Budú urýchľovače častíc budúcnosťou čistenia vody?

Urýchľovače častíc už dávno nie sú len drahé hračky vedcov skúmajúcich záhady vesmíru, s ktorými experimentujú v podzemných laboratóriách. Tieto stroje sa už používajú pri ropných prieskumoch, diagnostike a liečbe rakoviny, či pri zvyšovaní bezpečnosti potravín.

Ani myšlienka využitia urýchľovačov na čistenie vody nie je žiadnou novinkou. Je to už 30 rokov, čo vedci zistili, že ostreľovanie odpadovej vody elektrónmi by z nej mohlo odstrániť všetky druhy nečistôt - od mirkroorganizmov až po chemikálie.

Jediné, na čo sa doteraz čakalo bol urýchľovač častíc, ktorý by bol nákladovo efektívny, kompaktný a dostatočne užívateľsky prívetivý aj na čistenie odpadovej vody v priemyselnom meradle.

Niektoré projekty však už postúpili vpred. Portál Phys uvádza ako príklad použitia urýchľovačov odstránenie toxických farbív z odpadových vôd v textilnej továrni v Južnej Kórei alebo oxidov síry a oxidov dusíka zo spalín v elektrárni v Poľsku. 

Lineárny urýchľovač častíc. Foto: Needpix

Tieto zariadenia sú však vo všeobecnosti stále príliš veľké a nespoľahlivé. Fyzici pracujúci na americkom urýchľovači Jefferson lab vo Virgínii však pracujú na dvoch návrhoch, ktoré by túto situáciu mohli zmeniť. 

Fay Hannonová, ktorá v Jefferson Lab pracuje na rôznych projektoch už 15 rokov sa pokúša skonštruovať nízkoenergetický prenosný urýchľovač na čistenie životného prostredia in situ. Jej kolega Gianluigi Ciovati naopak pracuje na stavbe silnejšieho akcelerátora, ktorý by sa mohol uplatniť v priemysle a ČOV.

Urýchľovače, ktoré sú použiteľné na tento účel pracujú tak, že elektrónové lúče rozdeľujú molekuly vody na menšie nabité častice, ktoré môžu účinne štiepiť väčšinu kontaminantov. 

Ožarovanie elektrónovým lúčom sa už používa v priemysle a zdravotníctve napríklad na pasterizáciu jedla a varenie (napríklad krmiva pre psov), sterilizovanie zdravotníckych pomôcok a diagnostiku.

Hannonovej návrh pracuje na princípe lineárneho urýchľovača LINAC, meral by asi 2 metre a zmestil by sa do štandardného prepravného kontajnera. Je teda omnoho menší ako bežné podzemné urýchľovače, ktoré majú dĺžku aj niekoľko km.

Takýto urýchľovač musí byť chladený tekutým héliom, čo je veľmi nákladné. Hannonovej urýchľovač by však fungoval i pri izbovej teplote s oveľa nižšími energetickými nárokmi.

Fyzička predpokladá, že ho bude možné nasadiť napríklad na čistenie sivej vody v mobilných vojenských zariadeniach. Okrem toho môže byť tiež schopný spracovať ropné piesky, kvapaliny na hydraulické štiepenie a iné kvapalné vedľajšie priemyselné produkty.

Takisto by s ním bolo možné dosiahnuť odstránenie ortuti, oxidov dusíka a oxidov síry zo spalín, či čistenie odpadových vôd na palubách výletných lodí.

Ciovati pracuje v Jefferson Lab takmer 20 rokov a pôsobí zároveň aj na Old Dominion University. Jeho zariadenie je supravodivý urýchľovač s vyšším výkonom, ktorý by vyžadoval chladenie, avšak namiesto nákladného tekutého hélia by bol na tento účel využívaný bežne dostupný kryogénny chladič.

Tento urýchľovač by meral približne 2 x 2 x 6 metrov a pretože by fungoval pri vyššom výkone lúčov, mohol by upravovať hustejšie materiály, ako sú čistiarenské kaly, medicínsky odpad a väčšie objemy znečisťujúcich látok v ČOV, či elektrárňach.

Aplikácia Ciovatiho urýchľovača pri čistení spalín v priemysle by navyše priniesla bonus – elektróny totiž spúšťajú chemickú reakciu, ktorá premieňa oxidy dusíka a oxidy síry na dusičnan amónny a síran amónny. Tieto látky sa bežne používajú na výrobu hnojív.

Jefferson Lab neustále vyhľadáva priemyselných partnerov, ktorí by mohli pomôcť testovať a zavádzať nové technológie do výroby. Obaja vedci spolupracujú so spoločnosťami ako je HRSD (80-ročné skúsenosti v oblasti čistenia odpadových vôd), ScanTech Sciences (pasterizácia potravín), či General Atomics (obranný a technologický rozvoj).

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.