Die Dekontaminierung von kontaminiertem Boden ist ein schwieriger Prozess, der häufig das Ausgraben und Transportieren des Bodens zu einer externen Sanierungsanlage erfordert. Doch nun haben Wissenschaftler eine umweltfreundliche Methode entwickelt, den Boden vor Ort zu behandeln – indem sie ihn mit Strom schocken. Die als Hochtemperatur-Elektrothermieverfahren (HET) bezeichnete Technologie wurde von Wissenschaftlern der Rice University in Houston und des Engineer Research and Development Center (ERDC) der US-Armee unter der Leitung von Rice-Professor James Tull entwickelt.

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Zunächst werden vor Ort kohlenstoffreiche leitfähige Materialien wie Pflanzenkohle in den kontaminierten Boden eingemischt. Pflanzenkohle ist eine ungiftige, kohleähnliche Substanz, die durch einen Prozess namens Pyrolyse hergestellt wird, bei dem Hitze zum Abbau organischer Stoffe unter Abwesenheit von Sauerstoff verwendet wird.

Anschließend wird mithilfe eines von Rice entwickelten Verfahrens namens Blitz-Joule-Erhitzung ein elektrischer Strom schnell durch die Erde/Pflanzenkohle-Mischung geleitet und auf Temperaturen von 1.000 bis 3.000 °C (1.832 bis 5.432 °F) erhitzt.

Hohe Temperaturen wandeln organische Schadstoffe wie Pestizide und Rohöl in ungiftige Mineralien wie Graphit um. Gleichzeitig kann es auch verschiedene Schwermetalle (wie Blei, Arsen und Quecksilber) in Dampf umwandeln und über die Extraktionsleitung sammeln. Diese Vielseitigkeit ist ein wichtiger Gesichtspunkt, da die meisten vorhandenen Reparaturtechniken jeweils nur auf ein oder zwei Metalle abzielen können.

Während hohe Temperaturen zunächst einige nützliche Mikroorganismen abtöten können, haben Tests gezeigt, dass Pflanzen in HET-behandelten Böden tatsächlich die Keimrate um 20 bis 30 Prozent steigern. Diese Verbesserung kann auf die Produktion wachstumsfördernder Mineralien während des Sanierungsprozesses sowie auf eine erhöhte Wasserinfiltration aufgrund der Zugabe von Pflanzenkohle zurückzuführen sein.

Die Forscher hoffen, dass das HET-Gerät von einem Traktor durch große Gebiete kontaminierten Bodens gezogen werden könnte, wenn die Technologie weiterentwickelt und für den Einsatz im Feld skaliert wird.

„Diese Methode ist sehr schnell, benötigt kein Wasser und kann ein breites Spektrum an Schadstoffen im Boden behandeln“, sagte ERDC-Forschungschemikerin Mine Ucak-Astarlioglu. „Flash-Joule-Erwärmung ist eine vielversprechende Technologie zur Rückgewinnung kritischer Metalle aus Abfällen und zur Entfernung von Schwermetallen zur Sanierung.“

Ein Artikel über die Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.