Já se passaram 30 anos desde que um projeto piloto no condado de Miami-Dade descobriu que explodir águas residuais com elétrons poderia limpá-las, removendo todos os tipos de coisas desagradáveis, de microorganismos a produtos químicos agressivos.

Tudo o que era necessário era algum intrépido cientista ou engenheiro para criar um acelerador que fosse eficaz em termos de custos, compacto e fácil de usar o suficiente para limpar águas residuais em escala industrial.

O mundo ainda está esperando por isso.

Muitos países têm avançado no uso de aceleradores para remediação ambiental - remoção de corantes tóxicos de águas residuais em uma fábrica têxtil na Coréia do Sul, por exemplo, ou dióxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio de gases de combustão em uma usina na Polônia. Mas esses dispositivos ainda são muito grandes e não confiáveis. Neste país, estudos e demonstrações de tecnologia continuam, mas estão fazendo um progresso incremental.

Os físicos do Laboratório Jefferson estão trabalhando em dois projetos que esperam poder mudar isso.

Fay Hannon está sonhando com um baixo consumo de energia, acelerador portátil para limpeza ambiental, enquanto Gianluigi "Gigi" Ciovati está descobrindo como usar um resfriador criogênico comercial para estabilizar um acelerador mais poderoso que ele está projetando.

"Eu pertenço a uma geração em que a proteção ambiental realmente pesa em sua mente, "disse Hannon." Neste caso, tratamento de águas residuais não é minha especialidade, mas fornecer o recurso que pode fazer isso é. "

Originalmente da Inglaterra, Hannon se considera uma engenheira elétrica que virou física. Ela está no Jefferson Lab há 15 anos, trabalhando em uma série de projetos.

"Sempre me interessei em que as coisas funcionassem bem e ordenadamente e em ser capaz de prever isso, " ela disse.

Agora ela está tentando projetar um bom, acelerador limpo e previsível.

"É o poder da tomada, o que você está puxando da grade para operar isso, e quanta dose você obtém com isso - esse é o verdadeiro passo à frente que estamos tentando dar, "Hannon disse.

Charles Bott, diretor de tecnologia e pesquisa de água no distrito de saneamento de Hampton Roads, tomou conhecimento. Alguns anos atrás, Bott estava fazendo uma apresentação no laboratório e soube do trabalho de Hannon e Ciovati. Bott estava familiarizado com várias demonstrações e estudos ao longo dos anos usando feixes de elétrons para limpar águas residuais, mas os dispositivos sempre foram muito grandes e caros.

Então, o HRSD assinou contrato para fazer consultoria sobre o projeto de Hannon, e Bott diz que está animado com a parceria e "cautelosamente otimista" quanto ao potencial.

"Eu acho que é importante notar que, Na minha opinião, isso nunca será competitivo com nossas tecnologias existentes para tratamento de água e esgoto, "disse Bott." É ir atrás de alguns contaminantes muito específicos que são difíceis de lidar com os nossos processos e tecnologias existentes. "

Um acelerador provavelmente aumentaria - não substituiria - os tratamentos atuais, que encadeiam "vários elementos físicos, processos de tratamento químico e biológico da maneira que for necessária para atender a um conjunto de objetivos de tratamento com o menor custo, " ele disse.

Os feixes de elétrons funcionam quebrando as moléculas de água em partículas menores carregadas que podem quebrar efetivamente a maioria dos contaminantes.

Um alvo possível, Bott disse, seria 1, 4-dioxano, um produto químico industrial encontrado em desodorantes, shampoos, cosméticos, tintas, graxas, anticongelante e fluidos usados ​​para descongelar aviões. Outro seria PFAS, ou substâncias per- e polifluoroalquil, encontrados em bens de consumo comuns, como utensílios de cozinha, embalagens de alimentos e repelentes de manchas, bem como espumas de combate a incêndios.

A água potável pode ser uma fonte de PFAS, o que torna o tratamento eficaz da água um imperativo ainda maior:A EPA diz que os PFAS foram encontrados no sangue de quase todas as pessoas que foram testadas para eles.

A irradiação por feixe de elétrons já é usada na indústria e na área de saúde - para pasteurizar alimentos e cozinhar comida de cachorro, por exemplo, e para esterilizar dispositivos médicos e em diagnósticos. Hannon também tem parceria com a ScanTech Sciences, uma empresa de pasteurização de alimentos com sede na Geórgia, para ver se seu projeto poderia esterilizar consumíveis líquidos.

"Nosso design é na verdade muito mais eficiente do que o que está disponível agora, "Hannon disse.

Seu acelerador teria cerca de 2 metros de comprimento e caberia dentro de um contêiner de transporte padrão - muito menor do que o enorme acelerador CEBAF do Jefferson Lab, que acelera e direciona os elétrons ao redor de uma pista subterrânea de quase um quilômetro de comprimento, dentro de um túnel revestido com a infraestrutura de hélio líquido necessária para mantê-lo super-resfriado. O dela operaria em temperatura ambiente com energias muito mais baixas, o que também o tornaria mais seguro de usar.

Ela prevê a implantação do acelerador um dia para tratar águas cinzas em instalações militares móveis, para limpar fluidos de fraturamento hidráulico e reservatórios de rejeitos em operações de mineração de areias petrolíferas, para retirar o mercúrio, óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre dos gases de combustão, e para limpar águas residuais a bordo de navios de cruzeiro.

Ou poderia ser usado aqui mesmo pelo HRSD para limpar águas residuais antes de serem injetadas no subsolo para reabastecer o Aquífero Potomac.

Hannon buscará financiamento no próximo ano para construir um protótipo.

O dispositivo de Ciovati está em desenvolvimento. O dele é um de maior potência, acelerador supercondutor que exigiria resfriamento, mas não por hélio líquido caro. Em vez de, usaria um resfriador criogênico pronto para uso, muito mais barato e já usado em aparelhos como aparelhos de ressonância magnética.

"Vimos a convergência das diferentes tecnologias como uma oportunidade de aplicar nossa tecnologia a uma necessidade social mais direta, Ciovati disse. "Acabamos de ver essas peças do quebra-cabeça e decidimos que valia a pena tentar juntá-las."

Seu acelerador seria relativamente compacto - cerca de 6 metros de comprimento, 2 metros de largura e 2 {metros de altura. Porque operaria com maior potência de feixe, pode tratar materiais mais densos, como lodo ou resíduos médicos, e um maior fluxo de poluentes em grandes estações de tratamento de águas residuais ou usinas de energia, ele disse.

Há um bônus:os elétrons desencadeiam uma reação química que converte óxidos de nitrogênio e dióxidos de enxofre em nitrato de amônio e sulfato de amônio, que são usados ​​para fazer fertilizantes.

Originalmente da Itália, Ciovati está no laboratório há quase 20 anos. Ele está fazendo parceria em seu projeto de acelerador com a General Atomics, uma empresa de defesa e desenvolvimento de tecnologia com sede na Califórnia.

Como um centro de pesquisa do Departamento de Energia, que está financiando este trabalho, O Jefferson Lab busca parceiros da indústria que possam ajudar a testar e transformar novas tecnologias no mercado principal.

"Não queremos construir aceleradores nós mesmos, "disse Hannon." Estamos tentando fornecer o design, os blocos de construção e as melhorias, e então a indústria assumiria a manufatura e o uso disso. "

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