12.5.1 Biodegradare
Pentru că componentele biodieselului sunt mai ușor de biodegradat decât combustibilii fosili, acestea pot fi degradate rapid în mediile acvatice (Zhang et al., 1998). În general, deși relația directă dintre gradul de nesaturare a esterilor de acizi grași și degradarea biomotorinei nu este încă clară, un grad ridicat de nesaturare face ca biomotorina să fie mai puțin stabilă din punct de vedere chimic, astfel încât oxidarea și degradarea ulterioară este mai favorabilă (DeMello et al., 2007). Rata de biodegradare a esterilor de acizi grași cu diferite numere de carbon, de asemenea, nu are reguli coerente (Miller și Mudge, 1997; DeMello et al., 2007), iar unii cercetători au raportat că apa contaminată cu biodiesel s-a degradat substanțial în 2 zile (Prince et al., 2008).
Pentru biodiesel și amestecuri de motorină, au fost comparate ratele de biodegradare a esterilor de acizi grași și a hidrocarburilor din motorină, iar contribuția biodieselului la biodegradarea motorinei a fost, de asemenea, comparată. Au fost sugerate o varietate de concluzii. Unii cercetători au constatat că prezența biodieselului nu accelerează biodegradarea hidrocarburilor (DeMello et al., 2007; Owsianiak et al., 2009; Corseuil et al., 2011). De exemplu, degradarea benzenului și a toluenului în condiții anoxice și hipoxice a fost împiedicată de prezența biodieselului (Corseuil et al., 2011). Autorii au dedus că vâscozitatea relativ ridicată a biodieselului a limitat potențialul de migrare a hidrocarburilor țintă, ceea ce a dus la procesul de atenuare naturală relativ lent al acestora. DeMello et al. (2007) au constatat, de asemenea, că FAME-urile au fost degradate aproximativ la aceeași rată ca și n-alcanii și mai rapid decât alte componente de hidrocarburi cu microcosmosuri aerobe de apă de mare spiking; reziduurile extrase din aceste microcosmosuri diferite au fost nedetectabile în câteva săptămâni în apă. Unii cercetători (Prince et al., 2008) au constatat că degradarea FAME-urilor și a hidrocarburilor diesel din B20 a fost extrem de rapidă, iar timpul de înjumătățire a FAME-urilor din amestecurile B20 a fost în același interval cu cel al alcanilor. Biodegradarea fracțiunilor de hidrocarburi alifatice și aromatice în microcosmosuri de nisip saturat îmbogățite cu amestecuri de motorină/biodiesel a fost evaluată recent (Lisiecki et al., 2014). S-a constatat că extensiile de biodegradare a hidrocarburilor alifatice și aromatice nu au fost influențate de adăugarea de biodiesel, indiferent de concentrația de biodiesel. Prin urmare, autorii au afirmat că amestecul cu biodiesel nu a avut niciun impact asupra biodegradării pe termen lung a fracțiunilor specifice de motorină.
Cu toate acestea, unii cercetători au raportat biodegradarea facilitată a hidrocarburilor atunci când au fost prezenți FAME, ceea ce indică faptul că biodieselul afectează biodegradarea pe calea transformării cometabolice a hidrocarburilor (Zhang et al., 1998; Mudge și Pereira, 1999; Mudge și Pereira, 1999; Pasqualino et al., 2006). Contribuția biodieselului la biodegradarea motorinei sugerează că prezența biodieselului ar putea facilita biodegradarea unor hidrocarburi petroliere datorită promovării creșterii microbiene (Miller și Mudge, 1997; Mudge și Pereira, 1999) și, de asemenea, a creșterii solubilității hidrocarburilor din gudron de cărbune și a biodisponibilității (emulsie) (Taylor și Jones, 2001), în special atunci când conținutul de biodiesel a fost mai mare (Pasqualino et al., 2006). Concluzia este că transformarea cometabolică a hidrocarburilor poate fi responsabilă pentru biodegradarea globală sporită a amestecului în prezența biodieselului. Pe baza acestui fenomen, biodieselul a fost utilizat ca solvent biologic pentru remedierea siturilor contaminate cu țiței (Taylor și Jones, 2001; Fernádez-Álvarez et al., 2007). De exemplu, biodieselul ar putea fi utilizat pentru curățarea țărmurilor contaminate cu reziduuri de țiței după deversarea de petrol în urma scufundării petrolierului Prestige, nu numai prin dizolvarea reziduurilor de petrol din roci, ci și prin intensificarea biodegradării unor hidrocarburi reziduale. Recent, a fost utilizat un sistem simulat pentru a investiga efectul și mecanismul biodieselului asupra eliminării petrolului de pe țărmuri (Xia et al., 2015). Aceștia au constatat că aplicarea biodieselului pe pietricele contaminate cu țiței a fost eficientă în desprinderea uleiului rezidual de pe pietricele, atunci când degradatorii de hidrocarburi erau absenți. Reaprovizionarea cu biodiesel sau nutrienți a crescut cantitatea de degradatori de petrol și activitatea microbiană din apa de mare și a scăzut timpul de înjumătățire a biodegradării petrolului.
Pentru a înțelege biodegradabilitatea amestecurilor de biodiesel/diesel în climatele reci, a fost investigat efectul temperaturii asupra degradării motorinei pentru încălzire, a biodieselului pur de pește și a amestecurilor de biodiesel de către microorganismele naturale în nisipul contaminat din interiorul Alaskăi (Horel și Schiewer, 2011). S-a constatat că biodieselul și amestecurile sale au prezentat o biodegradabilitate mai mare decât motorina pură; ratele de biodegradare au crescut odată cu temperatura și procentul de biodiesel; iar faza de întârziere a fost mai scurtă la 20°C decât la 5°C. Recent, aceiași cercetători (Horel și Schiewer, 2014) au studiat, de asemenea, influența inoculilor cu expunere anterioară la hidrocarburi asupra ratelor de biodegradare a motorinei, a motorinei sintetice și a biodieselului de pește în sol. Aceștia au constatat că diferitele inocule nu au avut un efect pronunțat asupra constantelor de viteză ale fazei de întârziere sau exponențiale. Principalul beneficiu al furnizării unui inocul specific a fost acela de a scurta faza de întârziere. Cu toate acestea, efectul inoculului a devenit minor după ce respirația zilnică a atins vârful. În concluzie, comunitățile microbiene indigene au fost capabile să degradeze contaminanții din sol, iar adăugarea de inocul specific nu a fost necesară. Biodegradabilitatea biodieselului și a amestecurilor sale cu motorină în sol a fost examinată de microorganismele indigene în experimente de microcosmos de sol forestier (Silva et al., 2012). În acest studiu, s-a observat că biodieselul a fost mai biodegradabil decât motorina în solul contaminat. Nivelul mai ridicat de biodiesel în amestecuri a favorizat descompunerea biologică a motorinei. B20 și B100 au fost degradate deosebit de bine de către microbii din sol; cu toate acestea, B50, deși a fost degradat mai bine decât motorina pură, a fost inferior celorlalte două amestecuri. În ciuda faptului că a fost degradată, biodieselul pur a afectat în mod negativ diversitatea comunității microbiene, atât în ceea ce privește numărul de heterotrofi cât și numărul de benzi. În mod similar, consorțiul bacterian selectat, împreună cu macronutrienții adăugați în sistem, s-a dovedit a fi eficient în accelerarea biodegradării biodieselului pur într-un oxisol, iar prezența biodieselului a crescut biodegradarea motorinei petroliere (Meyer et al., 2014).
.