आवश्‍यक धातुओं की रीसाइक्लिंग प्रक्रिया को सरल बनाना कमी और पर्यावरणीय बोझ को कम कर सकता है

धातु रीसाइक्लिंग का महत्व

खनिज संसाधन सीमित हैं और उनका निष्कर्षण ऊर्जा की खपत तथा पर्यावरण पर असर डालता है। खनन में काफी मीठा पानी उपयोग होता है और इससे ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन, वनों की कटाई तथा लंबे समय तक रहने वाला प्रदूषण हो सकता है।

सिद्धांततः धातुओं को बार-बार पुनर्चक्रित किया जा सकता है। वे तत्वों या मिश्रधातुओं के रूप में होती हैं और प्लास्टिक जैसे जटिल कार्बनिक बहुलकों से अलग हैं। हालांकि, अलग-अलग धातुओं और अन्य पदार्थों के मिश्रण को शुद्ध करना कठिन हो सकता है।

व्यवहार में धातुओं का पुनर्चक्रण अक्सर अधूरा या ऊर्जा-सघन होता है। इलेक्ट्रॉनिक घटकों में कई पदार्थ बहुत छोटी मात्रा में मिले होते हैं, जिनमें कैडमियम, टाइटेनियम और टंग्स्टन जैसी धातुएँ भी शामिल हो सकती हैं। ऐसे मिश्रणों से उपयोगी धातु अलग करना चुनौतीपूर्ण है।

इसी संदर्भ में अमेरिका के राइस विश्वविद्यालय और चीन के त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने तीव्र विद्युत प्रवाह से धातुएँ अलग करने की विधि विकसित की है। उनका अध्ययन 25 सितंबर 2024 को Nature Chemical Engineering में “विद्युत-तापीय क्लोरीनीकरण द्वारा धातुओं का त्वरित पृथक्करण” शीर्षक से प्रकाशित हुआ।

धातु रीसाइक्लिंग विधियाँ

वर्तमान धातु रीसाइक्लिंग

प्रचलित विधियों में जलधातुकर्म शामिल है, जिसमें अम्लीय या क्षारीय जलीय घोलों से धातुओं का निष्कर्षण किया जाता है। इस प्रक्रिया में पानी और रसायनों की काफी खपत हो सकती है तथा ऐसे अपशिष्ट प्रवाह बन सकते हैं जिनका उपचार आवश्यक है।

स्रोत: MEAB

एक अन्य तरीका तापधातुकर्म है, जिसमें ऊँचे तापमान वाली प्रक्रियाओं से धातुएँ निकाली और शुद्ध की जाती हैं। इसमें गलाना तथा अन्य तापीय अभिक्रियाएँ शामिल हो सकती हैं। कुछ मिश्रणों में चयनात्मक पृथक्करण कठिन होता है और ऊर्जा की अधिक खपत पर्यावरणीय प्रभाव बढ़ा सकती है।

फ़्लैश जूल हीटिंग (FJH)

शोध दल के प्रमुख जेम्स एम. टूर पहले भी फ्लैश जूल हीटिंग का उपयोग ग्राफीन बनाने और अपशिष्ट प्रसंस्करण के लिए कर चुके हैं।

स्रोत: India Education Diary

फ्लैश जूल हीटिंग में किसी पदार्थ से विद्युत धारा गुजारकर उसे बहुत तेजी से अत्यधिक तापमान तक गर्म किया जाता है। उपयुक्त अभिक्रिया परिस्थितियों में इससे पदार्थों का रूपांतरण और पृथक्करण संभव होता है।

शोधकर्ताओं ने इस तापीय विधि को क्लोरीनीकरण और कार्बोक्लोरीनीकरण से जोड़कर इलेक्ट्रॉनिक कचरे से धातुएँ निकालीं। परीक्षणों में उन्होंने निम्नलिखित पृथक्करण प्रदर्शित किए:

• कैपेसिटर से टैंटैलम।
• बेकार एलईडी से गैलियम।
• प्रयुक्त सौर चालक फिल्मों से इंडियम।

परीक्षण की गई पृथक्करण प्रक्रिया में पानी, अम्ल या अन्य विलायक उपयोग नहीं किए गए। अभिक्रिया की परिस्थितियों को नियंत्रित करके शोधकर्ताओं ने 95% से अधिक शुद्धता और 85% से अधिक प्राप्ति दर हासिल की। इससे कुछ पारंपरिक विधियों की तुलना में पर्यावरणीय बोझ कम करने की संभावना बनती है।

