Het is 30 jaar geleden sinds een proefproject in Miami-Dade County ontdekte dat het opblazen van afvalwater met elektronen het kon opruimen, het verwijderen van allerlei vervelende dingen, van micro-organismen tot agressieve chemicaliën.

Het enige dat nodig was, was een onverschrokken wetenschapper of ingenieur om een ​​versneller te bedenken die kosteneffectief was, compact en gebruiksvriendelijk genoeg om afvalwater op industriële schaal te reinigen.

De wereld wacht er nog steeds op.

Veel landen hebben vooruitgang geboekt in het gebruik van versnellers voor milieusanering - het verwijderen van giftige kleurstoffen uit afvalwater in een textielfabriek in Zuid-Korea, bijvoorbeeld, of zwaveldioxiden en stikstofoxiden uit rookgassen in een elektriciteitscentrale in Polen. Maar dergelijke apparaten zijn nog steeds te groot en onbetrouwbaar. In dit land, studies en technologiedemonstraties gaan door, maar boeken steeds meer vooruitgang.

Natuurkundigen van het Jefferson Laboratory werken aan twee ontwerpen waarvan ze hopen dat ze daar verandering in kunnen brengen.

Fay Hannon droomt van een energiezuinige, draagbare versneller voor milieuopruiming, terwijl Gianluigi "Gigi" Ciovati uitzoekt hoe hij een commerciële cryokoeler kan gebruiken om een ​​krachtigere versneller die hij aan het ontwerpen is, te stabiliseren.

"Ik ben van een generatie waar milieubescherming echt op je hoofd weegt, zei Hannon. In dit geval, afvalwaterzuivering is niet mijn specialiteit, maar het verstrekken van de middelen die dat kunnen doen is."

Oorspronkelijk uit Engeland, Hannon beschouwt zichzelf als een elektrotechnisch ingenieur die natuurkundige is geworden. Ze werkt al 15 jaar bij Jefferson Lab aan verschillende projecten.

"Ik ben altijd geïnteresseerd geweest in dingen die mooi en netjes werken en het kunnen voorspellen, " ze zei.

Nu probeert ze een mooi, nette en voorspelbare accelerator.

"Het is de stekker in het stopcontact, wat je van het net haalt om dit te laten werken, en hoeveel dosis je daarvan krijgt - dat is de echte stap voorwaarts die we proberen te maken, ' zei Hannon.

Charles Bot, directeur van watertechnologie en onderzoek in het Hampton Roads Sanitation District, heeft kennis genomen. Een paar jaar geleden, Bott gaf een presentatie in het lab en leerde over het werk van Hannon en Ciovati. Bott kende in de loop der jaren verschillende demonstraties en onderzoeken waarbij elektronenstralen werden gebruikt om afvalwater op te ruimen, maar de apparaten waren altijd te groot en te duur.

Dus HRSD meldde zich aan om te overleggen over Hannons project, en Bott zegt enthousiast te zijn over de samenwerking en "voorzichtig optimistisch" over het potentieel.

"Ik denk dat het belangrijk is om op te merken dat, Naar mijn mening, dit zal nooit concurrerend zijn met onze bestaande technologieën voor water- en afvalwaterbehandeling, "zei Bott. "Het is om achter een aantal zeer specifieke verontreinigingen aan te gaan die moeilijk zijn voor onze bestaande processen en technologieën om mee om te gaan."

Een versneller zou hoogstwaarschijnlijk de huidige behandelingen versterken, niet vervangen, die "verschillende fysieke, chemische en biologische behandelingsprocessen op welke manier dan ook om een ​​reeks behandelingsdoelstellingen tegen de laagste kosten te bereiken, " hij zei.

Elektronenstralen werken door watermoleculen af ​​te breken tot kleinere geladen deeltjes die de meeste verontreinigingen effectief kunnen afbreken.

Een mogelijk doelwit, Bot zei, zou zijn 1, 4-Dioxaan, een industriële chemische stof die wordt aangetroffen in deodorants, shampoo, cosmetica, kleurstoffen, vetten, antivries en vloeistoffen die worden gebruikt om vliegtuigen ijsvrij te maken. Een andere zou PFAS zijn, of per- en polyfluoralkylstoffen, gevonden in gewone consumptiegoederen zoals kookgerei, voedselverpakkingen en vlekafstotende middelen, evenals blusschuim.

