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I fasci di elettroni permettono la bonifica dai PFAS delle acque contaminate

Esponendo acque inquinate a un fascio di elettroni, si ottiene una bonifica dai PFAS più efficace del carbone attivo o dell’osmosi inversa

bonifica dai pfas
Foto di John Doyle su Unsplash

Dal Fermi National Accelerator Laboratory, una soluzione innovativa per la bonifica dai PFAS

(Rinnovabili.it) – Commercializzate a partire dagli anni ’50, le sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche – meglio note come PFAS – sono diventate un rompicapo. I processi naturali faticano a degradarle, e così si accumulano nell’ambiente e nel nostro corpo. La ricerca scientifica sta lavorando pancia a terra per trovare soluzioni scalabili per la bonifica dai PFAS e diverse innovazioni sono già state proposte. 

L’ultima viene dai ricercatori del Fermi National Accelerator Laboratory, che hanno dimostrato con successo che un fascio di elettroni può distruggere i tipi più comuni di PFAS nell’acqua, come PFOA e PFOS. Questo metodo emerge come soluzione promettente per degradare PFAS in grandi volumi d’acqua ad alta concentrazione, dicono gli scienziati. L’acceleratore di fasci di elettroni A2D2, utilizzato per i test, è già utilizzato per scopi di ricerca da parte del settore industriale, dalle università e dai laboratori federali.

Come utilizzare questa tecnologia per la bonifica dai PFAS? La squadra di Fermilab ha testato la sua efficacia utilizzando campioni d’acqua contaminata da PFAS forniti dalla 3M, azienda multinazionale che produce una varietà di prodotti industriali. Il liquido era sigillato in contenitori delle dimensioni di un pennarello da lavagna. I contenitori erano in vetro borosilicato, così da non subire significativi impatti con l’esposizione ai fasci di elettroni. Un sigillo di alluminio è stato fissato sul vetro con una guarnizione in gomma priva di PFAS. A questo punto, gli scienziati hanno irradiato i campioni con il fascio di elettroni e li hanno rispediti alla 3M. L’azienda ha campionato sia l’aria nella parte superiore del contenitore, sia il liquido per verificare che i PFAS fossero stati distrutti senza rilasciare prodotti pericolosi nell’aria.

A differenza dei metodi tradizionali come l’osmosi inversa o il carbone attivo, che concentrano i PFAS senza distruggerli, il fascio di elettroni li ha eliminati del tutto. Il che rende possibile trattare maggiori volumi d’acqua nello stesso tempo. Utilizzando questo metodo, si rompono efficacemente i legami carbonio-fluoro che rendono queste sostanze normalmente difficili da scomporre. Il successo dell’esperimento va ora esteso. Sebbene i fasci di elettroni siano molto efficaci nello scomporre interi gruppi di PFAS, finora non tutti i composti sono stati testati. Resta quindi del lavoro da fare, anche se la tecnologia apre spiragli molto interessanti per bonificare il pianeta da queste sostanze chimiche tossiche.


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.