Er is misschien een nieuwe en verbeterde manier om verontreinigde grond te ontdoen van gifstoffen en verontreinigende stoffen:zap het met lasers. Door verontreinigende stoffen direct af te breken, onderzoekers zeggen, krachtige lasers kunnen nu efficiënter en goedkoper zijn dan conventionele decontaminatietechnieken.

"Andere methoden zijn ofwel duur, arbeidsintensief, een laag rendement hebben, of lang duren, " zei Ming Su, een universitair hoofddocent chemisch ingenieur aan de Northeastern University. Met twee van zijn afstudeerders, Wenjun Zheng en Sichao Hou, hij heeft laten zien hoe zo'n lasersysteem zou kunnen werken, het beschrijven van de proof-of-principle resultaten deze week in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .

Het grootste voordeel van lasers, Su legde uit, is dat ze kunnen worden gebruikt op de plaats van decontaminatie. Veel conventionele saneringsmethoden vereisen het opgraven van verontreinigde grond, het ergens anders heen vervoeren om schoongemaakt te worden, en vervolgens terug te sturen - een proces dat duur en tijdrovend is.

Deze methoden hebben ook tekortkomingen in hoe goed ze kunnen ontsmetten. Een van de meest populaire methoden maakt gebruik van water of organische oplosmiddelen om de verontreinigende stoffen weg te spoelen. Maar vaak, wassen verwijdert geen verontreinigingen; het verdunt ze alleen maar. En zelfs als de grond schoon is, je zou met een ander probleem kunnen zitten in verontreinigd water:de organische oplosmiddelen kunnen zelf schadelijk zijn voor mensen, en het proces kan bijproducten creëren die secundaire verontreinigingen worden.

Er zijn manieren om de grond ter plaatse te ontsmetten, maar ze hebben hun eigen beperkingen. Bodemdampextractie, waarin lucht de grond in wordt gepompt om vluchtige organische stoffen te verwijderen, werkt alleen op doorlatende of homogene bodems. Biologische benaderingen om verontreinigende stoffen af ​​te breken met behulp van planten of microben zijn traag, en werken alleen bij lage concentraties van bepaalde verontreinigingen.

lasers, echter, kan ter plaatse worden gebruikt om verontreinigingen volledig af te breken. "Er is geen andere methode die dit met zo'n hoge efficiëntie kan, ' zei Su.

Om aan te tonen dat de nieuwe methode haalbaar is, de onderzoekers testten het op een gesimuleerde bodem gemaakt van poreus silica. Ze verontreinigden hun kunstmatige grond met een kankerverwekkende chemische stof genaamd DDE, dat een product is van DDT, het kankerverwekkende bestrijdingsmiddel dat in 1972 in de VS werd verboden. De DDE-moleculen fluoresceren onder ultraviolet licht, waardoor ze gemakkelijker te detecteren zijn.

Vrijwel onmiddellijk na het schijnen met een krachtige infraroodlaser op de verontreinigde kunstmatige grond, het gloeien hield op. Het ontbreken van fluorescentie gaf aan dat de DDE niet meer aanwezig was.

Om de schadelijke stof te verwijderen, het laserlicht verwarmt de verontreiniging plaatselijk, temperaturen van duizenden graden Celsius bereiken. Deze warmte is voldoende om de chemische bindingen van de verontreinigende stof te verbreken, fragmenteren van DDE in kleinere, veiligere moleculen zoals koolstofdioxide en water.

In principe, lasers moeten kunnen werken op alle soorten verontreinigingen, van organische verbindingen tot metaalionen. Maar eerst, Su zei, de onderzoekers zullen meer moeten experimenteren met andere verontreinigingen. Toekomstige studies moeten ook een meer zorgvuldige analyse omvatten om te bepalen of alle verontreiniging, in feite, voldoende afgebroken om aan de normen te voldoen.

Eventueel, Su stelt zich een multi-lasersysteem voor dat op de achterkant van een vrachtwagen wordt gedragen. Het laserlicht, geleid door glasvezelkabels die de grond binnendringen, zou misschien kunnen worden gekoppeld aan een ploeg die het vuil losmaakt, beter blootstellen aan het laserlicht.