A Plazma Tudományának Jövője
Katharina Stapelmann, a North Carolina Állami Egyetem kutatója, a plazmák különleges képességeit tárgyalja, amelyek képesek megoldani az ipar legnagyobb kihívásait. A plazma, mint az anyag negyedik állapota, egy „rejtett gyémánt”, amely gyakran láthatatlan a közönség számára. A plazmák tudományának fejlődése lehetővé tette a mikroelektronikai fejlődést, amely nélkül nem léteznének a mai okostelefonok és táblagépek.
A plazmák két fő csoportba sorolhatók: hőmérséklet és alacsony hőmérséklet (nem termikus). A kutatók világszerte dolgoznak azon, hogy a plazmák tudományát és mérnöki alkalmazásait kihasználva kezeljék a környezeti kihívásokat, mint például a nitrogén-körforgás kezelését. Az alacsony hőmérsékletű plazmák különösen ígéretesek a mezőgazdaságban, ahol képesek nitrogén alapú műtrágyák előállítására, csökkentve annak környezeti hatását.
A plazma mezőgazdasága új lehetőségeket kínál a fenntartható műtrágyagyártásra. Jelenleg a legtöbb nitrogén műtrágya a Haber-Bosch folyamat segítségével készül, amely magas hőmérsékletet és nyomást igényel. Az alacsony hőmérsékletű plazmák segítségével viszont elektromos kisüléseket hozhatunk létre, amelyek a levegő nitrogénjét hozzáférhetőbb formába alakítják a növények számára.
Az alacsony hőmérsékletű plazmák alkalmazásának egyik legérdekesebb aspektusa, hogy a plazma által kezelt víz nemcsak nitrogén forrást biztosít, hanem fertőtlenítő hatással is bír, amely segít a növények egészségének megőrzésében. A plazmázott víz különböző reaktív vegyületeket tartalmaz, amelyek jótékony hatással lehetnek a növekedésre és a stressztűrésre.
Az egyik legnagyobb kihívás, amellyel a plazma tudománya szembesül, a PFAS (per- és poli-fluoralkil anyagok) eltávolítása a szennyvízből. Ezek az anyagok nehezen lebomlanak, és komoly környezeti problémákat okoznak. A plazma tudománya ígéretes alternatívát kínál a PFAS eltávolítására, különösen az alacsony hőmérsékletű plazma kezelések révén, amelyek képesek a víz tisztítására anélkül, hogy újabb szennyeződéseket generálnának.
A plazma tudománya tehát nemcsak az ipar különböző területeit célozza meg, hanem a mezőgazdaságot és a környezetvédelmet is. Ahogy a technológia fejlődik, a plazmák szerepe egyre fontosabbá válik a 21. századi mérnöki teljesítményekben.
Érdekesség: A plazma tudományának alkalmazásai között megtalálható a rák kezelése is, ahol bizonyos plazmaformák képesek csökkenteni a daganatok méretét laboratóriumi körülmények között.
Források: Ranieri P, Sponsel N, Kizer J, Rojas-Pierce M, Hernández R, Gatiboni L, Grunden A és Stapelmann K 2021; Robinson C és Stapelmann K 2024; Eyde H S 1909; Stapelmann K 2021; Pillai N, Sponsel N L, Mast J T, Kushner M J, Bolotnov I A és Stapelmann K 2022; Sponsel N L, Gershman S, Herrera Quesada M J, Mast J T és Stapelmann K 2022; Panieri E, Baralić K, Djukic-Cosic D, Djordjevic A B és Saso L 2022; Blotevogel J, Thagard S M és Mahendra S 2023.
