Acelerador de electrões compacto para tratamento de água contaminada com PFAS
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Os chamados químicos eternos ou compostos pFAS são um problema ambiental crescente. Uma abordagem inovadora para tratar a água e o solo contaminados com PFAS vem agora da física dos aceleradores: os electrões de alta energia podem decompor as moléculas de PFAS em componentes inofensivos através de um processo chamado radiólise. Um estudo recente publicado na PLOS One mostra que um acelerador desenvolvido no HZB, baseado num fotoinjector SRF, pode fornecer o feixe de electrões necessário.
Os compostos PFAS podem agora ser detectados em muitos locais do nosso ambiente. Estes químicos sintéticos acumulam-se na água e no solo, a partir dos quais entram na cadeia alimentar. Devido às suas ligações carbono-flúor extremamente estáveis, dificilmente são degradados por processos naturais. Alguns PFAS são considerados nocivos para a saúde. Por exemplo, a área em redor do antigo aeroporto de Tegel está fortemente contaminada com PFAS, que entraram no solo e nas águas subterrâneas em resultado de anteriores exercícios de combate a incêndios.
Electrões de alta energia contra PFAS
A física dos aceleradores oferece agora uma nova abordagem para resolver este problema: os electrões de alta energia podem decompor as moléculas de PFAS em componentes inofensivos através de um processo chamado radiólise. Num estudo de viabilidade, uma equipa liderada pelo Prof . Dr. Thorsten Kamps demonstrou que um acelerador desenvolvido no HZB com base num fotoinjector SRF pode emitir o feixe de electrões necessário para este fim. Este feixe de electrões deve ter uma energia específica e uma potência média elevada. Um fotoinjector SRF é um novo conceito de acelerador que utiliza uma cavidade supercondutora de radiofrequência com campos electromagnéticos de alta frequência para acelerar electrões. Uma vez que o campo de aceleração pode estar sempre ligado, é possível gerar uma potência média elevada do feixe, tal como exigido pelo tratamento da água por feixe de electrões.
O conceito de fotoinjector SHF é altamente flexível e perfeitamente adequado para o desenvolvimento futuro do tratamento de águas com PFAS baseado em aceleradores. Isto permite-nos descobrir quais os parâmetros do feixe que optimizam o rendimento químico de compostos PFAS específicos", afirma Tasha Spohr, autora principal do estudo.
Alternativa competitiva para o tratamento de PFAS
No estudo de caso, a equipa comparou o sistema de filtragem atualmente utilizado para a remoção de PFAS no antigo aeroporto TXL com o conceito de acelerador proposto. Em termos de custos de funcionamento, poderemos ser competitivos em relação à tecnologia convencional nos próximos anos", afirma Kamps. Demonstramos que a física dos aceleradores não é apenas uma ferramenta para a investigação fundamental, mas pode também fornecer novas tecnologias para resolver problemas sociais urgentes".
Acelerador compacto numa caixa
A visão para esta tecnologia é um acelerador de electrões compacto que cabe num contentor. Este poderia ser utilizado em pontos críticos de contaminação - como o antigo aeroporto Tegel de Berlim - a custos potencialmente mais baixos e com menos esforço do que a tecnologia de remediação convencional que utiliza sistemas de filtragem. Embora ainda seja necessário trabalho de desenvolvimento antes da implementação prática, o estudo mostra que o fotoinjector SRF é uma plataforma adequada para otimizar sistematicamente os benefícios, a eficiência e os custos de tais sistemas.
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