Cela fait 30 ans qu'un projet pilote dans le comté de Miami-Dade a découvert que le dynamitage des eaux usées avec des électrons pouvait les nettoyer, enlever toutes sortes de choses désagréables, des micro-organismes aux produits chimiques agressifs.

Il suffisait d'un scientifique ou d'un ingénieur intrépide pour proposer un accélérateur rentable, suffisamment compact et convivial pour nettoyer les eaux usées à l'échelle industrielle.

Le monde l'attend toujours.

De nombreux pays ont avancé progressivement dans l'utilisation d'accélérateurs pour l'assainissement de l'environnement, en éliminant les colorants toxiques des eaux usées d'une usine textile en Corée du Sud, par exemple, ou les dioxydes de soufre et les oxydes d'azote des gaz de combustion d'une centrale électrique en Pologne. Mais de tels appareils sont encore trop gros et peu fiables. Dans ce pays, les études et les démonstrations technologiques se poursuivent, mais font des progrès graduels.

Les physiciens du Jefferson Laboratory travaillent sur deux conceptions qui, espèrent-ils, pourraient changer cela.

Fay Hannon rêve d'une basse énergie, accélérateur portable pour le nettoyage de l'environnement, tandis que Gianluigi "Gigi" Ciovati cherche à utiliser un cryoréfrigérateur commercial pour stabiliser un accélérateur plus puissant qu'il est en train de concevoir.

"Je suis d'une génération où la protection de l'environnement vous préoccupe vraiment, " dit Hannon. " Dans ce cas, le traitement des eaux usées n'est pas ma spécialité, mais fournir la ressource qui peut le faire l'est."

Originaire d'Angleterre, Hannon se considère comme une ingénieure électricienne devenue physicienne. Elle travaille au Jefferson Lab depuis 15 ans et travaille sur divers projets.

"J'ai toujours été intéressé par les choses qui fonctionnent bien et proprement et être capable de le prédire, " elle a dit.

Maintenant, elle essaie de concevoir un joli, accélérateur soigné et prévisible.

"C'est la prise murale, ce que vous tirez du réseau pour faire fonctionner cela, et quelle dose vous en tirez - c'est le véritable pas en avant que nous essayons de faire, ", a déclaré Hannon.

Charles Bott, directeur de la technologie de l'eau et de la recherche au Hampton Roads Sanitation District, a pris connaissance. Il y a quelques années, Bott faisait une présentation au laboratoire et a appris le travail de Hannon et Ciovati. Bott était familier avec diverses démonstrations et études au cours des années utilisant des faisceaux d'électrons pour nettoyer les eaux usées, mais les appareils étaient toujours trop gros et trop chers.

Alors RHDS a signé pour consulter sur le projet d'Hannon, et Bott dit qu'il est enthousiasmé par le partenariat et "prudemment optimiste" quant au potentiel.

"Je pense qu'il est important de noter que, À mon avis, cela ne sera jamais compétitif avec nos technologies existantes pour le traitement de l'eau et des eaux usées, " a déclaré Bott. " Il s'agit de s'attaquer à certains contaminants très spécifiques qui sont difficiles à gérer pour nos processus et technologies existants. "

Un accélérateur augmenterait très probablement, et non remplacerait, les traitements actuels, qui enchaînent « divers physiques, procédés de traitement chimique et biologique par tous les moyens nécessaires pour répondre à un ensemble d'objectifs de traitement au moindre coût, " il a dit.

Les faisceaux d'électrons fonctionnent en décomposant les molécules d'eau en particules chargées plus petites qui peuvent décomposer efficacement la plupart des contaminants.

Une cible possible, Bott a dit, serait 1, 4-Dioxane, un produit chimique industriel présent dans les déodorants, shampooings, produits de beauté, colorants, graisses, antigel et fluides utilisés pour dégivrer les avions. Un autre serait le PFAS, ou des substances per- et polyfluoroalkylées, trouvés dans les biens de consommation courants comme les ustensiles de cuisine, emballages alimentaires et antitaches, ainsi que des mousses anti-incendie.