हालाँकि सभी धातु पूरी तरह वापस नहीं मिली, यह विधि उस कचरे की मात्रा घटा सकती है जिसे आगे जलधातुकर्म या तापधातुकर्म से संसाधित करना पड़े।

फ्लैश जूल हीटिंग की भविष्य की संभावनाएँ

सार्वभौमिक इलेक्ट्रॉनिक रीसाइक्लिंग

इस अध्ययन में इलेक्ट्रॉनिक कचरे के कुछ प्रकार ही जाँचे गए। बैटरियों जैसे अन्य अपशिष्ट प्रवाहों पर इसकी उपयोगिता, दक्षता और पर्यावरणीय प्रभाव का आकलन करने के लिए और शोध चाहिए।

“हम अपशिष्ट प्रवाहों से अन्य महत्वपूर्ण धातुओं की प्राप्ति के लिए इस विधि को अनुकूलित करने की कोशिश कर रहे हैं।”

डॉ. बिंग डेंग — त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय में सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के सह-प्रथम लेखक।

आगे के प्रयोगों में अभिक्रिया परिस्थितियों और अन्य प्रसंस्करण चरणों को सुधारकर कुल प्राप्ति दर बढ़ाने के तरीके तलाशे जा सकते हैं। थोड़ी मात्रा में अम्ल के साथ संयोजन इस लेख में सुझाई गई संभावना है, अध्ययन में सिद्ध परिणाम नहीं।

“यह प्रगति महत्वपूर्ण धातुओं की कमी और पर्यावरणीय नुकसान की समस्या से निपटने के साथ अधिक दक्ष पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया के माध्यम से पुनर्चक्रण उद्योग को आर्थिक प्रोत्साहन देने की संभावना प्रस्तुत करती है।”

डॉ. शिचेन शू — राइस विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता और अध्ययन के सह-प्रथम लेखक।

खनिज निष्कर्षण

धातु पुनर्चक्रण और प्राकृतिक अयस्क से निष्कर्षण, दोनों में उपयोगी धातु को अन्य पदार्थों से अलग करना पड़ता है। फिर भी अयस्क और इलेक्ट्रॉनिक कचरे की संरचना अलग होती है, इसलिए एक ही प्रक्रिया की उपयोगिता अलग-अलग परीक्षणों से स्थापित करनी होगी।

खनन के बाद शोधन में अक्सर पानी, अम्ल या ऊँचे तापमान का बड़े पैमाने पर उपयोग होता है। ऊर्जा, रसायन और अपशिष्ट प्रबंधन की जरूरतें इसके पर्यावरणीय प्रभाव का महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।

डॉ. शिचेन शू के अनुसार, इस विधि में लिथियम और दुर्लभ-मृदा तत्वों के निष्कर्षण की भी संभावनाएँ हैं। इन उपयोगों को स्थापित करने के लिए आगे शोध आवश्यक है।

धातु रीसाइक्लिंग में निवेश

स्टील और एल्युमिनियम का काफी पुनर्चक्रण होता है, लेकिन इलेक्ट्रॉनिक कचरे जैसे जटिल पदार्थों का बड़ा हिस्सा औपचारिक पुनर्चक्रण से बाहर रहता है। कुछ क्षेत्रों में असुरक्षित और प्रदूषणकारी तरीकों से इसका प्रसंस्करण किया जाता है।

इलेक्ट्रिक वाहन, सौर पैनल, बैटरियाँ, हीट पंप और छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बड़ी संख्या में बन रहे हैं। इनके उपयोगकाल समाप्त होने पर पुनर्चक्रण की माँग बढ़ेगी, हालाँकि अलग-अलग उत्पादों की आयु अलग होती है।

पुनर्चक्रण कंपनियों के शेयर विभिन्न ब्रोकरों के माध्यम से खरीदे जा सकते हैं। securities.io पर अमेरिका, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, ब्रिटेन और अन्य देशों के लिए ब्रोकर संबंधी मार्गदर्शिकाएँ उपलब्ध हैं।

व्यक्तिगत कंपनियाँ चुनने के बजाय निवेशक Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS) या WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF — USD Acc (WRCY) जैसे इस लेख में उल्लिखित फंडों का अध्ययन कर सकते हैं। इनके निवेश क्षेत्र, उपलब्धता, लागत और जोखिम अलग हैं; विविधीकरण लाभ की गारंटी नहीं देता।

