12.5.1 Biodegradacja
Ponieważ składniki biodiesla łatwiej ulegają biodegradacji niż paliwa kopalne, mogą one być szybko degradowane w środowisku wodnym (Zhang et al., 1998). Ogólnie rzecz biorąc, chociaż bezpośredni związek pomiędzy stopniem nienasycenia estrów kwasów tłuszczowych a degradacją biodiesla nie jest jeszcze jasny, wysoki stopień nienasycenia sprawia, że biodiesel jest chemicznie mniej stabilny, więc utlenianie i późniejsza degradacja są bardziej korzystne (DeMello i in., 2007). Tempo biodegradacji estrów kwasów tłuszczowych o różnej liczbie atomów węgla również nie ma spójnych zasad (Miller i Mudge, 1997; DeMello i in., 2007), a niektórzy badacze donoszą, że zanieczyszczona biodieslem woda uległa znacznej degradacji w ciągu 2 dni (Prince i in., 2008).
W przypadku biodiesla i mieszanek oleju napędowego porównano tempo biodegradacji estrów kwasów tłuszczowych i węglowodorów z oleju napędowego, a także udział biodiesla w biodegradacji oleju napędowego. Wysunięto wiele różnych wniosków. Niektórzy badacze stwierdzili, że obecność biodiesla nie przyspiesza biodegradacji węglowodorów (DeMello i in., 2007; Owsianiak i in., 2009; Corseuil i in., 2011). Na przykład, degradacja benzenu i toluenu w warunkach anoksycznych i hipoksycznych była hamowana przez obecność biodiesla (Corseuil i in., 2011). Autorzy wywnioskowali, że stosunkowo wysoka lepkość biodiesla ograniczała możliwości migracji docelowych węglowodorów, co skutkowało ich stosunkowo wolnym naturalnym procesem atenuacji. DeMello et al. (2007) również stwierdzili, że FAME ulegały degradacji w przybliżeniu w tym samym tempie co n-alkany i szybciej niż inne składniki węglowodorów w tlenowych mikrokosmosach wody morskiej; pozostałości wyekstrahowane z tych różnych mikrokosmosów były niewykrywalne w ciągu kilku tygodni w wodzie. Niektórzy badacze (Prince i in., 2008) stwierdzili, że degradacja FAME i węglowodorów z oleju napędowego w B20 była bardzo szybka, a okresy półtrwania biodegradacji FAME w mieszankach B20 mieściły się w tym samym zakresie, co okresy półtrwania alkanów. Ostatnio oceniano biodegradację alifatycznych i aromatycznych frakcji węglowodorowych w nasyconych mikrokosmosach piaskowych z dodatkiem mieszanin oleju napędowego i biodiesla (Lisiecki i in., 2014). Stwierdzono, że na ekstensje biodegradacji zarówno węglowodorów alifatycznych, jak i aromatycznych nie miał wpływu dodatek biodiesla, niezależnie od jego stężenia. Dlatego autorzy stwierdzili, że dodatek biodiesla nie wpływa na długoterminową biodegradację określonych frakcji oleju napędowego.
