Så kan metaller i flygaska kartläggas bättre

En nyckel till att hantera metallers för- och nackdelar i flygaska, är att förstå i vilken kemisk form de förekommer, eftersom det styr både hur lätt de löses ut i miljön och hur de kan extraheras.

Forskarna bakom rapporten Nano-XRF Analysis for Metal Speciation in Ash har använt nanoupplöst röntgenfluorescensmikroskopi (nXRF) som metod för att kartlägga var olika grundämnen finns i askpartiklar med mycket hög detaljrikedom. Tekniken kan användas för att visa vilka grundämnen som ligger nära varandra, vilket kan ge ledtrådar om kemiska bindningar.

– Flygaska är ett komplext material, där många olika grundämnen förekommer samtidigt, ofta i flera kemiska former, och där enskilda partiklar vanligtvis består av blandningar av flera faser. Det innebär att varje datapunkt (pixel) i analysen kan innehålla en blandning av flera olika komponenter, säger Fanny Bergman på Lunds universitet, en av rapportförfattarna

Vilken analysmetod funkar bäst?

Forskarna testade flera olika statistiska metoder för att utvärdera tidigare insamlad nXRF data för förstå hur metaller förekommer i flygaskan, men fann att det troligen krävs en kombination av olika statistiska metoder för att dra maximal nytta av de stora data set som nXRF genererar. Inom projektet utvärderades både manuell selektion utifrån korrelationstrender, klusteranalysmetoder samt olika komponentbaserade metoder. Vissa metoder hade fördelen att tydligt kunna identifiera enklare faser, men hade då i stället problem med komplexa blandningar. Andra metoder visade sig vara användbara för att beskriva trender i stort, men hade svårt att påvisa information om specifika metaller av intresse.

Hur ska branschen tolka resultaten?

För branschen innebär resultaten både en begränsning och en möjlighet. Samtidigt är alla små pusselbitar viktiga för att förstå den komplexa askan.

– Vi har ett stort data set med högupplösta bilder på askpartiklar, inkluderat information om grundämnen som finns i varje pixel. Att analysera dessa ”manuellt” genom visuell inspektion ger ju oss viss information, men för att vi ska kunna utnyttja all information som finns i data setet så krävs mer avancerade statistiska metoder, säger Jenny Rissler på Lunds universitet, en av rapportförfattarna, och lägger till:

– Studien visar att valet av analysmetod har stor betydelse, men också att en kombination av metoder sannolikt är nödvändig för att få en mer komplett bild.

Arbetet fortsätter även efter projektets formella avslut. De senaste testerna med en alternativ metod för matrisfaktorisering visar lovande resultat, och resultaten kommer att publiceras i en vetenskaplig artikel med fri tillgång.

Forskarna pekar också ut behov av mer forskning. De lyfter särskilt fram nya analysmetoder som kan ge resultat som är lättare att tolka. Samtidigt betonar de att man behöver kombinera olika angreppssätt – både breda analyser av mönster och mer riktade studier av enskilda ämnen.

– Den kanske största utmaningen framöver är att överbrygga gapet mellan avancerad dataanalys och faktisk kemi, att gå från mönster i data till konkreta kemiska former, säger Fanny Bergman.