Det kan finnas ett nytt och förbättrat sätt att befria förorenad jord från gifter och föroreningar:zapp den med laser. Genom att direkt bryta ner föroreningar, forskare säger, Kraftfulla lasrar kan nu vara effektivare och billigare än konventionella dekontamineringstekniker.

"Andra metoder är antingen dyra, arbetsintensiva, har låg effektivitet, eller ta lång tid, " sa Ming Su, en docent i kemiingenjör vid Northeastern University. Med två av hans doktorander, Wenjun Zheng och Sichao Hou, han har visat hur ett sådant lasersystem skulle kunna fungera, beskriver proof-of-principe-resultaten denna vecka i Journal of Applied Physics .

Den största fördelen med laser, Su förklarade, är att de kan användas på saneringsplatsen. Många konventionella saneringsmetoder kräver att man gräver upp förorenad jord, dra den någon annanstans för att rengöras, och sedan returnera det – en process som är dyr och tidskrävande.

Dessa metoder har också brister i hur väl de kan sanera. En av de mest populära metoderna använder vatten eller organiska lösningsmedel för att tvätta bort föroreningarna. Men ofta, tvättning utrotar inte föroreningar; det späder bara ut dem. Och även om jorden är ren, du kan sitta kvar med ett annat problem i förorenat vatten:De organiska lösningsmedlen kan i sig vara skadliga för människor, och processen kan skapa biprodukter som blir sekundära föroreningar.

Det finns sätt att sanera jord på plats, men de har sina egna begränsningar. Utsug av jordånga, där luft pumpas ner i marken för att avlägsna flyktiga organiska föreningar, fungerar endast på permeabla eller homogena jordar. Biologiska metoder för att bryta ned föroreningar med hjälp av växter eller mikrober är långsamma, och fungerar endast för låga koncentrationer av vissa föroreningar.

Lasrar, dock, kan användas på plats för att helt bryta ned föroreningar. "Det finns ingen annan metod som kan göra det med så hög effektivitet, " sa Su.

För att visa att den nya metoden är genomförbar, forskarna testade det på en simulerad jord gjord av porös kiseldioxid. De förorenade sin konstgjorda jord med en cancerframkallande kemikalie som heter DDE, som är en produkt av DDT, det cancerframkallande bekämpningsmedlet som förbjöds i USA 1972. DDE-molekylerna fluorescerar under ultraviolett ljus, gör dem lättare att upptäcka.

Nästan omedelbart efter att ha lyst en kraftfull infraröd laser på den förorenade konstgjorda jorden, det glödande upphörde. Bristen på fluorescens indikerade att DDE inte längre var närvarande.

För att ta bort det skadliga ämnet, laserljuset värmer upp föroreningen lokalt, nå temperaturer på tusentals grader Celsius. Denna värme är tillräcklig för att bryta föroreningens kemiska bindningar, fragmentera DDE till mindre, säkrare molekyler som koldioxid och vatten.

I princip, lasrar ska kunna fungera på alla typer av föroreningar, från organiska föreningar till metalljoner. Men först, Su sa, forskarna kommer att behöva göra fler experiment med andra föroreningar. Framtida studier måste också involvera mer noggrann analys för att avgöra om all förorening är faktiskt, bryts ned tillräckligt för att uppfylla standarder.

Så småningom, Su föreställer sig ett multilasersystem som bärs på baksidan av en lastbil. Laserljuset, kanaliseras genom fiberoptiska kablar som penetrerar jorden, skulle kanske kunna kopplas till en plog som lossar smutsen, bättre att utsätta den för laserljus.