L'eau potable peut être une source de PFAS, ce qui rend le traitement efficace de l'eau encore plus impératif :l'EPA affirme que les PFAS ont été trouvés dans le sang de presque toutes les personnes qui ont été testées pour eux.

L'irradiation par faisceau d'électrons est déjà utilisée dans l'industrie et dans les soins de santé - pour pasteuriser les aliments et cuire les aliments pour chiens, par exemple, et pour stériliser les dispositifs médicaux et dans les diagnostics. Hannon est également partenaire de ScanTech Sciences, une entreprise de pasteurisation alimentaire basée en Géorgie, pour voir si sa conception pouvait stériliser les consommables liquides.

"Notre conception est en fait beaucoup plus efficace que ce qui existe actuellement, ", a déclaré Hannon.

Son accélérateur mesurerait environ 2 mètres de long et tiendrait dans un conteneur d'expédition standard - bien plus petit que l'énorme accélérateur CEBAF de Jefferson Lab, qui accélère et dirige les électrons autour d'un circuit souterrain de près d'un mile de long, à l'intérieur d'un tunnel tapissé de l'infrastructure d'hélium liquide nécessaire pour le maintenir en surfusion. Le sien fonctionnerait à température ambiante à des énergies beaucoup plus basses, ce qui rendrait également son utilisation plus sûre.

Elle envisage le déploiement d'un accélérateur un jour pour traiter les eaux grises dans les installations militaires mobiles, nettoyer les fluides de fracturation hydraulique et les bassins de résidus dans les exploitations minières des sables bitumineux, dépouiller le mercure, les oxydes d'azote et les dioxydes de soufre des fumées, et pour nettoyer les eaux usées à bord des navires de croisière.

Ou il pourrait être utilisé ici par HRSD pour nettoyer les eaux usées avant qu'elles ne soient injectées sous terre pour reconstituer l'aquifère du Potomac.

Hannon poursuivra le financement l'année prochaine pour construire un prototype.

L'appareil de Ciovati est plus avancé dans le développement. Le sien est un plus puissant, accélérateur supraconducteur qui nécessiterait un refroidissement, mais pas par l'hélium liquide coûteux. Au lieu, il utiliserait un cryoréfrigérateur standard, beaucoup moins cher et déjà utilisé dans des appareils comme les appareils d'IRM.

"Nous avons vu la convergence des différentes technologies comme une opportunité d'appliquer notre technologie à un besoin sociétal plus direct, " a déclaré Ciovati. "Nous venons de voir ces pièces du puzzle et avons décidé que cela valait la peine d'essayer de les assembler."

Son accélérateur serait relativement compact - environ 6 mètres de long, 2 mètres de large et 2 { mètres de haut. Parce qu'il fonctionnerait à une puissance de faisceau plus élevée, il pourrait traiter des matières plus denses comme les boues ou les déchets médicaux, et un plus grand flux de polluants dans les grandes usines de traitement des eaux usées ou les centrales électriques, il a dit.

Il y a un bonus :les électrons déclenchent une réaction chimique qui convertit les oxydes d'azote et les dioxydes de soufre en nitrate d'ammonium et sulfate d'ammonium, qui servent à fabriquer des engrais.

Originaire d'Italie, Ciovati fait partie du laboratoire depuis près de 20 ans. Il s'associe à la conception de son accélérateur avec General Atomics, une société de défense et de développement technologique basée en Californie.

En tant qu'installation de recherche relevant du ministère de l'Énergie, qui finance ce travail, Jefferson Lab recherche des partenaires de l'industrie qui peuvent aider à tester et à diffuser de nouvelles technologies dans le grand public.

« Nous ne voulons pas nous occuper de la construction d'accélérateurs nous-mêmes, " a déclaré Hannon. "Nous essayons de fournir la conception et les blocs de construction et les améliorations, et alors l'industrie se chargerait de la fabrication et de l'utilisation de cela."

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