p Um filtro de carvão ativado - encontrado em muitos sistemas de filtragem domésticos - pode purificar sua água potável, mas não é páreo para águas residuais que contêm explosivos de nível militar. Para limpar as águas residuais do processamento e desmilitarização de munições, dois professores de engenharia ambiental da Universidade de Delaware e um ex-aluno de engenharia da UD estão se unindo para testar uma nova tecnologia usando nanopartículas de ferro. p Por meio de uma concessão do Departamento de Defesa dos EUA (DOD), os professores Pei Chiu e Daniel Cha estão trabalhando com Brian Hubbard, um ambiental, oficial de segurança e saúde ocupacional do Exército dos EUA, para quebrar explosivos em águas residuais. O subsídio de três anos, que começou em 2019, vem do Programa de Certificação de Tecnologia de Segurança Ambiental (ESTCP) do DOD. Hubbard, que recebeu um diploma de bacharel e mestrado em engenharia ambiental da UD, é o investigador principal, e Cha e Chiu são colaboradores do projeto. Vários alunos, incluindo o estudante de graduação em engenharia ambiental Aidan Meese, também estão participando do projeto.

p Ao desenvolver e implementar novas tecnologias de tratamento de águas residuais contendo compostos insensíveis de munições, os militares podem promover a gestão ambiental e reduzir custos.

p Armas mais seguras, água mais suja

p Os compostos explosivos da velha escola, como o TNT, detonam facilmente e podem explodir acidentalmente na presença de vibrações ou aumentos repentinos de temperatura. A sensibilidade dessas munições apresenta riscos para as pessoas que as manuseiam, então hoje, os militares estão produzindo munições insensíveis que são mais difíceis de disparar. Munições insensíveis são mais seguras para os usuários, embora sejam mais solúveis em água do que suas contrapartes históricas. Esses materiais se dissolvem facilmente na água usada na fabricação e nos processos relacionados e podem existir na água em concentrações muito mais altas.

p "Os métodos de tratamento atuais, como a adsorção de carvão ativado, não são muito eficazes na remoção desses compostos de munições altamente solúveis, "disse Chiu. (Adsorção é a adesão em uma camada extremamente fina de moléculas - como gases, líquidos ou substâncias dissolvidas - às superfícies de corpos sólidos ou líquidos com os quais estão em contato.) "As tecnologias de tratamento tradicionais simplesmente não funcionam tão bem como funcionavam com as munições do passado."

p Barato, a tecnologia de purificação de água eficaz pode beneficiar o meio ambiente e os militares. "Processos como manufatura costumam gerar águas residuais, mas e se essa água pudesse ser tratada e reutilizada? ", disse Chiu." As operações do exército poderiam economizar água e dinheiro e reduzir os riscos ao mesmo tempo. "

p O que mais, o carvão ativado não destrói os compostos das munições. Ele os adsorve, deixando uma segunda fonte de resíduos, e potencial responsabilidade, lidar com.

p A equipe de pesquisa está usando partículas microscópicas de ferro, ferro zerovalente em nanoescala, para tratar essa água. Em vez de ser corroído pelo oxigênio da água, formando ferrugem, as partículas de ferro de 25 nanômetros são corroídas por compostos de munições nas águas residuais. As nanopartículas doam elétrons para compostos de munições e, através da transferência de elétrons, os compostos de munições insensíveis dissolvidos se rompem. Ferro zerovalente em nanoescala tem sido usado para tratar águas subterrâneas, mas esta é sua primeira aplicação em águas residuais de munições.

p A equipe coletou amostras de águas residuais de instalações do Exército e, no laboratório da UD, realizou análises de qualidade da água e compostos de munições usando cromatografia líquida de alto desempenho com detector de diodos.

p Depois de usar nanopartículas de ferro para destruir os compostos de munições nas águas residuais, a equipe adiciona peróxido de hidrogênio para oxidar os resíduos em subprodutos inofensivos.

p Essa é a beleza da tecnologia. O mesmo ferro é usado três vezes para três finalidades diferentes. Primeiro, o ferro nano-zero-valente destrói compostos de munições instantaneamente ao doar elétrons e se torna ferro di-valente. O ferro di-valente ativa o peróxido de hidrogênio para oxidar os compostos, e nesta etapa, o ferro di-valente torna-se ferro tri-valente. Ferro tri-valente, que é comumente usado no tratamento de água, pode remover partículas e resíduos e polir as águas residuais tratadas para uma possível descarga ou reutilização.

p "Com nossa tecnologia, na verdade estamos destruindo a poluição, "disse Cha.

p Os primeiros resultados experimentais são promissores e em andamento e irão elucidar as condições ideais para testes de campo. O teste piloto em escala de campo começará na primavera de 2020.

p "É um processo contínuo, "disse Chiu." À medida que aprendemos mais sobre a química, poderemos criar condições melhores e mais eficientes para tratar essas águas residuais. "

p O projeto também incluirá uma análise de custos. “Prevemos que este processo será muito mais barato do que o carvão ativado, "disse Chiu.

p A equipe suspeita que sua tecnologia pode ser versátil, também, com aplicabilidade para o tratamento de águas residuais industriais de outras indústrias que não as militares - como agroquímicos e fabricação de produtos de consumo.