Acelerador de electrones compacto para el tratamiento de aguas contaminadas con PFAS
Las llamadas sustancias químicas para siempre o compuestos PFAS son un problema medioambiental cada vez mayor. Un enfoque innovador para tratar el agua y el suelo contaminados con PFAS procede ahora de la física de aceleradores: los electrones de alta energía pueden descomponer las moléculas de PFAS en componentes inocuos mediante un proceso denominado radiólisis. Un estudio reciente publicado en PLOS One muestra que un acelerador desarrollado en HZB, basado en un fotoinyector SRF, puede proporcionar el haz de electrones necesario.
Los compuestos PFAS pueden detectarse ahora en muchos lugares de nuestro entorno. Estas sustancias químicas sintéticas se acumulan en el agua y el suelo, desde donde entran en la cadena alimentaria. Debido a sus enlaces carbono-flúor extremadamente estables, apenas se degradan por procesos naturales. Algunos PFAS se consideran perjudiciales para la salud. Por ejemplo, la zona que rodea el antiguo aeropuerto de Tegel está muy contaminada con PFAS, que entraron en el suelo y las aguas subterráneas como consecuencia de anteriores ejercicios de extinción de incendios.
Electrones de alta energía contra los PFAS
La física de aceleradores ofrece ahora un nuevo enfoque para abordar este problema: los electrones de alta energía pueden descomponer las moléculas de PFAS en componentes inocuos mediante un proceso denominado radiólisis. En un estudio de viabilidad, un equipo dirigido por el Prof. Dr. Thorsten Kamps ha demostrado que un acelerador desarrollado en HZB basado en un fotoinyector SRF puede emitir el haz de electrones necesario para este fin. Este haz de electrones debe tener una energía específica y una potencia media elevada. Un fotoinyector SRF es un nuevo concepto de acelerador que utiliza una cavidad de radiofrecuencia superconductora con campos electromagnéticos de alta frecuencia para acelerar electrones. Dado que el campo de aceleración puede estar siempre activado, se puede generar una potencia media del haz elevada, tal y como requiere el tratamiento del agua con haces de electrones.
El concepto de fotoinyector SHF es muy flexible y perfectamente adecuado para seguir desarrollando el tratamiento de aguas con PFAS basado en aceleradores. Esto nos permite averiguar qué parámetros del haz optimizan el rendimiento químico para compuestos PFAS específicos", afirma Tasha Spohr, autora principal del estudio.
Alternativa competitiva para el tratamiento de PFAS
En el estudio de caso, el equipo comparó el sistema de filtrado utilizado actualmente para la eliminación de PFAS en el antiguo aeropuerto TXL con el concepto de acelerador propuesto. En términos de costes de funcionamiento, podríamos ser competitivos con la tecnología convencional en los próximos años", afirma Kamps. Hemos demostrado que la física de los aceleradores no es sólo una herramienta para la investigación básica, sino que también puede proporcionar nuevas tecnologías para abordar problemas sociales urgentes.
Acelerador compacto en una caja
La visión de esta tecnología es un acelerador de electrones compacto que quepa en un contenedor. Podría utilizarse en focos de contaminación -como el antiguo aeropuerto berlinés de Tegel- a un coste potencialmente menor y con menos esfuerzo que la tecnología convencional de descontaminación mediante sistemas de filtrado. Aunque aún es necesario realizar trabajos de desarrollo antes de su aplicación práctica, el estudio demuestra que el fotoinyector SRF es una plataforma adecuada para optimizar sistemáticamente las ventajas, la eficacia y los costes de este tipo de sistemas.
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