等離子體被認為是物質的第四種狀態，是科學教育和研究的主要內容。它本質上是過熱或電離的物質，其中電子從原子中被撕掉並留下帶正電的原子核。等離子體構成了可見宇宙中的大部分物質。維持地球上生命的太陽本質上就是一個巨大的等離子體球。
在地球上，自然發生的等離子體的最好例子是兩極周圍的極光。在工業方面，等離子體最常見的用途是用於燈泡、霓虹燈和電視，但它在推動科學發展方面有着更大的發展前景。研究人員正在將等離子體用於火箭推進、遏制生物危害、醫療治療和製造計算機芯片等應用。
令人驚訝的是，等離子體的應用還有環境的一面–業污染的災難性影響已經不是什麼秘密，地球已經發生了無法修復的變化，但將等離子體應用於我們管理廢物的方式可以產生有希望的結果。根據發表在《Journal of Physics》上的一項研究，最好的方法是將等離子體用於燃燒廢物的工廠進行處理。
為什麼我們需要傳統焚燒爐的替代品？
最常見的固體廢物處理方法之一就是使用焚燒爐，它基本上是焚燒城市和醫療廢物以減少其毒性潛力並防止它們傷害環境。焚燒爐在世界各地被廣泛使用，在這個過程中產生的能源也是令人垂涎的。儘管如此，存在一些跟焚燒有關的嚴重健康問題。同樣，在焚燒爐中發生的燃燒也會產生有害的化學物質如硫和氮的氧化物、二惡英、呋喃、鉛汞和氯化有機化合物等等。
在涉及到燃燒溫度和壓力等變量時，焚燒爐的操作需要高度謹慎和精確以確保它們不會產生有害的化學品，這些化學品是部分燃燒的副產品。為了消除這種影響，需要像靜電除塵器、濕式洗滌器、乾式吸附劑注射等類似的資源來安全處理過程中產生的各種化學品，然而它們並不便宜。再加上缺乏技術專長，這些可能是發展中國家安全運行垃圾焚燒廠的巨大障礙。
研究表明，垃圾焚燒可能導致健康問題，如癌症、呼吸系統問題、先天性畸形、神經系統不正常、荷爾蒙不正常和流產等健康問題。此外，它們會進一步加劇環境問題如水體酸化和全球變暖，更不用說對臭氧層的化學影響、引發富營養化併產生光化學煙霧。
等離子體用於垃圾焚燒的好處
等離子體的一個關鍵優勢是，相對較小的體積就能產生極高的熱能，從而用於分解廢物材料。簡而言之，等離子體提供了一種極其有效的廢物處理方法。在測試中，該團隊對粉碎的木材進行了氣化，在低流速下運行的等離子體火炬將木材完全變成了通常被稱為合成氣的氫氣和一氧化碳的混合物。
研究論文稱：“這個過程可以作為一種能量儲存，即電能被轉化為等離子體能量，然後作為所生產的合成氣的化學能量儲存。然而使用等離子體處理廢物的最大優勢是它能導致廢物材料的完全分解，這意味着所有的有機化合物因為高溫而被分解成氣態形式。
這是一個巨大的優勢，眾所周知，焚燒爐中的廢物不完全燃燒會產生危險物質。此外，跟焚燒爐中發生的燃燒不同，涉及等離子體的地方不需要氧氣廠。另一個優點是，通過改變產生等離子體火炬的氣態材料的成分，等離子體產生的溫度範圍可以很容易地改變，這取決於被輸入的廢物材料。
解決熱問題
研究人員們會認為，只有當等離子體在幾千開爾文的範圍內產生高溫時它才能被用作固體廢物處理的有效方法。但等離子體也有非熱的一面，可以同樣有效。非熱等離子體也被稱為冷等離子體，它可以在跟室溫相同的範圍內運行，從而確保產生和維持等離子體狀態的能量攝入量要低得多。到目前為止，科學家們已經嘗試了多種創造非熱等離子體的方法，如發射電子束、採用介質屏障放電和使用脈衝電暈放電。
無論採用何種生成方法，非熱等離子體都被認為是去除氮氧化物的有效方法，眾所周知，氮氧化物是酸雨的關鍵原因。此外，當跟金屬催化系統一起使用時，冷等離子體通過將其轉化為二氧化碳和水蒸氣在擺脫揮發性有機化合物方面也相當有效。
另一個主要優勢是，所有的廢物分解可以在大氣溫度下發生，這意味着不需要專門的密封室也不需要花費額外的能量來維持高壓條件。此外，通過簡單地改變非熱等離子體的化學性質，它可以用相對較少的努力和資源來處理各種各樣的廢物材料。
超越廢物焚燒
等離子體支持的廢物管理的主要副產品是合成氣和一種由金屬和其他無機材料組成的岩石狀固體材料，看起來有點像玻璃碎片。後者可以作為建築材料的填充物。另外，它的晶體結構可以防止它所持有的任何化學物質滲入土壤並污染它。至於廢物中的金屬部分，它們會滲入類似玻璃的硅質下面，隨後可以被提取和回收。
這項技術已經在日本使用，根據《紐約時報》發表的一篇文章，截至2012年，價值數億美元的項目已經在美國本土獲得綠燈。根據2015年CNBC的報道，一家名為Advanced Plasma Power的公司已經開發出一種名為Gasplasma的方法–氣體處理和等離子體焚燒的混合體，它可以產生有價值的合成氣和一種名為Plasmarok的固體副產品–可用作建築材料。
基於等離子體的設備的研究也正在進行中，該設備可以重新安排車輛中碳氫化合物燃料的化學成分從而減少由此產生的廢氣污染。等離子體驅動的裝置可用於處理化學品泄漏也可作為有效的污染探測器部署。在水污染方面，由於低壓等離子體電弧產生的紫外線的殺菌特性，低功率的便攜式等離子體設備已經被證明可以有效地對池塘和河流等天然水庫的水進行消毒。