Drinkwater kan een bron van PFAS zijn, wat een effectieve waterbehandeling een nog grotere noodzaak maakt:de EPA zegt dat PFAS werd gevonden in het bloed van bijna iedereen die op hen werd getest.

Bestraling met elektronenstralen wordt al gebruikt in de industrie en in de gezondheidszorg - om voedsel te pasteuriseren en hondenvoer te koken, bijvoorbeeld, en voor het steriliseren van medische hulpmiddelen en in de diagnostiek. Hannon werkt ook samen met ScanTech Sciences, een in Georgië gevestigd bedrijf voor voedselpasteurisatie, om te zien of haar ontwerp vloeibare verbruiksartikelen kon steriliseren.

"Ons ontwerp is eigenlijk veel efficiënter dan wat er nu is, ' zei Hannon.

Haar versneller zou ongeveer 2 meter lang zijn en in een standaard zeecontainer passen - veel kleiner dan de enorme CEBAF-versneller van Jefferson Lab. die elektronen rond een ondergronds circuit van bijna een mijl lang versnelt en stuurt, in een tunnel met daarin de vloeibare heliuminfrastructuur die nodig is om het onderkoeld te houden. De hare zou bij kamertemperatuur werken met veel lagere energieën, wat het ook veiliger zou maken om te gebruiken.

Ze stelt zich voor dat de versneller op een dag wordt ingezet om grijs water te behandelen bij mobiele militaire installaties, voor het opruimen van hydraulische breekvloeistoffen en residubekkens bij mijnbouwactiviteiten in oliezanden, kwik strippen, stikstofoxiden en zwaveldioxiden uit rookgassen, en om afvalwater aan boord van cruiseschepen schoon te maken.

Of het kan hier door HRSD worden gebruikt om afvalwater op te ruimen voordat het ondergronds wordt geïnjecteerd om de Potomac Aquifer aan te vullen.

Hannon zal volgend jaar financiering zoeken om een ​​prototype te bouwen.

Het apparaat van Ciovati is verder in ontwikkeling. Hij is een hogere macht, supergeleidende versneller die moet worden gekoeld, maar niet door kostbaar vloeibaar helium. In plaats daarvan, het zou een kant-en-klare cryokoeler gebruiken, veel goedkoper en al gebruikt in apparaten zoals MRI-machines.

"We zagen de convergentie van de verschillende technologieën als een kans om onze technologie toe te passen op een meer directe maatschappelijke behoefte, " zei Ciovati. "We zagen net deze stukjes van de puzzel en besloten dat het de moeite waard was om ze samen te voegen."

Zijn gaspedaal zou relatief compact zijn - ongeveer 6 meter lang, 2 meter breed en 2 { meter hoog. Omdat het met een hoger straalvermogen zou werken, het kan dichtere materialen zoals slib of medisch afval behandelen, en een grotere stroom verontreinigende stoffen bij grotere afvalwaterzuiverings- of elektriciteitscentrales, hij zei.

Er is een bonus:de elektronen veroorzaken een chemische reactie die stikstofoxiden en zwaveldioxiden omzet in ammoniumnitraat en ammoniumsulfaat, die worden gebruikt om kunstmest te maken.

Oorspronkelijk uit Italië, Ciovati werkt al bijna 20 jaar bij het lab. Hij werkt samen in zijn versnellerontwerp met General Atomics, een defensie- en technologieontwikkelingsbedrijf gevestigd in Californië.

Als onderzoeksfaciliteit onder het ministerie van Energie, die dit werk financiert, Jefferson Lab zoekt industriepartners die kunnen helpen bij het testen en introduceren van nieuwe technologieën in de mainstream.

"We willen niet zelf versnellers bouwen, " zei Hannon. "We proberen het ontwerp en de bouwstenen en de verbeteringen te leveren, en dan zou de industrie de productie en het gebruik daarvan overnemen."

©2019 Daily Press (Newport News, va.)
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.