Niektórzy badacze donoszą jednak o ułatwionej biodegradacji węglowodorów w obecności FAME, co wskazuje, że biodiesel wpływa na biodegradację na drodze przemian kometabolicznych węglowodorów (Zhang i in., 1998; Mudge i Pereira, 1999; Pasqualino i in., 2006). Udział biodiesla w biodegradacji oleju napędowego sugeruje, że obecność biodiesla może ułatwiać biodegradację niektórych węglowodorów ropopochodnych ze względu na stymulację wzrostu mikroorganizmów (Miller i Mudge, 1997; Mudge i Pereira, 1999), a także zwiększoną rozpuszczalność węglowodorów smoły węglowej i biodostępność (emulsja) (Taylor i Jones, 2001), zwłaszcza gdy zawartość biodiesla jest wyższa (Pasqualino i in., 2006). Wynika z tego, że przemiany kometaboliczne węglowodorów mogą być odpowiedzialne za zwiększoną biodegradację ogólną mieszaniny w obecności biodiesla. Na podstawie tego zjawiska biodiesel został wykorzystany jako biologiczny rozpuszczalnik do rekultywacji terenów zanieczyszczonych ropą naftową (Taylor i Jones, 2001; Fernádez-Álvarez i in., 2007). Na przykład biodiesel mógłby być wykorzystany do oczyszczania brzegów zanieczyszczonych pozostałościami ropy naftowej po wycieku ropy z zatonięcia tankowca Prestige, nie tylko poprzez rozpuszczanie pozostałości ropy naftowej ze skał, ale także poprzez wzmocnienie biodegradacji niektórych pozostałych węglowodorów. Ostatnio zastosowano symulowany system do zbadania wpływu i mechanizmu działania biodiesla na usuwanie oleju z brzegów (Xia i in., 2015). Stwierdzili oni, że zastosowanie biodiesla do zanieczyszczonych ropą naftową otoczaków było skuteczne w odrywaniu resztek oleju od otoczaków, gdy nieobecne były degradatory węglowodorów. Uzupełnienie biodiesla lub składników odżywczych zwiększyło ilość degradatorów ropy naftowej i aktywność mikrobiologiczną w wodzie morskiej oraz zmniejszyło okres połowicznej biodegradacji ropy naftowej.
Aby zrozumieć biodegradowalność biodiesla/mieszanek biodiesla w zimnym klimacie, zbadano wpływ temperatury na degradację oleju napędowego do celów grzewczych, czystego biodiesla z ryb oraz mieszanek biodiesla przez naturalnie występujące mikroorganizmy w zanieczyszczonym piasku z wnętrza Alaski (Horel i Schiewer, 2011). Stwierdzono, że biodiesel i jego mieszaniny charakteryzowały się wyższą podatnością na biodegradację niż czysty olej napędowy; tempo biodegradacji wzrastało wraz z temperaturą i procentowym udziałem biodiesla, a faza lag była krótsza w temperaturze 20°C niż w 5°C. Ostatnio ci sami naukowcy (Horel i Schiewer, 2014) badali również wpływ inokulum z wcześniejszą ekspozycją na węglowodory na szybkość biodegradacji oleju napędowego, syntetycznego oleju napędowego oraz biodiesla rybiego w glebie. Stwierdzili oni, że różne inokula nie miały wyraźnego wpływu na stałe szybkości fazy lag lub wykładniczej. Główną korzyścią wynikającą z zastosowania określonego inokulum było skrócenie fazy lag. Jednakże, efekt inokulum stawał się mniejszy po osiągnięciu szczytu dziennej respiracji. Podsumowując, autochtoniczne zbiorowiska mikroorganizmów były zdolne do degradacji zanieczyszczeń w glebie, a dodawanie specyficznych inokul nie było konieczne. Biodegradacja biodiesla i jego mieszanin z olejem napędowym w glebie była badana przez miejscowe mikroorganizmy w mikrokosmosie leśno-glebowym (Silva i in., 2012). W badaniach tych stwierdzono, że biodiesel był bardziej biodegradowalny niż olej napędowy w zanieczyszczonej glebie. Wyższy udział biodiesla w mieszankach sprzyjał biologicznemu rozkładowi oleju napędowego. B20 i B100 były szczególnie dobrze degradowane przez mikroorganizmy glebowe, natomiast B50, choć lepiej degradowany niż czysty olej napędowy, był gorszy od pozostałych dwóch mieszanek. Czysty biodiesel, pomimo degradacji, negatywnie wpłynął na różnorodność zbiorowiska mikroorganizmów, zarówno pod względem liczby heterotrofów, jak i liczby zespołów. Podobnie, wybrane konsorcjum bakteryjne wraz z dodanymi do układu makroelementami okazało się skuteczne w przyspieszaniu biodegradacji czystego biodiesla w oksisolu, a obecność biodiesla zwiększyła biodegradację oleju napędowego (Meyer i in., 2014).
.