Змішування забрудненого металами ґрунту із біовугіллям та різке його нагрівання струмом виявилося ефективним методом очищування. Імпульс напруги завдяки електропровідності біовугілля нагріває ґрунт до трьох тисяч градусів Цельсія, завдяки чому випаровуються такі токсичні речовини, як-от арсен, свинець і ртуть. Їхні випари науковці пропонують збирати за допомогою витяжки. Про це розповідає видання New Atlas з посиланням на статтю вчених у Nature Communications.
Броколі, яка проросла у ґрунті, який обробляли за методом науковців. Bing Deng et al. / Nature Communications, 2023
Як очищують ґрунти?
Сільськогосподарські хімікати, видобуток корисних копалин та неправильна утилізація відходів призвели до того, що у ґрунти потрапляють токсичні речовини, зокрема важкі метали. Свинець, арсен, мідь, ртуть, нікель та інші речовини шкодять екосистемам, знижують родючість ґрунтів, а також загрожують якості води та людському здоров'ю. Серед методів очищення ґрунтів розглядають промивання, використання бактерій, а також засобів, які дозволяють локалізувати забруднення. Утім, зазвичай ці методи концентруються на конкретному виді забруднення, тоді як часто воно є змішаним, а також можуть призводити до вторинного забруднення та перевикористання, наприклад, водних ресурсів. Нове рішення для очищення ґрунтів знайшли науковці з Університету Райса.
Як працює електроочищення?
Ідея дослідників полягає у тому, що позбутися важких металів можна випаровуванням. Найшвидшим способом нагріти ґрунт є так зване джоулеве нагрівання (Joule heating), коли тепло виникає при проходженні електричного струму через провідник. На роль провідника науковці обрали біовугілля, яке є дружнім до ґрунтів і не залишить після себе токсичних речовин.
Пропускаючи високовольтний електричний імпульс через ґрунт, змішаний з біовугіллям, вчені добилися нагрівання до 1 000-3 000 градусів Цельсія. За цієї температури випарувалося до 80 відсотків важких металів за раз, а також були зруйновані пестициди. Токсичні випари науковці пропонують вловлювати вакуумною системою.
Досліджуючи стан ґрунту після очищення, вчені виявили, що навіть попри екстремальне нагрівання, швидкість проростання рослин у цьому ґрунті була на 20-30 відсотків вищою, ніж у звичайному. Імовірно, на це впливає вміст біовугілля, яке покращує всотування води. Вчені сподіваються, що їхній підхід допоможе швидко очищувати ґрунти, які постраждали від забрудненння.
- Нещодавне дослідження також виявило, як ґрунтам шкодить глобальне потепління. З'ясувалося, земля нагрівається швидше за повітря принаймні на 0,7 градуса Цельсія за десятиліття, чого раніше не враховували у кліматичних дослідженнях.