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सेलफोन, लैपटॉप और बढ़ती संख्या में इलेक्ट्रिक वाहनों से निकलने वाली लिथियम-आयन बैटरियाँ ढेर हो रही हैं, लेकिन रीसाइकिलिंग के विकल्प अभी भी काफी हद तक खराब बैटरियों को जलाने या रासायनिक रूप से घोलने तक ही सीमित हैं। मौजूदा तरीके पर्यावरणीय समस्याएँ पैदा कर सकते हैं और औद्योगिक पैमाने पर इनका आर्थिक रूप से उत्पादन करना मुश्किल है।
पारंपरिक प्रक्रियाएँ कुछ बैटरी सामग्रियों को रीसाइकिल करती हैं और कास्टिक क्षार, अकार्बनिक एसिड और खतरनाक रसायनों पर निर्भर करती हैं जो अशुद्धियाँ पैदा कर सकते हैं। महत्वपूर्ण धातुओं को निकालने के लिए भी जटिल पृथक्करण और अवक्षेपण की आवश्यकता होती है। हालाँकि, कोबाल्ट और लिथियम जैसी धातुओं को रीसाइकिल करने से प्रदूषण, विदेशी स्रोतों पर निर्भरता और आपूर्ति श्रृंखलाओं में रुकावट कम हो सकती है।
अमेरिकी ऊर्जा विभाग की ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने बैटरियों को तरल घोल में घोलने की एक विधि विकसित की है, जिससे इस प्रक्रिया में इस्तेमाल होने वाले खतरनाक रसायनों की मात्रा कम हो जाती है। उनका शोध एनर्जी स्टोरेज मैटेरियल्स नामक पत्रिका में प्रकाशित हुआ है।
ओआरएनएल शोधकर्ताओं द्वारा विकसित सरल, प्रभावी और पर्यावरण अनुकूल समाधान, पिछली विधियों में आने वाली प्रमुख बाधाओं को दूर करता है।
इस्तेमाल की गई बैटरियों को ऑर्गेनिक साइट्रिक एसिड (जो खट्टे फलों में प्राकृतिक रूप से पाया जाता है) के घोल में भिगोया जाता है, जिसे एथिलीन ग्लाइकॉल में घोला जाता है, जो पेंट और कॉस्मेटिक्स जैसे उपभोक्ता उत्पादों में आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला एंटीफ्रीज है। साइट्रिक एसिड संधारणीय स्रोतों से आता है और अकार्बनिक एसिड की तुलना में इसे संभालना अधिक सुरक्षित है। यह पर्यावरण के अनुकूल समाधान बैटरी के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रोड, जिसे कैथोड कहा जाता है, में धातुओं को अलग करने और पुनर्चक्रण करने के लिए एक अत्यंत कुशल प्रक्रिया प्रदान करता है।
ORNL के बैटरी शोध समूह के सदस्य याओकाई बाई ने कहा, "क्योंकि कैथोड में महत्वपूर्ण सामग्री होती है, इसलिए यह किसी भी बैटरी का सबसे महंगा हिस्सा होता है, जो इसकी लागत का 30 प्रतिशत से अधिक होता है।" "हमारा दृष्टिकोण समय के साथ बैटरी की लागत को कम कर सकता है।" यह अध्ययन ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी की बैटरी निर्माण सुविधा में किया गया था, जो संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे बड़ी ओपन-एयर बैटरी अनुसंधान और विकास सुविधा है।
वहां विकसित प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी से कैथोड से लगभग 100% कोबाल्ट और लिथियम को बिना किसी अशुद्धता के सिस्टम में डाला जा सकता है। यह धातु के घोल को अन्य अवशेषों से प्रभावी रूप से अलग करने में भी सक्षम है। सबसे अच्छी बात यह है कि इसका दूसरा कार्य कुछ ही घंटों में 96% से अधिक कोबाल्ट को बिना किसी अतिरिक्त रसायन को मिलाए पुनर्प्राप्त करना है, जो अक्सर एसिड के स्तर को संतुलित करने के लिए एक जटिल मैनुअल प्रक्रिया होती है।
प्रमुख शोधकर्ता लू यू ने कहा, "यह पहली बार है कि एक समाधान प्रणाली निक्षालन और प्रसंस्करण के कार्यों को कवर करती है।" "यह जानना दिलचस्प था कि कोबाल्ट बिना किसी और गड़बड़ी के अवक्षेपित और व्यवस्थित हो गया। हमें इसकी उम्मीद नहीं थी।"
अतिरिक्त रसायनों की आवश्यकता को समाप्त करने से लागत कम होती है और उप-उत्पादों या द्वितीयक अपशिष्टों के उत्पादन से बचा जा सकता है। ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में कॉर्पोरेट शोधकर्ता और विद्युतीकरण प्रभाग के निदेशक इलियास बेलहारौक ने कहा, "हम उत्साहित हैं कि हमारे वैज्ञानिकों द्वारा विकसित यह रीसाइक्लिंग प्रक्रिया महत्वपूर्ण बैटरी सामग्रियों की व्यापक रीसाइक्लिंग का मार्ग प्रशस्त कर सकती है।"
बाई ने कहा कि साइट्रिक एसिड और एथिलीन ग्लाइकॉल के निक्षालन गुणों का अध्ययन पहले भी किया जा चुका है, लेकिन इस विधि में अधिक एसिड और कम तापमान का उपयोग किया गया था, तथा यह कम प्रभावी थी।
बाई ने कहा, "हम इस बात से हैरान थे कि यह घोल से कितनी जल्दी बाहर आ गया।" "कार्बनिक अम्लों के साथ आमतौर पर इसमें 10 से 12 घंटे लगते हैं, लेकिन इसमें केवल एक घंटा लगा।" अकार्बनिक अम्लों का उपयोग करने वाले पारंपरिक घोल भी धीमे होते हैं क्योंकि उनमें पानी होता है, जिसका क्वथनांक प्रतिक्रिया तापमान को सीमित करता है।
अधिक जानकारी: लू यू एट अल., सरलीकृत कैथोड रीसाइक्लिंग के लिए कुशल पृथक्करण और सह-अवक्षेपण, ऊर्जा भंडारण सामग्री (2023)। DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
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