वैज्ञानिकों ने बैटरी-ग्रेड लिथियम का उत्पादन करने के लिए पृथ्वी के कुछ सबसे खराब रसायनों का उपयोग किया

“फॉरएवर केमिकल्स” पर अधिकांश शोध इस बात पर केंद्रित है कि उन्हें पर्यावरण से कैसे हटाया जाए। लेकिन पेचीदा समस्याओं के समाधान अक्सर सबसे अप्रत्याशित स्थानों से सामने आते हैं – जैसा कि एक नए अध्ययन से पता चला है जो प्रदूषकों को कीमती लिथियम निकालने के उपकरण में बदल देता है।

हाल ही में नेचर वॉटर अध्ययन में, राइस यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में एक टीम ने उच्च लवणता वाले नमकीन पूलों से लिथियम को पुनर्प्राप्त करने के लिए खर्च किए गए पेरफ्लुओरोएल्काइल और पॉलीफ्लुओरोएल्काइल पदार्थों या पीएफएएस का उपयोग करने का एक नया तरीका बताया है। टीम ने पीएफएएस के बचे हुए हिस्से के अंदर फ्लोरीन सामग्री का उपयोग किया, इसका उपयोग खारे पानी से लिथियम को आकर्षित करने के लिए किया। उल्लेखनीय रूप से, टीम 99% शुद्धता पर लिथियम फ्लोराइड एकत्र करने में सक्षम थी और पुष्टि की कि नमूना लिथियम-आयन बैटरी की स्थिरता और प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए पर्याप्त शुद्ध था।

“संभावित रूप से उपयोगी यौगिक के रूप में कचरे के बारे में सोचकर, हम समस्याग्रस्त जीएसी-सोर्बड को परिवर्तित करने में सक्षम थे [activated carbon from spent PFAS] उदाहरण के लिए, पीएफएएस को एक मूल्यवान धातु में तब्दील किया जा सकता है, जिसका उपयोग बैटरी में किया जा सकता है,” अध्ययन के मुख्य लेखक और राइस यूनिवर्सिटी में पोस्टडॉक्टरल एसोसिएट यी चांग ने एक बयान में कहा।

एक में दो समस्याएं

पीएफएएस हर जगह है. अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) के अनुसार, 1940 के दशक से सभी प्रकार के उपभोक्ता उत्पादों में हजारों विभिन्न पीएफएएस का उपयोग किया गया है। इन निर्मित रसायनों को टूटने में लंबा समय लगता है, और शोधकर्ताओं ने मिट्टी, हवा और बादलों जैसे प्राकृतिक स्रोतों के अलावा अधिकांश मानव अंगों और खाद्य पदार्थों, जैसे बीयर, चीनी या सेब में भी पीएफएएस का पता लगाया है।

ईपीए के अनुसार, रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्र (सीडीसी) द्वारा किए गए सर्वेक्षणों में कहा गया है कि अमेरिका में अधिकांश लोग पीएफएएस के संपर्क में आए हैं। हालाँकि, इस संबंध में अभी भी शोध जारी है कि यह जोखिम किस हद तक स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है, जैसे कि कैंसर का खतरा बढ़ना या प्रजनन क्षमता में कमी।

दूसरी ओर, रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री के अनुसार, लिथियम विभिन्न उद्योगों के लिए एक बहुत मूल्यवान संसाधन है, जो मोबाइल फोन, लैपटॉप और इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी में इसके उपयोग के लिए सबसे प्रसिद्ध है। हालाँकि यह तत्व अपने आप में बहुत दुर्लभ नहीं है, लेकिन धातु की उच्च और बढ़ती मांग के कारण कुछ विशेषज्ञों का अनुमान है कि 2030 के अंत तक दुनिया भर में इसकी गंभीर कमी हो जाएगी।

पीएफएएस में नई जान फूंक रहे हैं?

नई विधि अनिवार्य रूप से पीएफएएस जीवन चक्र के अंत में अतिरिक्त कदम उठाती है – यानी, जब रसायन वास्तव में पर्यावरणीय दायित्व बन जाता है। विशेष रूप से, टीम ने पीएफएएस-संतृप्त दानेदार सक्रिय कार्बन, या एक फ़िल्टरिंग सामग्री एकत्र की जो अग्निशमन फोम से हानिकारक रसायनों को हटा देती है।

“इस खर्च की गई सामग्री को समापन बिंदु के रूप में मानने के बजाय, [team] इसे एक इनपुट के रूप में इस्तेमाल किया, “शोधकर्ताओं ने बयान में कहा। आश्चर्यजनक रूप से, टीम ने पीएफएएस-भिगोए कार्बन स्क्रैप और विभिन्न तत्वों वाले बहुत नमकीन नमकीन पानी का उपयोग करके एक इलेक्ट्रोड के समान एक प्रणाली बनाई।

जब मिश्रण को तेजी से 1,832 डिग्री फ़ारेनहाइट (1,000 डिग्री सेल्सियस) तक गर्म किया गया और फिर तेजी से ठंडा किया गया, तो पीएफएएस में फ्लोराइड टूट गया और नमकीन पानी में सकारात्मक आयनों के साथ जुड़ गया, जिससे लिथियम फ्लोराइड सहित नए यौगिक बने। शोधकर्ताओं ने कहा, इसके अलावा, इस उपचार ने पीएफएएस-युक्त कार्बन को “नॉनटॉक्सिक अपशिष्ट” में बदल दिया।

फिर शोधकर्ताओं ने लिथियम को मिश्रण से अलग करने के लिए सिस्टम को लिथियम फ्लोराइड के क्वथनांक, 3,049 डिग्री F (1,676 डिग्री C) पर दोबारा गर्म किया। पेपर के अनुसार, ऐसा करने से टीम को 99% शुद्धता पर उपलब्ध लिथियम फ्लोराइड का 82% पुनर्प्राप्त करने में मदद मिली।

अलौकिक विचारों से महान विज्ञान

सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि टीम ने पुनर्प्राप्त लिथियम फ्लोराइड को लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट्स में शामिल किया, यह निगरानी की कि उपचार के बिना रिक्त कोशिकाओं की तुलना में इसके अतिरिक्त बैटरी के प्रदर्शन पर क्या प्रभाव पड़ा। एक महीने बाद, टीम ने स्पष्ट संकेतों की पहचान की कि निकाली गई लिथियम वाली बैटरियां उच्च, अधिक सुसंगत क्षमता प्रदर्शित करती हैं।

इसके बाद, टीम ने यह देखने के लिए अपनी पद्धति की तुलना मौजूदा लिथियम निष्कर्षण तकनीकों से की कि क्या उनकी खोज, हालांकि रोमांचक है, व्यावहारिक रूप से बेहतर भी हो सकती है। पेपर में, टीम का तर्क है कि इस पद्धति का वास्तव में पर्यावरणीय प्रभाव कम है और यह अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में पांच गुना अधिक लाभ उत्पन्न कर सकता है।

यह यकीनन एक महत्वाकांक्षी दावा है, और हमें विश्लेषण को अलग करने के लिए स्वतंत्र विशेषज्ञों को कुछ समय देने की आवश्यकता होगी। फिर भी, निष्कर्ष दर्शाते हैं कि कैसे थोड़ा सा परिप्रेक्ष्य परिवर्तन आकर्षक परिणामों को जन्म दे सकता है। और यदि टीम अपने वादों को पूरा करती है, तो हम वास्तव में हमारे सामने आने वाली कुछ कठिन चुनौतियों के लिए एक पत्थर से दो शिकार कर रहे होंगे।