هوای شهری و صنعتی معمولاً شامل گازهای آلاینده ناشی از وسایل نقلیه و سوختهای فسیلی مانند مازوت در نیروگاهها است. این گازها شامل مونوکسید کربن (CO)، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، دیاکسید گوگرد (SO₂) و ترکیبات آلی فرار (VOCs) هستند که میتوانند برای سلامت انسان و محیط زیست بسیار مضر باشند. وقتی چنین هوایی از داخل پلاسمای الکترونی عبور میکند، یونها و رادیکالهای بسیار فعال موجود در پلاسما با این گازها واکنش میدهند. این واکنشها باعث تجزیه مولکولهای آلاینده به ترکیبات بیضررتر مانند آب، دیاکسیدکربن و نیتروژن میشوند — یعنی آلایندههای خطرناک کاهش مییابند یا بیاثر میشوند.
مطالعات علمی نشان دادهاند که پلاسما غیرگرم میتواند بین ۷۰٪ تا ۹۰٪ بسیاری از آلایندههای گازی ناشی از سوختهای فسیلی را کاهش دهد [1]. درصد اثر بخشی به نوع گاز، غلظت، دبی هوا و زمان تماس با پلاسما بستگی دارد. گازهای سبک مانند CO و VOCها معمولاً سریعتر تجزیه میشوند، در حالی که گازهای سنگینتر مثل SO₂ و NOx نیاز به زمان تماس بیشتری دارند [2][3].
در آزمایشها، جریان هوای حاوی آلایندههای حاصل از وسایل نقلیه و سوخت مازوت از داخل راکتور پلاسما عبور داده شد و بیش از ۷۰٪ تا ۹۰٪ آلایندهها کاهش یافتند. این اثر عمدتاً به دلیل واکنش مستقیم رادیکالهای اکسیژن و نیتروژن با مولکولهای آلاینده و شکستن پیوندهای شیمیایی آنهاست [4].
در نتیجه، پلاسمای الکترونی میتواند یک روش مؤثر برای کاهش آلایندههای گازی شهری و صنعتی باشد؛ تقریباً همه گازهای خطرناک پس از عبور از ناحیه پلاسما تا حد زیادی تجزیه شده و اثر مضر آنها کاهش مییابد. دلیل اصلی این عملکرد، واکنش سریع و مؤثر یونها و رادیکالهای فعال پلاسما با مولکولهای آلاینده است.
[1] Locke, B.R., et al., “Plasma-based removal of vehicular and industrial gaseous pollutants”, Environmental Science & Technology, 2010.
[2] Fridman, A., et al., “Cold plasma chemistry for air pollution control”, Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2005.
[3] Laroussi, M., “Non-thermal plasma applications for gas-phase pollution mitigation”, Journal of Physics D: Applied Physics, 2002.
[4] Chen, G., et al., “Dielectric barrier discharge plasma for reduction of NOx, SO2 and VOCs from combustion gases”, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2018.
