12.5.1 Biodegradáció
Mivel a biodízel összetevői könnyebben lebomlanak, mint a fosszilis üzemanyagok, ezért vízi környezetben gyorsan lebomolhatnak (Zhang et al., 1998). Általában, bár a zsírsavészterek telítetlenségi fokának és a biodízel lebomlásának közvetlen kapcsolata még nem egyértelmű, a magas telítetlenségi fok a biodízelt kémiailag kevésbé stabillá teszi, így az oxidáció és az azt követő lebomlás kedvezőbb (DeMello et al., 2007). A különböző szénatomszámú zsírsavészterek biodegradációs sebességére szintén nincsenek egységes szabályok (Miller és Mudge, 1997; DeMello et al., 2007), és egyes kutatók arról számoltak be, hogy a biodízellel szennyezett víz 2 napon belül jelentősen lebomlott (Prince et al., 2008).
A biodízel és a dízelkeverékek esetében összehasonlították a zsírsavészterek és a dízel szénhidrogének biodegradációs sebességét, valamint a biodízel hozzájárulását a dízel biodegradációjához. Számos következtetést vontak le. Egyes kutatók azt találták, hogy a biodízel jelenléte nem gyorsítja a szénhidrogének biológiai lebomlását (DeMello et al., 2007; Owsianiak et al., 2009; Corseuil et al., 2011). Például a benzol és a toluol bomlását anoxikus és hipoxikus körülmények között a biodízel jelenléte akadályozta (Corseuil et al., 2011). A szerzők arra következtettek, hogy a biodízel viszonylag magas viszkozitása korlátozta a célszénhidrogének migrációs potenciálját, ami viszonylag lassú természetes lebomlási folyamatot eredményezett. DeMello és munkatársai (2007) azt is megállapították, hogy a FAME-k nagyjából ugyanolyan gyorsan bomlottak le, mint az n-alkánok, és gyorsabban, mint más szénhidrogénkomponensek aerob tengervizes mikrokozmoszok tüskézésével; a különböző mikrokozmoszokból kivont maradékok heteken belül nem voltak kimutathatók a vízben. Egyes kutatók (Prince et al., 2008) megállapították, hogy a B20-ban lévő FAME-ek és dízel szénhidrogének lebomlása rendkívül gyors volt, és a B20 keverékekben lévő FAME-ek biodegradációs felezési ideje az alkánokéval megegyező tartományban volt. Nemrégiben értékelték az alifás és aromás szénhidrogénfrakciók biodegradációját dízel/biodízel keverékekkel megspékelt telített homok mikrokozmoszokban (Lisiecki et al., 2014). Azt találták, hogy mind az alifás, mind az aromás szénhidrogének biológiai lebomlási mértékét nem befolyásolta a biodízel hozzáadása, függetlenül a biodízel koncentrációjától. Ezért a szerzők megállapították, hogy a biodízellel való keverés nem befolyásolta az egyes dízelolaj-frakciók hosszú távú biodegradációját.
