Nanopartikler søger og ødelægger grundvandets toksiner

(Phys.org) -- Jernnanopartikler indkapslet i en rustforebyggende polymerbelægning kunne rumme et utroligt potentiale til at rense grundvand forurenet med giftige kemikalier, siger en førende vandekspert.

Hundredvis af steder omkring Sydney, hvor jord er blevet forurenet fra tidligere industriaffald, lossepladser og gaslækager vides at eksistere, herunder den tidligere HMAS Platypus-ubådsbase i Neutral Bay og Orica-stedet i Botany Bay.

"Toksisk forurening af jord er et historisk problem, " siger Dr. Denis O'Carroll, en gæstende akademiker ved UNSW Water Research Lab. "Indtil 1970'erne, folk troede fejlagtigt, at hvis vi puttede disse toksiner i jorden, ville de simpelthen forsvinde - at undergrunden ville fungere som en naturlig filtreringsenhed."

"Muligheden for, at dette affald forurener miljøet, og potentielt forurenende grundvandskilder og forblive der i årtier blev ignoreret, ” siger han.

Langt fra magisk at forsvinde, kemiske kontaminanter fra spildt gas og opløsningsmidler, når det ikke direkte forurener overfladevand, sive ned i jorden, rejser gennem mikroskopiske jordrevner, hvor de samler sig og til sidst kan nå grundvandsspejlet.

Traditionelle oprydningsmetoder har fokuseret på at pumpe det forurenede vand ud eller skylle toksiner ud med en specialdesignet renseopløsning, men disse er begrænset af vanskeligheder med nøjagtigt at lokalisere og få adgang til steder, hvor kontaminering har fundet sted, siger O'Carroll.

Hans tilgang er at tackle giftige forurenende stoffer med nanoteknologi. O'Carroll, som besøger UNSW fra University of Western Ontario i Canada, har afprøvet en innovativ ny grundvandsrensningsteknologi ved hjælp af metalnanopartikler 500 til 5, 000 gange smallere end et menneskehår.

Jernpartiklerne sprøjtes direkte ind i forurenet jord, hvor de strømmer til forureningen og igangsætter en redoxreaktion, hvorved elektroner overføres mellem partiklen og forureningen. Denne reaktion ændrer oxidationstilstanden af ​​det forurenende stof og mindsker dets samlede toksicitet til sikrere niveauer, siger O'Carroll.

"Den lille skala af disse nanopartikler gør det muligt for dem at bevæge sig gennem mikroskopiske strømningskanaler i jord og sten for at nå og ødelægge forurenende stoffer, som større partikler ikke kan, " siger O'Carroll.

Ud over, jernnanopartikler er særligt sikre til brug i miljøet, da de ikke er særlig mobile og opløses hurtigt, siger O'Carroll. Det her, faktisk, er noget af en ulempe, da det begrænser nanopartiklernes evne til at opsøge og nedbryde toksiner.

For at optimere nanopartiklerne, O'Carroll eksperimenterer med forskellige formationer af jern, og indkapsling af partiklerne i en rustforebyggende polymer, hvilket bremser opløsningsprocessen og øger deres mobilitet, uden negative miljøpåvirkninger.

To forurenede lokaliteter i Ontario er blevet brugt til feltforsøg med den nye teknologi, og "betydelig nedbrydning af forurenende stoffer på begge steder er blevet observeret", siger O'Carroll, hvis forskning er blevet omtalt på David Suzuki's Tingenes natur .