ضدعفونی خاک آلوده با استفاده از لیزر

ضدعفونی خاک آلوده با استفاده از لیزر
 
شکل- در فرآیند ضدعفونی خاک با القای لیزری، الگوهای ایجاد شده با استفاده از لیزر (بخش های B و C شکل) برای تمیز کردن خاک استفاده می شوند. تصویر مادون قرمز (بخش D) توزیع دمایی در امتداد مسیر حرکت لیزر را نشان می دهد.
 
همانگونه که در مجله Applied Physics گزارش شده است، محققین دانشگاه Northeastern (بوستون، ماساچوست)، راهی جدید و اصلاح یافته را برای ضدعفونی خاک از سم و آلودگی پیدا کرده اند. در این روش از لیزرهای توان بالا برای تجزیه آلودگی ها استفاده می شود  که می توانند از روشهای ضد عفونی سنتی، مؤثرتر و ارزانتر باشند.
آقای مینگ سو، دانشیار مهندسی شیمی دانشگاه Northeastern می گوید: "سایر روش های ضد عفونی خاک گران، پر زحمت و کم بازده هستند". ایشان به همراه دو دانشجوی فارغ التحصیل خود، آقای ون‌جون ژنگ و آقای سیچائوهو، نشان دادند که چگونه یک سیستم لیزری می تواند به خوبی عمل کند. به گفته آقای سو بزرگترین مزیت لیزرها این است که می توانند در محل ضدعفونی به کار گرفته شوند. در بیشتر روش های سنتی نیاز است که خاک آلوده برداشته شده، به جای دیگر حمل شود، در آن جا ضدعفونی شود و سپس دوباره به جای اول بازگردانده شود. فرآیندی که پر هزینه و زمان بر است.
ضد عفونی به روش‌های سنتی از نظر کیفیتی کاستی هایی دارد. یکی از متداول‌ ترین این روشها استفاده از آب یا حلال های آلی برای شستن آلودگیها است. اما اغلب شستن به طور کامل ضدعفونی نمی کند و تنها سبب رقیق شدن آلودگی می شود. حتی در صورتی که خاک تمیز شود، با مشکلی دیگر مواجه می شویم و آن آب آلوده است. حلالهای آلوده می توانند برای مردم مضر باشند و یک فرآورده جنبی هستند که خود آلوده کننده هستند.
راه هایی برای ضدعفونی خاک در محل وجود دارد ولی آنها نیز محدودیتهایی دارند. یکی از این روشها استخراج بخار خاک[1] است. در این روش برای از بین بردن ترکیب های آلی فرار درون زمین، هوا پمپاژ می شود. این روش تنها برای خاک های نفوذپذیر یا همگن به‌ کار می رود. روشهای بیولوژیکی برای تجزیه آلودگی ها با استفاده از گیاهان و میکروبها، بسیار کند هستند و تنها برای غلظت های پایین بعضی از آلودگیها به‌ کار می آیند.
لیزر می تواند در محل و به طور کامل آلودگی را تجزیه کند. آقای سو می گوید: "روش دیگری که بتواند این کار را با بازدهی بالا انجام دهد وجود ندارد." برای اینکه نشان دهیم این روش عملیاتی است، محققین آن را روی خاک شبیه سازی شده‌ ساخته شده از سیلیکای متخلخل آزمایش کرده‌ اند. آن‌ها این خاک مصنوعی را با یک ماده شیمیایی سرطان‌ زا به نام DDE که محصولی از DDT است، آلوده کردند. این ماده مربوط به یک حشره کش سرطان ‌زا است و در سال 1972 در آمریکا ممنوع شده است. مولکول های DDE تحت تابش نور فرابنفش، تابش می کنند و سبب می شود که آسان تر شناسایی شوند. تقریباً بلافاصله بعد از تاباندن یک لیزر مادون قرمز توان بالا به خاک مصنوعی آلوده، تابش آنها متوقف می شود. نبود این فلورسانس ها نشان می دهد که DDE دیگر وجود ندارد.
برای از بین بردن این ماده سمی، نور لیزر به طور موضعی محل آلودگی را گرم می کند و دما را به چند هزار درجه سلسیوس می ‌رساند. این گرما برای تجزیه پیوندهای شیمیایی آلودگی و تقسیم DDE به مولکولهای کوچکتر و ایمن‌تر مثل دی اکسید کربن و آب کافی است.
در اصل لیزرها باید بتوانند روی انواع آلودگی، از ترکیبات آلی گرفته تا یونهای فلزی عمل کنند. اما آقای سو می گوید، ابتدا محققین باید آزمایش های بیشتری را با آلودگی های دیگر انجام دهند. مطالعات آینده همچنین باید شامل آنالیزهای با دقت بیشتر باشند تا نشان دهند آیا تمامی آلودگی ها تا حد استاندارد تجزیه شده است یا خیر.
در نهایت آقای سو یک سیستم چند لیزری که روی یک تراکتور حمل می شود را در آینده تصور می کند. نور لیزر به کابل های فیبر نوری منتقل شده و درون خاک نفوذ می کند. با اتصال کابل های فیبر نوری به یک خیش شخم زنی می توان نور لیزر را بهتر به خاک تاباند.
 
Source: http://www.laserfocusworld.com/articles/2017/08/lasers-decontaminate-polluted-soil-better-than-existing-methods.html
 

[1] Soil Vapor Extraction
 
منبع : www.laserfocusworld.com      1397/8/2 11:23