Néhány kutató azonban a szénhidrogének könnyebb biodegradációjáról számolt be FAME-k jelenléte esetén, ami arra utal, hogy a biodízel a szénhidrogének üstökös átalakulása útján befolyásolja a biodegradációt (Zhang et al., 1998; Mudge és Pereira, 1999; Pasqualino et al., 2006). A biodízel hozzájárulása a gázolaj biodegradációjához arra utal, hogy a biodízel jelenléte elősegítheti egyes kőolaj-szénhidrogének biodegradációját a mikrobiális növekedés elősegítése miatt (Miller és Mudge, 1997; Mudge és Pereira, 1999), valamint a kőszénkátrány-szénhidrogének megnövekedett oldhatósága és biológiai hozzáférhetősége (emulzió) miatt (Taylor és Jones, 2001), különösen, ha a biodízel tartalma magasabb volt (Pasqualino et al., 2006). A következtetés az, hogy a szénhidrogének kometabolikus átalakulása lehet felelős a keverék fokozott általános biodegradációjáért biodízel jelenlétében. E jelenség alapján a biodízelt biológiai oldószerként használják a nyersolajjal szennyezett területek kármentesítésére (Taylor és Jones, 2001; Fernádez-Álvarez és mtsai., 2007). A biodízel például a Prestige tartályhajó elsüllyedése után kiömlött olaj után nyersolajmaradványokkal szennyezett partvonalak megtisztítására használható, nemcsak a kőolajmaradványok kőzetekből való kioldása révén, hanem egyes maradék szénhidrogének biológiai lebomlásának fokozásával is. Nemrégiben egy szimulált rendszert alkalmaztak a biodízel hatásának és mechanizmusának vizsgálatára a part menti olaj eltávolításában (Xia et al., 2015). Megállapították, hogy a biodízel alkalmazása a nyersolajjal szennyezett kavicsokra hatékonyan oldotta le a maradék olajat a kavicsokról, amikor a szénhidrogén-bontók nem voltak jelen. A biodízel vagy tápanyagok pótlása növelte a kőolaj-bontók és a mikrobiális aktivitás mennyiségét a tengervízben, és csökkentette az olaj biodegradációjának felezési idejét.
A biodízel/dízelkeverékek hideg éghajlaton való biodegradálhatóságának megértéséhez vizsgálták a hőmérséklet hatását a fűtőolaj, a tiszta hal biodízel és a biodízelkeverékek lebontására a természetben előforduló mikroorganizmusok által Alaszka belsejéből származó szennyezett homokban (Horel és Schiewer, 2011). Megállapították, hogy a biodízel és keverékei nagyobb biológiai lebonthatóságot mutattak, mint a tiszta dízel; a biológiai lebomlási sebesség a hőmérséklettel és a biodízel százalékos arányával nőtt; és a késleltetési fázis 20°C-on rövidebb volt, mint 5°C-on. Ugyanezek a kutatók (Horel és Schiewer, 2014) nemrégiben azt is vizsgálták, hogy a korábbi szénhidrogén-expozícióval rendelkező inokulák milyen hatással vannak a talajban lévő dízel, szintetikus dízel és hal-biodízel biodegradációs sebességére. Azt találták, hogy a különböző inokuláknak nem volt kifejezett hatása a késleltetési vagy exponenciális fázis sebességi állandóira. A specifikus inokulum biztosításának fő előnye a lag-fázis lerövidítése volt. Az oltóanyag hatása azonban a napi légzés tetőzése után elenyészővé vált. Összefoglalva, az őshonos mikrobiális közösségek képesek voltak lebontani a talajban lévő szennyező anyagokat, és nem volt szükség specifikus inokulumok hozzáadására. A biodízel és a gázolajjal kevert biodízel biológiai lebonthatóságát talajban őshonos mikroorganizmusok segítségével vizsgálták erdő-talaj mikrokozmosz kísérletekben (Silva et al., 2012). Ebben a vizsgálatban azt tapasztalták, hogy a biodízel jobban lebomlik, mint a dízel a szennyezett talajban. A keverékekben lévő magasabb biodízel-tartalom elősegítette a dízel biológiai lebomlását. A B20-at és a B100-at különösen jól bontották a talajmikrobák; a B50 azonban, bár jobban bomlott, mint a tiszta dízel, a másik két keveréknél gyengébb volt. Annak ellenére, hogy a tiszta biodízel lebomlott, hátrányosan befolyásolta a mikrobiális közösség diverzitását, mind a heterotrófok számát, mind a sávok számát tekintve. Hasonlóképpen, a kiválasztott baktériumkonzorcium a rendszerhez hozzáadott makrotápanyagokkal együtt bizonyítottan hatékonyan gyorsította a tiszta biodízel biodegradációját egy oxisolban, és a biodízel jelenléte növelte a petróleumdízel biodegradációját (Meyer et al., 2014).