Laser zap dekontaminerer fra jord

Der kan være en ny og forbedret måde at befri forurenet jord for toksiner og forurenende stoffer:zappe den med lasere. Ved direkte at nedbryde forurenende stoffer, forskere siger, laserdrevne lasere kan nu være mere effektive og billigere end konventionelle dekontamineringsteknikker.

"Andre metoder er enten dyre, arbejdskrævende, har lav effektivitet, eller tage lang tid, " sagde Ming Su, lektor i kemiingeniør ved Northeastern University. Med to af hans kandidatstuderende, Wenjun Zheng og Sichao Hou, han har vist, hvordan sådan et lasersystem kunne fungere, beskriver proof-of-principle-resultaterne i denne uge i Journal of Applied Physics .

Den største fordel ved lasere, Su forklarede, er, at de kan bruges på dekontamineringsstedet. Mange konventionelle dekontamineringsmetoder kræver opgravning af forurenet jord, trække det et andet sted, der skal rengøres, og derefter returnere det-en proces, der er dyr og tidskrævende.

Disse metoder har også mangler i, hvor godt de kan dekontaminere. En af de mest populære metoder bruger vand eller organiske opløsningsmidler til at vaske de forurenende stoffer væk. Men ofte, vask udrydder ikke forurenende stoffer; det fortynder dem kun. Og selvom jorden er ren, du kan stå tilbage med et andet problem i forurenet vand:De organiske opløsningsmidler kan i sig selv være skadelige for mennesker, og processen kan skabe biprodukter, der bliver sekundære forurenende stoffer.

Der er måder at dekontaminere jord på stedet, men de har deres egne begrænsninger. Udvinding af jorddamp, hvor luft pumpes ned i jorden for at fjerne flygtige organiske forbindelser, fungerer kun på permeable eller homogene jordarter. Biologiske metoder til at nedbryde forurenende stoffer ved hjælp af planter eller mikrober er langsomme, og virker kun for lave koncentrationer af visse forurenende stoffer.

Lasere, imidlertid, kan bruges på stedet til fuldstændigt at nedbryde forurenende stoffer. "Der er ingen anden metode, der kan gøre det med så høj effektivitet, "Sagde Su.

For at demonstrere, at den nye metode er gennemførlig, forskerne testede det på en simuleret jord lavet af porøs silica. De forurenede deres kunstige jord med et kræftfremkaldende kemikalie kaldet DDE, som er et produkt af DDT, det kræftfremkaldende pesticid, der blev forbudt i USA i 1972. DDE-molekylerne fluorescerer under ultraviolet lys, gør dem lettere at opdage.

Næsten umiddelbart efter at have skinnet en kraftig infrarød laser på den forurenede kunstige jord, det glødende ophørte. Manglen på fluorescens indikerede, at DDE ikke længere var til stede.

For at fjerne det skadelige stof, laserlyset opvarmer forurening lokalt, når temperaturer på tusindvis af grader celsius. Denne varme er tilstrækkelig til at bryde de kemiske bindinger af det forurenende stof, fragmentering af DDE til mindre, sikrere molekyler som kuldioxid og vand.

I princippet, lasere skal kunne arbejde på alle typer forurenende stoffer, fra organiske forbindelser til metalioner. Men først, Su sagde, forskerne skal lave flere eksperimenter med andre forurenende stoffer. Fremtidige undersøgelser skal også involvere mere omhyggelig analyse for at bestemme, om al forurening er faktisk, opdelt tilstrækkeligt til at opfylde standarderne.

Til sidst, Su forestiller sig et multilaser-system båret på bagsiden af ​​en lastbil. Laserlyset, kanaliseres gennem fiberoptiske kabler, der trænger ned i jorden, kunne måske kobles til en plov, der løsner snavset, bedre at udsætte den for laserlyset.