मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर सस्टेनेबल मैटेरियल्स के वैज्ञानिकों ने बैटरी, चुम्बकों और स्टेनलेस स्टील के लिए निकल निकालने की CO2 मुक्त और ऊर्जा-बचत प्रक्रिया विकसित की है।
जीवाश्म ईंधन से बिजली की ओर परिवर्तन कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने और इस प्रकार जलवायु परिवर्तन को रोकने का एक महत्वपूर्ण घटक है। विद्युतीकरण के लिए निकेल अपरिहार्य है, विशेष रूप से परिवहन और औद्योगिक क्षेत्रों में। बैटरी, चुंबक और स्टेनलेस स्टील के लिए निकेल आवश्यक है। पूर्वानुमानों के अनुसार, 2040 तक निकेल की मांग दोगुनी होने की उम्मीद है। हालांकि, पारंपरिक निकेल उत्पादन वर्तमान में प्रति टन निकेल लगभग 20 टन कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करता है - जो पर्यावरण पर एक महत्वपूर्ण बोझ है। डसेलडोर्फ स्थित मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर सस्टेनेबल मैटेरियल्स (MPI-SusMat) के वैज्ञानिकों ने अब एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। उन्होंने निकेल निष्कर्षण के लिए एक कार्बन डाइऑक्साइड-मुक्त, ऊर्जा-कुशल प्रक्रिया विकसित की है जो पहले उपेक्षित, निम्न-श्रेणी के अयस्कों के उपयोग को भी सक्षम बनाती है।
एमपीआई-ससमट में डॉक्टरेट के छात्र और इस प्रकाशन के प्रमुख लेखक उबैद मंज़ूर बताते हैं, "अगर हम पारंपरिक तरीके से निकल का उत्पादन जारी रखते हैं और इसका इस्तेमाल विद्युतीकरण के लिए करते हैं, तो हम पर्यावरणीय प्रभाव को परिवहन क्षेत्र से धातुकर्म क्षेत्र में स्थानांतरित कर रहे हैं।" अपने सहयोगियों के साथ मिलकर, उन्होंने एक ऐसी प्रक्रिया विकसित की जिसमें हाइड्रोजन प्लाज़्मा का उपयोग करके अयस्कों से एक ही चरण में निकल निकाला जाता है - वह भी पूरी तरह से कार्बन मुक्त। निकल अयस्कों के खनन और परिवहन के दौरान उत्पन्न CO2 उत्सर्जन को शामिल करते हुए, यह नई प्रक्रिया CO2 उत्सर्जन को 84 प्रतिशत तक कम करती है। इसके अलावा, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करते समय, यह प्रक्रिया 18 प्रतिशत तक अधिक ऊर्जा-कुशल होती है, क्योंकि अयस्कों को बार-बार गर्म और ठंडा करने की आवश्यकता नहीं होती, जैसा कि पारंपरिक प्रक्रियाओं में आम है।
आज तक, उद्योग मुख्यतः उच्च-गुणवत्ता वाले अयस्कों पर निर्भर रहा है, क्योंकि निम्न-श्रेणी के अयस्कों से निकल निकालना तकनीकी रूप से कहीं अधिक चुनौतीपूर्ण है। निकल जटिल सिलिकेट या लौह ऑक्साइड के रूप में पाया जाता है। इसलिए पारंपरिक प्रक्रियाओं में कई ऊर्जा-गहन चरणों की आवश्यकता होती है: निस्तापन, प्रगलन, अपचयन और शोधन। अपनी नई प्रक्रिया के साथ, मैक्स प्लैंक के वैज्ञानिक निम्न-श्रेणी के अयस्कों—जो दुनिया के निकल भंडार का लगभग 60 प्रतिशत हिस्सा हैं—को एक ही आर्क भट्टी में उच्च-गुणवत्ता वाले निकल उत्पाद, जिसे फेरोनिकेल कहा जाता है, में संसाधित कर सकते हैं।
एमपीआई-ससमैट के समूह नेता और अध्ययन के संवाददाता लेखक प्रोफेसर इस्नाल्डी सूजा फिल्हो बताते हैं, "हाइड्रोजन प्लाज्मा का उपयोग करके और आर्क भट्टी के भीतर ऊष्मागतिकी को नियंत्रित करके, हम खनिजों की जटिल क्रिस्टल संरचना को सरल आयनिक रूपों में परिवर्तित करने में सक्षम हैं - उत्प्रेरक के बिना भी।"
यह प्रक्रिया न केवल उत्सर्जन और ऊर्जा खपत को कम करती है, बल्कि उपयोगी निकल अयस्कों की श्रेणी का भी विस्तार करती है - जो अर्थव्यवस्था और पर्यावरण दोनों के लिए लाभदायक है। अगला कदम इस प्रक्रिया को औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए विस्तारित करना है। मंज़ूर कहते हैं, "अयस्कों का अपचयन केवल अभिक्रिया सतह पर होता है - पूरे गलित बाथटब में नहीं। इसलिए, औद्योगिक पैमाने पर कार्यान्वयन के लिए यह आवश्यक है कि अपचयित गलनांक लगातार अभिक्रिया सतह तक पहुँचता रहे।" "यह उच्च-धारा चापों, विद्युत चुम्बकीय विरेचन प्रणालियों और गैस स्पंदनों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।" ये विधियाँ उद्योग में पहले से ही स्थापित हैं, जिससे मौजूदा उत्पादन सुविधाओं में एकीकरण आसान हो जाता है।
ग्रीन निकल उत्पादन की नई प्रक्रिया परिवहन क्षेत्र के अधिक पर्यावरण-अनुकूल विद्युतीकरण की नींव रखती है। परिणामी फेरोनिकेल का उपयोग सीधे स्टेनलेस स्टील उत्पादन में या आगे की प्रक्रिया के बाद बैटरी सामग्री और उच्च-प्रदर्शन चुम्बकों के लिए किया जा सकता है। अपचयन प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न स्लैग का पुन: उपयोग भी किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, निर्माण उद्योग में सीमेंट या ईंटों के लिए। इस प्रक्रिया को कोबाल्ट जैसी अन्य धातुओं में भी स्थानांतरित किया जा सकता है, जो विद्युत गतिशीलता और ऊर्जा भंडारण में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।
मूल प्रकाशन
यू. मंज़ूर, एल. मुजिका रोन्सेरी, डी. राबे, आई.आर. सूजा फिल्हो: हाइड्रोजन-आधारित न्यूनीकरण द्वारा सक्षम टिकाऊ निकल। नेचर (2025) में, DOI: 10.1038/s41586-025-08901-7
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