धातु रीसाइक्लिंग कंपनियाँ

1. Li-Cycle Holdings Corp 

इलेक्ट्रॉनिक कचरे के विभिन्न प्रकारों में बैटरियों का प्रसंस्करण विशेष सावधानी माँगता है।

बैटरियों में अनेक पदार्थ होते हैं और बचा हुआ विद्युत आवेश आग या तापीय अनियंत्रण का जोखिम बढ़ा सकता है। सामान्य उपयोग में सुरक्षित रहने वाली बैटरियों को भी पुनर्चक्रण के लिए काटते या गर्म करते समय नियंत्रित प्रक्रियाओं और उपयुक्त सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है।

लेख में उद्धृत कंपनी के अनुमान के अनुसार, उत्तरी अमेरिका में पुनर्चक्रण के लिए उपलब्ध बैटरी सामग्री की मात्रा 2030 तक लगभग छह गुना बढ़ सकती है। यह भविष्य का अनुमान है, निश्चित परिणाम नहीं।

स्रोत: Li-Cycle

Li-Cycle के अनुसार, उसकी तीसरी पीढ़ी की कुछ स्पोक सुविधाएँ बैटरी पैक को पहले अलग-अलग कोशिकाओं में खोले या डिस्चार्ज किए बिना संसाधित कर सकती हैं। यह क्षमता नियंत्रित औद्योगिक प्रक्रिया की है, सामान्य उपयोगकर्ताओं के लिए बैटरी काटने का निर्देश नहीं।

कंपनी अपनी तकनीक को लिथियम-आयन बैटरियों के अलग-अलग आकार, प्रकार और रसायन संरचनाओं के अनुकूल बताती है। इसे सभी प्रकार की बैटरी पर लागू सार्वभौमिक प्रक्रिया नहीं समझना चाहिए। बदलते डिजाइनों के साथ काम कर सकना पुनर्चक्रण उद्योग के लिए महत्वपूर्ण है।

कंपनी अपनी एकीकृत तकनीक के लिए 95% तक सामग्री प्राप्ति की क्षमता बताती है। स्पोक सुविधाएँ पहले ब्लैक मास बनाती हैं; बैटरी-ग्रेड लिथियम कार्बोनेट जैसे अंतिम पदार्थों के उत्पादन के लिए प्रस्तावित हब का अतिरिक्त शोधन चरण आवश्यक है।

स्रोत: Li-Cycle

2023 और 2024 की शुरुआत में न्यूयॉर्क के रोचेस्टर हब के निर्माण में लागत बढ़ने और वित्तपोषण संबंधी कठिनाइयों का सामना करना पड़ा। कंपनी ने उत्तरी अमेरिका और यूरोप में स्पोक सुविधाएँ विकसित की थीं, लेकिन रोचेस्टर का निर्माण रोक दिया गया था।

रोचेस्टर हब की नियोजित प्रसंस्करण क्षमता प्रति वर्ष लगभग 35,000 टन ब्लैक मास थी। ब्लैक मास बैटरियों के यांत्रिक प्रसंस्करण से मिलने वाला धातु-युक्त मध्यवर्ती मिश्रण है, केवल पूरी कुटी हुई बैटरी नहीं। इस क्षमता को हासिल करना परियोजना के पूरा होने और संचालन पर निर्भर था।

तुलना के लिए, कंपनी के स्पोक नेटवर्क ने 2024 की दूसरी तिमाही में 1,394 टन ब्लैक मास और समकक्ष पदार्थ बनाए। यह तिमाही उत्पादन है, जबकि 35,000 टन हब की प्रस्तावित वार्षिक इनपुट क्षमता है; दोनों सीधे समान माप नहीं हैं।

स्रोत: Li‑Cycle

वित्तीय स्थिति मजबूत करने के लिए Li-Cycle ने मार्च 2024 में Glencore से 7.5 करोड़ डॉलर का निवेश प्राप्त किया। लेख में उद्धृत 2024 की जानकारी के समय कंपनी अमेरिकी ऊर्जा विभाग से अधिकतम 37.5 करोड़ डॉलर के प्रस्तावित ऋण के अंतिम दस्तावेजों पर काम कर रही थी। यह उपलब्धि ऋण वितरण या रोचेस्टर के पुनर्निर्माण की गारंटी नहीं थी।

अगस्त 2024 की कंपनी प्रस्तुति में ऊर्जा विभाग की छह-चरणीय प्रक्रिया में वित्तीय समापन की ओर बढ़ने का उल्लेख था। शर्तें पूरी करना, अंतिम समझौता करना और परियोजना का शेष वित्तपोषण जुटाना तब भी आवश्यक था।

