Het saneren van verontreinigde grond is een moeilijk proces waarbij vaak de grond moet worden afgegraven en naar een externe saneringsinstallatie moet worden getransporteerd. Maar nu hebben wetenschappers een milieuvriendelijke manier ontwikkeld om de bodem ter plekke te behandelen, door deze te shockeren met elektriciteit. De technologie, een zogenaamde hoge temperatuur elektrothermisch (HET) proces, is ontwikkeld door wetenschappers van de Rice University in Houston en het Engineer Research and Development Center (ERDC) van het Amerikaanse leger, onder leiding van Rice-professor James Tull.
Eerst worden koolstofrijke geleidende materialen zoals biochar ter plaatse in verontreinigde grond gemengd. Biochar is een niet-giftige, houtskoolachtige substantie die wordt geproduceerd via een proces dat pyrolyse wordt genoemd, waarbij warmte wordt gebruikt om organisch materiaal af te breken in afwezigheid van zuurstof.
Vervolgens wordt met behulp van een procedure genaamd flash Joule-verwarming, ontwikkeld door Rice, snel een elektrische stroom door het grond/biochar-mengsel geleid, waardoor het wordt verwarmd tot temperaturen van 1.000 tot 3.000ºC (1.832 tot 5.432ºF).
Hoge temperaturen zetten organische verontreinigingen, zoals pesticiden en ruwe olie, om in niet-giftige mineralen zoals grafiet. Tegelijkertijd kan het ook verschillende zware metalen (zoals lood, arseen en kwik) omzetten in stoom en deze via de extractieleiding verzamelen. Deze veelzijdigheid is een belangrijke overweging omdat de meeste bestaande reparatietechnieken slechts op één of twee metalen tegelijk kunnen worden gericht.
Hoewel hoge temperaturen aanvankelijk enkele nuttige micro-organismen kunnen doden, hebben tests aangetoond dat planten in met HET behandelde grond de kiemkracht zelfs met 20 tot 30 procent verhogen. Deze verbetering kan te danken zijn aan de productie van groeibevorderende mineralen tijdens het saneringsproces, maar ook aan een verhoogde waterinfiltratie door de toevoeging van biochar.
De onderzoekers hopen dat als de technologie verder wordt ontwikkeld en opgeschaald voor gebruik in het veld, het HET-apparaat door een tractor door grote gebieden met vervuilde grond kan worden getrokken.
"Deze methode is erg snel, vereist geen water en kan een breed scala aan verontreinigende stoffen in de bodem behandelen", zegt ERDC-onderzoekchemicus Mine Ucak-Astarlioglu. "Flash Joule-verwarming is een veelbelovende technologie voor het terugwinnen van kritische metalen uit afval en het verwijderen van zware metalen voor sanering."
Een artikel over het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.