حمام شیمیایی راهکار جدید پاک کردن فلزات سنگین از خاک!

0
2
فلزات سنگین
فلزات سنگین

محققان دانشگاه استنفورد روش جدیدی برای پاکسازی خاک آلوده از فلزات سنگین طراحی کردند که شباهت زیادی به دم کردن قهوه دارد!

وقتی فلزات سنگین سمی مثل سرب و کادمیوم از کارخانه‌ها و معادن خارج می‌شوند، پتانسیل آلوده کردن خاک‌های اطراف را دارند. هیچ راه ارزانی برای پاکسازی این مواد آلاینده وجود ندارد و به همین خاطر باید زمین‌های کشاورزی را قرنطینه کرد تا مانع از ورود این مواد سمی به زنجیره غذایی و محافظت از انسان‎ها و حیوانات شد.

آمارها نشان می‌دهد فلزات سنگین در زمین‎های کشاورزی زیادی وجود دارند. روش‌های فعلی که اکثرا توسط دولت‌ها اجرا می‌شوند، پاسخگوی وسعت این آلودگی نیستند و به همین خاطر فناوری‌های جدید می‌توانند کمک زیادی در این زمینه ارائه بدهند. حالا محققان دانشگاه استفورد موفق شدند یک راهکار فناورانه برای این مشکل ارائه بدهند.

این محققان ابتدا میزان آلودگی خاک را با اضافه کردن ترکیبی از آب و مواد شیمیایی جاذب فلزات سنگین افزایش دادند. وقتی این ترکیب به خاک اضافه شد، مواد شیمیایی فلزات رها در خاک را جذب کردند. سپس تیم تحقیقاتی این فلزات جدا شده را جمع کردند و آنها را از یک فیلتر الکتروشیمیایی عبور دادند تا فلزات از آب جدا شوند.

در این روش خاک از فلزات سنگین سمی پاک می‌شود، آب بازیافت می‌شود و ترکیب شیمیایی را هم می‌توان مجددا برای پاکسازی خاک استفاده کرد.

پروفسور پی چو، استاد مهندسی مواد در دانشگاه استفورد و عضو ارشد تیم تحقیقاتی است. او درباره اهمیت و آینده این روش می‌گوید: «این یک رویکرد جدید در پاکسازی خاک است. گام بعدی ما آزمایش این روش در زمین‌های کشاورزی است تا مطمئن شویم در شرایط واقعی هم عملی است. ضمن اینکه آزمایش میدانی امکان برآورد هزینه این روش پاکسازی خاک را هم فراهم می‌کند.»

تیم پروفسور چو تا به اینجا موفق به پاکسازی خاک‌ آلوده به سرب و کادمیوم – دو سم رایج و خطرناک – و همچنین مس – که فقط در غلظت بالا خطرناک است – شده‌اند. پروفسور چو معتقد است این روش پاکسازی شیمیایی و فیلتر الکتروشیمیایی برای سایر فلزات سنگین مثل جیوه و کروم هم کارآمد است اما اثباتش به آزمایش‌های بیشتری نیاز دارد.

در ساختنی بخوانید :
اخبار علمی : کشف دایره های سنگی مرموز در خاورمیانه

شستشوی خاک آلوده به فلزات سنگین

این ایده قبل زمانی مطرح شد که یکی از دانشجویان پروفسور چو راهکار ترکیب فلزات سمی با خاک ارائه کرد. امروزه پاکسازی شامل حفاری خاک‌های آلوده و جدا کردن مواد سمی می‌شود. تحقیقات کشاورزی به تکنیک‌های گیاه‌پالایی دست یافته‌اند. در این تکنیک‌های گیاهان جاذب فلزات سمی و سنگین در خاک پرورش داده می‌شوند و بعد از برداشت، این گیاهان را نابود می‌کنند. اما این روش‌ها برای پاکسازی کامل خاک به چندین سال برداشت مداوم این گیاهان دارند.

همین روش‌های گران و ناکارآمد باعث شده جستجو برای یک روش سریع و مقرون به صرفه برای استخراج فلزات سنگین از مزارع آلوده ادامه داشته باشد. محققان ابتدا سعی کردند خاک آلوده را با آب تمیز کنند. اما خیلی زود متوجه شدند آب نمی‌تواند پیوند شیمیایی بین فلزات و خاک را از بین ببرد. برای جدا کردن فلزات سمی به چیز بیشتری نیاز بود. جواب در یک ماده شیمیایی شناخته شده به نام EDTA پیدا شد.

اگر به گذشته نگاه کنیم، EDTA انتخاب خوبی به نظر می‌رسد چون برای درمان مسمومیت با سرب و جیوه استفاده می‌شود. اتصالات با بار منفی EDTA¬ نسبت به اتصالات بار مثبت فلزات سنگین خیلی قویترند و به همین خاطر این ماده شیمیایی به راحتی می‌تواند سرب و جیوه را از بافت‌های بدن فرد مسموم جذب کند. محققان بر همین اساس استدلال کردند اتصالات منفی EDTA می‌تواند فلزات را از خاک هم جذب کند. این فرضیه درست بود و وقتی آب غنی شده با EDTA به خاک آلوده اضافه شد، تمام فلزات سنگین را از آن بیرون کشید.

در ساختنی بخوانید :
گلخانه پرتابل بسازید و از نور پنجره بیشترین استفاده را ببرید

این موفقیت فقط نیمی از کار تیم تحقیقاتی بود. خاک تمیز شده بود اما آب همچنان آلوده به مواد سمی بود. محققان دنبال راهی برای جدا کردن EDTA از فلزات سنگین و تمیز کردن آب برای همیشه بودند.

آب پاک‌کننده فلزات سنگین

دانشمندان می‌دانستند که EDTA حتی بعد از جذب ذرات مثبت فلزات هم منفی باقی می‌ماند. بنابراین یک غربال با خواص الکتریکی و شیمیایی ساختند که EDTA با بار منفی را جذب کند و ذرات فلز با بار مثبت را جدا کند. نتیجه آزمایش این غربال، فلزات سمی جدا شده و ترکیب آب و EDTA بود که برای پاکسازی خاک آماده بود.

محققان این روش را علاوه بر سرب و کادمیوم، روی مس (که فقط در غلظت‌های بالا خطرناک است) آزمایش کردند. ضمن اینکه آزمایش این روش روی جیوه هم قرارست در آزمایشگاه انجام بشود. سوال اصلی این است که این روش را می‌توان در مقیاس چند هزار تن خاک آلوده اجرایی کرد. محققان حق امتیاز این روش را به نام دانشگاه استنفورد ثبت کرده‌اند و دنبال فرصتی برای آزمایش آن در زمین‌های کشاورزی هستند.

منبع