Sot är en av de mest skadliga luftföroreningarna. Det bildas vid ofullständig förbränning från exempelvis transporter, biomassaförbränning och avfallsförbränning, och påverkar både människors hälsa och klimatet. Trots det är många aspekter av hur sot bildas och förändras under sin livstid i atmosfären fortfarande dåligt förstådda.
Nu har Kim Cuong Le, universitetslektor vid Lunds universitet, tilldelats det prestigefyllda ERC Starting Grant på 1,9 miljoner euro för att studera sot från dess bildning till dess omvandling i atmosfären. Det femåriga projektet AEROSOL: Advanced Laser- and X-ray Diagnostics of Soot: From Formation to Atmospheric Life syftar till att utveckla nya verktyg som gör det möjligt att studera sotpartiklar med en detaljnivå som tidigare inte varit möjlig.
– Sot har en mycket komplex nanostruktur, och många av de processer som styr dess bildning i förbränning och åldrande i atmosfären är fortfarande inte fullt förstådda. Genom att utveckla och använda avancerade optiska mätmetoder hoppas vi kunna få ny kunskap som förbättrar förståelsen för sotets miljö- och klimatpåverkan och bidrar till mer träffsäkra klimatmodeller, säger Kim Cuong Le.
Att studera sot i realtid
En av de största utmaningarna inom sotforskning är bristen på instrument som kan mäta och karakterisera sotpartiklar medan de fortfarande är svävande i luften. Dagens metoder saknar ofta den känslighet och upplösning som krävs för att fånga de snabba förändringar som sker efter att partiklarna har släppts ut.
För att möta denna utmaning kombinerar projektet avancerad laserbaserad diagnostik, röntgenteknik och datamodellering. Forskarna kommer att genomföra experiment både i laboratoriemiljö och ute i fält för att följa sotpartiklar när de bildas och förändras under olika miljöförhållanden.
Projektet bygger vidare på diagnostiska metoder som utvecklats vid Lunds universitet och samlar expertis inom förbränningsfysik, aerosolforskning och klimatmodellering. Genom att koppla samman experimentella observationer med modellering vill AEROSOL skapa en mer heltäckande bild av hur förändringar i sotets struktur och egenskaper påverkar dess beteende och klimatpåverkan.
Från lokala utsläpp till global klimatpåverkan
Sot betraktas som en av de största osäkerhetsfaktorerna i klimatprognoser. När partiklarna rör sig genom atmosfären påverkas de av temperatur, luftfuktighet och interaktioner med andra ämnen. Dessa förändringar påverkar hur sot absorberar solljus, samverkar med moln och påverkar jordens strålningsbalans.
Projektet kommer att undersöka utsläpp från en rad olika källor, bland annat transporter, biomassaförbränning, avfallsförbränning och hållbara bränslen. De data som samlas in ska användas för att förbättra modeller för sotbildning, atmosfäriskt åldrande och klimatpåverkan.
– Projektet kommer inte bara att hjälpa oss att bättre förstå hur sot bildas och förändras i atmosfären, utan också ge värdefulla data som kan förbättra klimat- och luftkvalitetsmodeller. Förhoppningsvis kan det minska några av de osäkerheter som finns i dag, säger Kim Cuong Le.
Internationella samarbeten
Projektet omfattar fältstudier vid Hyltemossa forskningsstation i södra Sverige och i Vietnam, i samarbete med lokala och internationella forskningspartners. Tillsammans erbjuder dessa platser vitt skilda atmosfäriska miljöer, från relativt ren bakgrundsluft i södra Sverige till mer förorenade stadsmiljöer i Sydostasien.
– Genom att studera sot under olika verkliga förhållanden kan vi överbrygga gapet mellan kontrollerade laboratorieexperiment och observationer i atmosfären, säger Kim Cuong Le.
Projektet innefattar även samarbete med experter på sotmodellering i Italien, som ska bidra till att integrera experimentella observationer i modeller för sotbildning och atmosfärisk utveckling.
Forskare från Avdelningen för förbränningsfysik vid Fysiska institutionen, profilområdet Aerosoler vid LTH, MAX IV och flera universitet i Sydostasien kommer att medverka i projektet.
En ny forskningsinriktning
Ett ERC Starting Grant ger forskare frihet och resurser att bedriva ambitiös och riskfylld forskning under en längre tidsperiod.
– Genom anslaget får jag möjlighet att samla kompetens inom optisk diagnostik, förbränning, aerosolforskning och klimatmodellering för att undersöka frågor som skulle vara svåra att hantera inom ramen för ett mindre projekt. Det ger mig också möjlighet att bygga upp en tvärvetenskaplig forskargrupp och utveckla en ny forskningsinriktning som förenar grundläggande sotforskning med atmosfärs- och klimatforskning, säger Kim Cuong Le.
Projektets betydelse kan sträcka sig långt utanför sotforskningen. De nya diagnostiska metoder som utvecklas inom AEROSOL kan även ge nya möjligheter att upptäcka, följa och karakterisera andra luftburna föroreningar och konstruerade nanopartiklar, vilket kan öppna dörrar för framtida forskning inom aerosolvetenskap, förbränningsforskning och materialvetenskap.
Fakta: ERC Starting Grant
Forskare: Kim Cuong Le, universitetslektor, Lunds universitet
Projekt: AEROSOL: Advanced Laser- and X-ray Diagnostics of Soot: From Formation to Atmospheric Life
Finansiering: 1 899 218 euro
Projekttid: 60 månader (fem år)
Finansiär: Europeiska forskningsrådet (ERC)