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Der biologische Abbau ist im Grunde der Prozess, bei dem Mikroorganismen organische Schadstoffe in kleinere chemische Verbindungen zerlegen. Alle biologisch abbaubaren Stoffe sind gewöhnlich organisch und sind im Allgemeinen Derivate von pflanzlichen und tierischen Stoffen. Die Mikroorganismen bearbeiten solche Stoffe und wandeln sie durch enzymatische oder metabolische Prozesse in kleinere Verbindungen um. Ein solches Verfahren beinhaltet normalerweise eine Reduktions-Oxidations- oder Redox-Reaktion.
Grundsätzlich gibt es zwei verallgemeinerte Kategorien des biologischen Abbaus. Die erste Kategorie wird als Mineralisierung bezeichnet, auch als Biomineralisierung bezeichnet. Mineralisierung ist der Prozess, bei dem Mikroorganismen organische Verbindungen bearbeiten und sie durch einen chemischen Prozess zu anorganischem Material wie Wasser, Kohlendioxid und möglicherweise auch anderen solchen anorganischen Verbindungen reduzieren. Die Mineralisierung beinhaltet den vollständigen Abbau der organischen Substanz.
Die zweite Kategorie wird Biotransformation genannt. Die Biotransformation unterscheidet sich im Wesentlichen von der Mineralisierung dadurch, dass die organische Substanz nicht vollständig abgebaut wird. Während ein Teil davon abgebaut wird, wird ein anderer Teil in andere kleinere organische Verbindungen umgewandelt.
Daraus ergeben sich zwei Möglichkeiten – die umgewandelten organischen Verbindungen mit kleineren Ketten können entweder toxisch oder nicht toxisch sein. Im Fall des Pestizids Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) ergibt die Biotransformation eine noch toxischere Verbindung. Ein weiteres Beispiel für die Biotransformation ist der Fermentationsprozess, bei dem Zucker, eine langkettige organische Verbindung, in Ethanol umgewandelt wird.