بسیاری از روش‌های امروزی تصفیه‌ی آب بر استفاده از فیلترها و مواد شمیایی متکی هستند که باید به طور مرتب مورد بازبینی قرار گیرند. با این حال، میلیون‌ها نفر در مناطقی از دنیا زندگی می‌کنند که دسترسی محدودی به این مواد و تجهیزات دارند؛ این چالش باعث شده محققان و جامعه‌ی علمی با استفاده از فناوری پلاسما به دنبال راهی جدید برای تصفیه آب باشند. گرچه بسیاری از رویکردهای مبتنی بر پلاسما در فرآیند تصفیه آب پر هزینه هستند، اما دسته‌ی جدیدی از دستگاه‌های پلاسمایی می‌توانند این روند را تغییر دهند.
محققان دانشگاه آلاباما در هانتسویل (University of Alabama in Huntsville, UAH)، نوع جدیدی از مولد پلاسما را برای تصفیه‌ی آب توسعه داده‌اند که از طریق سیگنال‌های پالسی ولتاژ باعث یونیزاسیون گاز در فشار اتمسفری می‌شود و محصولات جانبی مفیدی مانند رادیکال‌های هیدروکسیل را تولید می‌کند. این رادیکال‌ها منجر به وقوع مجموعه‌ای از واکنش‌ها شده که در نهایت باعث تصفیه آب می‌شوند.
در این سیستم همانطور که به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است با تزریق یک گاز محرک به داخل لوله و یونیزه شده آن، جت پلاسما شکل می‌گیرد. گونه‌های موجود در پلاسما (الکترون‌ها) با ملکول‌های آب واکنش داده و منجر به تولید رادیکال‌های هیدروکسیل می‌شوند و به دنبال آن فرآیند تصفیه انجام می‌شود.
شماتیک سیستم پلاسمای اتمسفری طراحی شده برای انجام فرآیند تصفیه آب
Ryan Gott دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا در UAH گفت: ”ما به دنبال راه‌هایی برای تسریع فرآیند تصفیه آب هستیم. اگر این فرضیه علمی بتواند در دنیای واقعی توسعه یابد و عملی شود، در آن صورت قادر خواهیم بود با هزینه‌هایی به مراتب پایین‌تر از روش‌های فعلی، آب را تصفیه کنیم“.
در حالی که اصطلاح پلاسما باعث نقش بستن تصاویری از جت‌های پرحرارت خورشیدی در حال سیر در فضا در ذهن می‌شود، بیشتر رویکردهای تصفیه آب مبتنی بر پلاسما به واسطه توانایی پلاسما در تولید رادیکال‌های آزاد بازفعال است که باعث بی اثر کردن بسیاری از ترکیبات موجود در آب می‌شود.
پلاسما و واکنش‌های شیمیایی منتج از آن باعث آزاد سازی انرژی و گونه‌های شیمیایی می‌شوند که حتی می‌توانند باکترهای مقاوم میکروسیستین (tough microcystin bacteria) را از بین ببرند. میکروسیستیس یکی از جلبک‌های سبز آبی (سیانوباکتر) می‌باشد که فاقد هسته و غشا هسته می‌باشد و شامل صدها سلول کروی است که همه درون یک غلاف موسیلاژی قرار گرفته‌اند و به دلیل وجود واکوئل‌های گازی بر روی سطح شناور می‌شوند. این میکروارگانیسم‌ها به واسطه تولید سمی به نام میکروسیستین زندگی آبزیان و نیز مصرف کنندگان آنها را به مخاطره می‌اندازند.
طبق گفته‌های Gott پالس‌های ایجاد شده آنقدر سریع هستند که تغییری در دمای آب ایجاد نمی‌کنند، تا جایی که حتی لمس جت پلاسمای ایجاد شده با دست امکانپذیر است.
بر خلاف تصفیه کننده‌های رایج که تحت عنوان تصفیه‌کننده‌های پلاسمای تولید کننده ازون از آنها یاد می‌شود، دستگاه جدید متکی بر تولید رادیکال‌های هیدروکسیل است. خوشبختانه این روش برخی از موانع و مشکلاتی (مصرف انرژی بالا، و چالش‌های حفظ گرمای اضافی تحت کنترل) که استفاده از تصفیه‌کننده‌های پلاسمای تولید کننده ازون را محدود کرده را مرتفع کرده است.
محققان UAH با استفاده از طیف‌سنجی گسیل نوری (optical emission spectroscopy) توانسته‌اند تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل ولتاژ کاری، نرخ جریان گاز و ... را بر نحوه تغییر میزان رادیکال‌های هیدروکسیل تولید شده را بررسی کنند. برای مثال به نظر می‌رسد افزایش ولتاژ و فرکانس پالس به ترتیب بیشترین تأثیر را بر میزان خروجی داشته باشند.
طبق گفته Gott این تیم تحقیقاتی امیدوار است بعد از درک بهتر مکانیزم فعل و انفعال بین پلاسما و آب، دستگاه را برای کاربردهای موردی مقیاس پذیر کنند. هدف نهایی نیز توسعه دستگاهی است که بتواند تولید انبوه شود و در مناطقی که بیشترین نیاز را دارند توزیع شود.
