Ett team av forskare från Florida State University som studerade nya metoder för att ta bort giftiga tungmetaller från biosolider - det fasta avfallet som blir över efter avloppsrening - fann att nyckeln är en kort snurrning genom en mikrovågsugn.

Metoden tog bort tre gånger mängden bly från biosolider jämfört med konventionella metoder och kunde minska den totala kostnaden för bearbetning med mer än 60 procent, vilket gör det till en möjlig ingenjörslösning för att hjälpa till att producera gödsel och låta fler människor leva med ren jord och vatten. Forskningen publiceras i Journal of Cleaner Production .

"Biosolider är en värdefull resurs, men tungmetaller hindrar deras användning, sa Gang Chen, professor i civil- och miljöteknik vid FAMU-FSU College of Engineering.

När den mänskliga befolkningen på planeten växer och fler människor flyttar till städer, avloppsreningsverk runt om i världen producerar mer biosolids. Dessa biprodukter slängs ofta i deponier eller förbränningsugnar, men det finns nackdelar med dessa lösningar, till exempel höga kostnader eller sekundär förorening från själva behandlingsprocessen.

Ett annat alternativ är att kompostera biosolids, använda dem som en ingrediens i gödselmedel som finner ett andra liv i jordbruket. I USA, ungefär hälften av alla biofasta ämnen återvinns.

Innan kassering eller återvinning kan ske, de måste göras säkra att använda. Ett hinder är förekomsten av tungmetaller, så namngivna för sin höga atomvikt. Eftersom dessa potentiella toxiner kan läcka ut i miljön från biosolider, det är viktigt att extrahera dem. Dock, att utvinning kan bli dyrt.

Chen och hans team vände sig till sin kunskap om energi för att utveckla en mer effektiv process.

Undersökningen utgår från teori. De beräknade mängden energi som behövdes för att bryta bindningarna som fäst tungmetallerna till resten av biosolid men inte skulle förstöra själva biosolidet. Någonstans på det elektromagnetiska spektrumet, Chens grupp hittade strålningen med rätt mängd energi.

Mikrovågsstrålning verkade vara helt rätt. Efter behandling i mikrovågsugn, forskare kunde ta bort tungmetallerna från biosolider med en lägre dos av behandlingskemikalier än vad traditionell extraktion kräver.

Det är en teknik som kan skalas upp till anläggningar som servar en stad eller en region för att ge dem ett billigare sätt att göra biosolider säkra, sa Chen.

Det är viktigt arbete, för om tungmetaller finns kvar i biosolider som appliceras på mark, dessa metaller kan absorberas av växter, som blir en del av näringskedjan för djur eller människor. När de ackumuleras i kroppen, de kan orsaka intellektuell funktionsnedsättning hos barn, demens hos vuxna, störningar i centrala nervsystemet och organskador.

"Vi vill bryta loopen, " sa Chen.

Tidigare doktoranden Simeng Li, en nuvarande biträdande professor vid Institutionen för byggnadsteknik vid California State Polytechnic University, Pomona, Runwei Li, en doktorand vid FAMU-FSU College of Engineering, och Youneng Tang, en biträdande professor i civil- och miljöteknik vid FAMU-FSU College of Engineering, bidragit till denna studie. Denna forskning stöddes av Hinkley Center for Solid and Hazardous Waste Management.