyvien mikro-organismien toimesta Alaskan sisämaasta peräisin olevassa pilaantuneessa hiekasssa (Horel ja Schiewer, 2011). Todettiin, että biodieselin ja sen seosten biohajoavuus oli korkeampi kuin puhtaan dieselin; biohajoavuus kasvoi lämpötilan ja biodieselprosentin myötä; ja viiveaika oli lyhyempi 20 °C:ssa kuin 5 °C:ssa. Hiljattain samat tutkijat (Horel ja Schiewer, 2014) tutkivat myös aiemmalle hiilivetyaltistukselle altistuneen inokulaation vaikutusta dieselöljyn, synteettisen dieselöljyn ja kalabiodieselin biohajoamisnopeuteen maaperässä. He havaitsivat, että erilaisilla inokulaatioilla ei ollut merkittävää vaikutusta viive- tai eksponentiaalivaiheen nopeusvakioihin. Tärkein hyöty tietyn inokulumin tarjoamisesta oli lag-vaiheen lyhentäminen. Inokulaation vaikutus jäi kuitenkin vähäiseksi sen jälkeen, kun päivittäinen hengitys oli saavuttanut huippunsa. Yhteenvetona voidaan todeta, että alkuperäiset mikrobiyhteisöt pystyivät hajottamaan maaperässä olevia epäpuhtauksia, eikä spesifisen inokulaatin lisääminen ollut tarpeen. Biodieselin ja sen ja dieselin sekoitusten biohajoavuutta maaperässä tutkittiin kotoperäisten mikro-organismien avulla metsämaan mikrokosmoksen kokeissa (Silva et al., 2012). Tässä tutkimuksessa biodieselin havaittiin olevan biohajoavampaa kuin dieselin saastuneessa maaperässä. Biodieselin suurempi määrä seoksissa suosi dieselin biologista hajoamista. Maaperän mikrobit hajottivat erityisen hyvin B20:n ja B100:n. Vaikka B50 hajosi paremmin kuin puhdas diesel, se oli kuitenkin huonompi kuin kaksi muuta seosta. Hajoamisesta huolimatta puhdas biodiesel vaikutti haitallisesti mikrobiyhteisön monimuotoisuuteen sekä heterotrofisen määrän että bändien lukumäärän osalta. Vastaavasti valitun bakteerikonsortion yhdessä järjestelmään lisättyjen makroravintoaineiden kanssa on osoitettu kiihdyttävän tehokkaasti puhtaan biodieselin biologista hajoamista oxisolissa, ja biodieselin läsnäolo lisäsi petrolidieselin biologista hajoamista (Meyer et al., 2014).