Các chất độc hại do công nghiệp sản xuất đã gây hại cho nguồn nước và đất, nhưng các máy móc khoa học công nghệ hiện nay vẫn không thể giải quyết được vấn đề nhiễm độc đất. Gần đây, Đại học Rice và Trung tâm Nghiên cứu phát triển Kỹ thuật Quân đội Hoa Kỳ (ERDC) đã tìm ra một phương pháp mới sử dụng hệ thống sưởi điện nhiệt độ cao để cải tạo đất và đã đạt được kết quả tốt.
Hiện nay, nguồn gây ô nhiễm đất chính là các kim loại nặng như chì, asen, kẽm, coban, thủy ngân và niken, thuốc trừ sâu và các hạt vi nhựa. Ngoài ô nhiễm do con người gây ra thì động đất, lũ lụt hoặc các thảm họa thiên nhiên khác cũng có thể gây ô nhiễm đất và nước. Hầu hết các phương pháp làm sạch đất trước đây đều tốn thời gian và kinh phí rất nhiều, đồng thời còn có thể gây ra ô nhiễm thứ cấp, do đó cần phải tìm ra các phương pháp mới thay thế để xử lý ô nhiễm đất.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống sưởi điện nhiệt độ cao (HET) để làm sạch đất bị ô nhiễm bằng xung điện. Đầu tiên, họ trộn đất bị ô nhiễm với một hợp chất không độc hại, giàu carbon (than sinh học) để một dòng điện chạy qua có thể làm tăng nhiệt độ đất lên 1000°C đến 3000°C chỉ trong vài giây, tác động đến tình trạng ô nhiễm hữu cơ trong môi trường. Đối với đất bị nhiễm hóa chất và kim loại nặng, sẽ chuyển thành các chất ô nhiễm hữu cơ, khoáng chất than chì không độc hại, và kim loại nặng độc hại sẽ biến thành hơi kim loại.
Phương pháp này khác với công nghệ giải hấp nhiệt truyền thống (nhiệt độ dưới 400°C), nó có thể đưa nhiệt năng vào đất một cách hiệu quả, tiêu tốn ít năng lượng, đồng thời giải quyết được vấn đề mà công nghệ trước đây chưa làm được, giúp xử lý các chất ô nhiễm bay hơi nhanh hơn.
Các nhà nghiên cứu đã trộn một lượng nhỏ muối kim loại và than sinh học chứa thủy ngân (300 ppm), chì (1.000 ppm), niken (2.000 ppm), coban (10.000 ppm) và đồng (10.000 ppm) vào đất sạch và tiến hành 4 thử nghiệm với nhiệt độ sưởi ấm bằng điện (HET). Kết quả là hàm lượng kim loại nặng trong đất nhanh chóng giảm xuống mức 0 ppm, đạt tiêu chuẩn an toàn cho sức khỏe con người.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng điện áp và dòng điện tốt nhất cho phương pháp làm sạch đất này là 100 volt (V) và 100 ampe (A), có thể đạt được hiệu quả làm sạch kim loại nặng trong đất hơn 80%.
Các nhà khoa học đặt các ống thạch anh phía trên lớp đất chứa kim loại nặng, để thu hồi những kim loại nặng đó khi chúng bị bốc hơi bởi nhiệt độ cao nhằm đạt được mục đích thu gom và tái sử dụng kim loại một cách hiệu quả. Cách này có hiệu quả ngăn chặn kim loại nặng thải ra môi trường một lần nữa.
Nghiên cứu cũng cho thấy ngay cả đất chứa các hợp chất thủy ngân (thủy ngân clorua, oxit thủy ngân, sunfat thủy ngân) cũng có thể được tinh chế trong hệ thống HET và tỷ lệ tinh chế của nó có thể đạt khoảng 90%.
Ngoài ra, HET có thể được sử dụng không giới hạn công suất khi làm sạch đất chứa kim loại nặng, chỉ bằng cách tăng số lượng xung điện, nhằm giảm nồng độ kim loại nặng trong đất, và thời gian lọc của mỗi xung điện chỉ mất 1 giây.
Các nhà nghiên cứu cũng đã tiến hành thử nghiệm tinh chế một số chất độc hữu cơ gốc benzen, và đạt được hiệu quả thanh lọc tốt không ngoài mong đợi. Hầu hết các chất độc hại hữu cơ đều biến thành than chì hoặc carbon ở nhiệt độ cao và chỉ còn lại một lượng rất ít vòng benzen trong đất, hàm lượng các vòng benzen này không đủ để gây hại cho cơ thể con người.
Ngoài ra, các thí nghiệm cho thấy đất được cải tạo bằng phương pháp này có độ phì nhiêu nhiều hơn. Loại đất này không chỉ giữ được các khoáng chất ban đầu mà còn phân hủy một số chất thành các thành phần nhỏ hơn, từ đó làm tăng tính thấm, tăng hiệu quả trao đổi và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây, tăng tỷ lệ nảy mầm của hạt từ 20% đến 30%. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí khoa học "Nature" vào ngày 11 tháng 10 năm nay.
Các nhà nghiên cứu ước tính rằng phương pháp HET giúp làm sạch đất có thể xử lý khoảng 1 tấn đất mỗi ngày trong tương lai và có thể làm sạch đất mà không cần di chuyển, giúp giảm chi phí vận chuyển một cách hiệu quả.
Tuy nhiên, họ nói rằng hiệu quả cải tạo đất sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ sâu và độ ẩm của đất. Ngoài ra, một số vùng đất có hàm lượng nước cao cần được khử nước trước khi tiến hành làm sạch đất bằng phương pháp này.
Mine Ucak-Astarlioglu, một nhà hóa học tại ERDC, nói với Phòng tin tức Đại học Rice: “Các công nghệ xử lý đất trước đây thường chỉ nhắm vào một hoặc hai kim loại nặng cùng một lúc và hiệu quả xử lý không tốt. Phương pháp HET hiện tại không chỉ rất nhanh và không cần nước mà còn có thể xử lý nhiều loại chất ô nhiễm trong đất, đồng thời có thể thu hồi các kim loại chủ chốt từ chất thải và loại bỏ kim loại nặng trong đất. Đây là một giải pháp hàng đầu rất hứa hẹn cho công nghệ xử lý chất ô nhiễm".
Nhà khoa học vật lý cấp cao của ERDC, Chris Griggs, cho rằng đất bị ô nhiễm hiện nay cần phải được đào lên từ các khu vực đông dân cư và vận chuyển đến nơi khác hoặc xử lý tại chỗ để ngăn chặn sự lây lan liên tục của các chất ô nhiễm độc hại. Phương pháp này khả thi đối với các chất gây ô nhiễm cố định, nhưng sẽ có vấn đề đối với những chất ô nhiễm có thể di chuyển, và các chất gây ô nhiễm này cuối cùng sẽ xâm nhập vào cơ thể động vật và thực vật. Vì vậy, công nghệ HET có lợi ích rất lớn trong việc tái tạo đất và khôi phục lại trạng thái ban đầu.
Ngoài ra, James Tour, giáo sư hóa học, khoa học vật liệu và kỹ thuật nano tại Đại học Rice, cho biết: “Thật ngạc nhiên, trong quá trình đất bị sốc điện, đất không bị hư hại và cây trồng lại ưa thích loại đất này hơn, bởi vì đất đang chuyển động nhiệt giúp giải phóng khoáng chất của nó”.
Theo Liên Thư Hoa- Epoch Times tiếng Trung
Khả Vy biên dịch