स्रोत: Li‑Cycle

कंपनी के लिए एक और बाधा कम सामग्री कीमतें रही हैं, जिसने पूरी आपूर्ति श्रृंखला, जिसमें लिथियम खननकर्ता भी शामिल हैं, को प्रभावित किया है। प्रतिक्रिया में, कंपनी ने अपने कर्मचारियों की संख्या घटा दी है और जहाँ संभव हो लागत में कटौती की है।

अलाबामा, एरिज़ोना और जर्मनी की तीसरी पीढ़ी की स्पोक सुविधाएँ पहले से नेटवर्क का हिस्सा थीं। वे बैटरियों से ब्लैक मास बनाती हैं; उन्हें रोचेस्टर की सफलता के बाद बनाए जाने वाले तीन नए हब कहना गलत होगा।

स्रोत: Li‑Cycle

2. Enviri

पहले Harsco के नाम से जाना जाता था, कंपनी कचरा रीसाइक्लिंग में एक दिग्गज है, जिसका फोकस औद्योगिक और खनन कचरे पर है, जिसमें धातुएँ (कुल बिक्री का 40%) शामिल हैं।

2024 में कंपनी के तीन प्रमुख व्यवसाय थे:

• Harsco Environmental: सालाना लगभग 2 करोड़ टन स्लैग का प्रसंस्करण, जिससे अस्फाल्ट, पेविंग ब्लॉक, घर्षक सामग्री, छत की शिंगल और उर्वरक जैसे उत्पाद बनाए जाते हैं।
• Clean Earth: खतरनाक और अन्य अपशिष्ट का प्रबंधन। कंपनी की 2023 संबंधी जानकारी में सालाना लगभग 56 लाख पाउंड लैंप, 53 लाख पाउंड बैटरियाँ, 5,000 टन इलेक्ट्रॉनिक कचरा, 34 लाख टन दूषित मिट्टी और 7.1 करोड़ गैलन अपशिष्ट जल का उल्लेख है।
• Rail: रेल निर्माण और रखरखाव के लिए समाधान।

स्रोत: Enviri

समग्र रूप से, रीसाइक्लिंग/क्लीनिंग खंड व्यवसाय का अधिकांश हिस्सा बनाता है, जहाँ कुल राजस्व का 62% उत्तर अमेरिका से आता है। Clean Earth ने तेज़ी से वृद्धि की है, 2019 में कंपनी के राजस्व के कुछ प्रतिशत से बढ़कर 2024 में लगभग एक‑तीहाई तक पहुँच गया है।

स्रोत: Enviri

कंपनी PFAS, यानी पर- और पॉलीफ्लुओरोएल्किल पदार्थों के उपचार में अवसर देखती थी। पर्यावरण में लंबे समय तक बने रहने के कारण इन्हें अक्सर “फॉरएवर केमिकल्स” कहा जाता है। लेख में Clean Earth के लिए संबोधित किए जा सकने वाले बाजार का अनुमान 3–5 अरब डॉलर बताया गया है; यह अनुमान है, कंपनी का वास्तविक राजस्व नहीं।

कंपनी PFAS को लैंडफिल में डालने या गहरे कुओं में इंजेक्ट करने के बजाय नष्ट करने की अतिरिक्त विधियाँ पहचानने पर भी काम कर रही है।

“हमारा मानना है कि लंबे समय के जोखिम और देनदारियाँ कम करने के लिए विनाश की तकनीक बेहतर है।”

एलिज़ाबेथ पीटरसन — Clean Earth की मुख्य वाणिज्यिक अधिकारी

जैसे‑जैसे अधिक‑अधिक नियम PFAS जैसी अनसुलझी प्रदूषण समस्याओं को संबोधित कर रहे हैं, यह संभावना है कि Enviri जैसी कंपनियों को इससे लाभ होगा। अन्य अवसरों में ग्रीन स्टील और कार्बन‑निगेटिव अस्फाल्ट शामिल हैं।

दीर्घकाल में कंपनी अपने रेल संपत्तियों को बेचने पर विचार कर रही है, ताकि एक औद्योगिक समूह से एक ग्रीन इकोनॉमी कंपनी में अपने परिवर्तन को अंतिम रूप दिया जा सके। लेकिन यह समय ले सकता है, यूरोप में नियमों और दीर्घकालिक अनुबंधों के खतरे के कारण, यदि बिक्री होती है तो, वर्तमान में रेल खंड की बिक्री को रोक दिया गया है।