"Ich gebe zu, es hört sich verrückt an", sagt Michael Wong über seine Idee, Gold zur Beseitigung von Giftmüll zu verwenden. Wong plant, Gold mit Palladium - einem noch edeleren Metall - zu kombinieren, um verschmutztes Grundwasser unter Müllhalden, kontaminierten Fabriken und Militärstandorten zu behandeln. "Es funktioniert nicht nur schneller [als die derzeitigen Methoden], sondern hundertmal schneller", sagt Wong, "und ich wette, es wird auch billiger."
Verwandte Inhalte
- Nehmen Sie an der Diskussion teil
- Junge Innovatoren in Kunst und Wissenschaft
- Das letzte Wort
Ein goldenes Waschmittel? Hier ist Wongs Trick: Er erschafft Nanopartikel aus Gold. In seinem Bereich wird das Arbeitsprodukt nicht in Karat, sondern in Atomen gemessen. Ein Fingerhut kaffeefarbener Lösung enthält 100 Billionen Goldkugeln mit einer Breite von jeweils nur 15 Atomen oder etwa der Breite eines Virus. Auf jede goldene Nanosphäre staubten Wong und sein Team einen Schuss Palladiumatome. Stellen Sie sich eine unendlich kleine Eiskugel vor, die mit Streuseln übersät ist.
Der 35-jährige Caltech- und MIT-Absolvent sagte, er habe bis vor drei Jahren nicht viel über Giftmüll nachgedacht, als einer seiner Kollegen an der Rice University (wo er kürzlich Professor für Chemieingenieurwesen ist) zu ihm kam und sagte: " Ich habe ein Problem, "was bedeutet, dass es interessant ist, daran zu arbeiten.
Das Problem betraf das mutmaßliche Karzinogen Trichlorethen (TCE), "eines der allgegenwärtigsten Schadstoffe", sagt Wong, und "ein wirklich böses Molekül". Das klare, süß riechende Lösungsmittel wird seit Jahrzehnten zum Entfetten von Metallteilen in Fabriken und staatlichen Einrichtungen verwendet. "Es ist überall", fügt Wong hinzu. "Wir haben TCE in unseren eigenen Labors verwendet." Die Montagewerke der NASA und einige der modernsten Forschungslabors des Landes sind damit kontaminiert. Die Environmental Protection Agency gibt an, dass 60 Prozent der Superfund-Aufräumstätten TCE beherbergen. Das Verteidigungsministerium gibt an, dass 1.400 seiner Einrichtungen dies tun. Die geschätzten Aufräumkosten betragen allein für die Verteidigungsstandorte 5 Milliarden US-Dollar.
TCE verweilt wie ein schlechter Hausgast, besonders wenn er unachtsam behandelt wird. Es reichert sich im Boden an und kann im Grundwasser jahrelang bestehen bleiben. In einem Bericht des vergangenen Jahres stellte der National Research Council fest, dass TCE eine potenzielle Ursache für Nierenkrebs ist. Es ist auch mit Leberproblemen, Autoimmunerkrankungen und neurologischen Funktionsstörungen verbunden.
Gegenwärtig besteht die häufigste Methode zur Entfernung von TCE aus dem Grundwasser darin, "zu pumpen und zu behandeln", sagt Wong. Das Wasser wird aus dem Boden gepumpt und durch einen Filter aus Aktivkohle geleitet. ("Betrachten Sie es als einen großen Brita-Wasserfilter", sagt er.) Die Kohlenstoffkörner saugen TCE wie einen Schwamm auf, aber der Prozess hinterlässt TCE-beladene Filter, die gelagert oder verbrannt werden müssen. "Also hast du nichts wirklich losgeworden", sagt Wong. "Sie haben es gerade von einem Ort zum anderen gebracht."
Hier kommt Wong ins Spiel. Er begann darüber nachzudenken, Nanopartikel als Katalysator zu verwenden, um mit dem TCE zu reagieren und es in das zu zerlegen, was er "glückliche Nebenprodukte" nennt.
Aus der wissenschaftlichen Literatur wusste Wong, dass Palladium bei der Dekonstruktion von TCE vielversprechend gewesen war. "Palladium funktioniert gut, aber es hat nicht hart genug funktioniert", sagt Wong. Also versuchten er und sein Team es
verschiedene Rezepte, und nach sechs Monaten erreichte ein Eureka-Moment, als sie einen Palladium-bedeckten Kern aus Goldatomen bildeten.
"Wir haben es anfangs nicht geglaubt, weil die Gold-Palladium-Nanopartikel so viel effizienter waren - wie hundertmal effizienter", sagt er. "Sie sehen, Gold selbst tut TCE nichts an." Aber an der Schnittstelle zwischen Gold, Palladium und TCE passiert etwas sehr Interessantes.
Und was ist das? "Wir wissen es nicht!" sagt Wong. "Wir verstehen die Chemie nicht. Aber wir verstehen sie nicht gut ." Das heißt, er glaubt, dass sein Team es bald herausfinden wird. "Unser Katalysator macht etwas wirklich doof."
Es mag doof sein, aber Wongs Nanodetergens zerlegt TCE in relativ harmlose Ethan- und Chloridsalze. Er und sein Team arbeiten jetzt mit Ingenieuren zusammen, um einen Reaktor von realer Größe zu bauen, mit dem die Nanopartikel an einem verschmutzten Ort im Feld getestet werden können. Sie hoffen, TCE in etwa einem Jahr zu schrubben, und dann werden sie sehen, ob sie den kostengünstigen Reiniger haben, den sie suchen.
"Es ist eine sehr schöne Forschung", sagt Galen Stucky, Chemieprofessor an der University of California in Santa Barbara, wo Wong sein Postdoktorat absolvierte. "Mike ist ein sehr kreativer Mann mit guten Einsichten, und was er tut, wird in den nächsten zehn Jahren einen großen Einfluss auf das viel größere Thema Wasser und Wasseraufbereitung haben."
Wong wurde in Quebec City, Quebec, geboren und wuchs in Sacramento, Kalifornien, auf, wo seine Mutter Buchhalterin war und sein Vater ein Restaurant betrieb. Sein Vater besaß auch ein Einkaufszentrum, in dem die chemische Reinigung eines Mieters durch einen chemischen Cousin von TCE kontaminiert wurde. "Mein Vater war ausgeflippt", erinnert sich Wong. "Er wurde bestraft, da er das Einkaufszentrum besaß. Er war rechtlich verantwortlich. Er wurde wirklich [für Zehntausende von Dollar in Geldbußen] in die Knie gezwungen. Also hat mein Vater ein echtes Interesse an meiner Arbeit. Er sagt mir immer wieder: 'Beeil dich, mein Sohn! ' "
William Booth ist ein Reporter der Washington Post mit Sitz in Los Angeles.
