ফ্ল্যাশ গরম করার কৌশল দ্রুত এবং সস্তায় ব্যাটারি বর্জ্য থেকে মূল্যবান ধাতু নিষ্কাশন করে – পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বর্জ্য থেকে সরাসরি ধাতু পুনরুদ্ধারের একটি ব্যয়-কার্যকর নতুন উপায় এই সর্বব্যাপী ডিভাইসগুলির পরিবেশগত প্রভাবকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে যখন তাদের প্রায় 100-গুণ পুনর্ব্যবহার করার জন্য প্রয়োজনীয় সময় কাটাতে পারে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের রাইস ইউনিভার্সিটির বিজ্ঞানীদের দ্বারা উদ্ভাবিত, কৌশলটি ফ্ল্যাশ জুল হিটিং নামে পরিচিত, এবং এটি ইতিমধ্যেই বিষাক্ত দ্রাবক ছাড়া এবং বর্তমান পরীক্ষাগার পদ্ধতির তুলনায় কম শক্তি সহ অন্যান্য ধরণের বৈদ্যুতিন বর্জ্য থেকে মূল্যবান ধাতু পুনরুদ্ধার করতে ব্যবহৃত হয়েছে।

"বর্তমানে, 95% ব্যাটারি পুনর্ব্যবহৃত হয় না কারণ আমাদের তাদের পুনর্ব্যবহার করার ক্ষমতা নেই, এমনকি ইলেকট্রনিক্স থেকে বর্জ্য বার্ষিক 9% হারে বৃদ্ধি পাচ্ছে," বলেছেন জেমস ট্যুর, রাইস ন্যানোসায়েন্টিস্ট যিনি এই প্রকল্পের নেতৃত্ব দেন। বৈদ্যুতিক গাড়ির সাম্প্রতিক জনপ্রিয়তা সমস্যাটির জরুরীতা যোগ করেছে, তিনি যোগ করেছেন: "বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি প্রায় 10 বছর ধরে চলে, এবং এর মধ্যে অনেকগুলি এখন আসছে, কারণ প্রায় 10 বছর হয়ে গেছে যে আমরা সেগুলি ব্যবহার করছি।"

ব্যয়িত ব্যাটারি যেগুলি পুনর্ব্যবহৃত হয় না সেগুলি বেশিরভাগই ল্যান্ডফিলে শেষ হয়, যেমন অন্যান্য অনেক ধরণের ইলেকট্রনিক বর্জ্য (ই-বর্জ্য)। এটি পরিবেশের জন্য খারাপ, কারণ ই-বর্জ্যে প্রায়শই ভারী ধাতু থাকে, যার মধ্যে কিছু বিষাক্তও থাকে। এটি একটি মিস করা বাণিজ্যিক সুযোগও, যেহেতু ই-বর্জ্য নীতিগতভাবে রোডিয়াম, প্যালাডিয়াম, রৌপ্য এবং সোনার মতো মূল্যবান ধাতুগুলির পাশাপাশি ক্রোমিয়াম, ক্যাডমিয়াম, সীসা এবং পারদের মতো কম ব্যয়বহুল উপাদানগুলির একটি গুরুত্বপূর্ণ এবং টেকসই উত্স হতে পারে৷

সমস্যা হল ই-বর্জ্য পুনর্ব্যবহারযোগ্য পদ্ধতি নিখুঁত থেকে অনেক দূরে। সর্বাধিক সাধারণগুলি পাইরোমেটালার্জির উপর ভিত্তি করে, যার মধ্যে উচ্চ তাপমাত্রায় ধাতুর গলিত স্যুপ তৈরি করা জড়িত। এই পদ্ধতিগুলির নির্বাচনীতার অভাব রয়েছে, শক্তির নিবিড় এবং বিপজ্জনক, ভারী ধাতু বহনকারী ধোঁয়া উৎপন্ন করে, বিশেষ করে যখন বর্জ্যে তুলনামূলকভাবে কম গলনাঙ্কের ধাতু থাকে যেমন পারদ, ক্যাডমিয়াম বা সীসা।

অন্যান্য কৌশলগুলি হাইড্রোমেটালার্জি ব্যবহার করে, যার মধ্যে অ্যাসিড, বেস বা সায়ানাইড ব্যবহার করে ই-বর্জ্য থেকে ধাতু বের করে দেওয়া হয়। যদিও এই পদ্ধতিগুলি আরও নির্বাচনী, তারা প্রচুর পরিমাণে তরল বা ঘামাচির বর্জ্য তৈরি করে এবং রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিকে জড়িত করে যা গতিগতভাবে ধীর এবং এইভাবে বৃদ্ধি করা কঠিন। "অনেক বর্তমান ব্যাটারি পুনর্ব্যবহারযোগ্য প্রক্রিয়াগুলি খুব শক্তিশালী অ্যাসিডের ব্যবহার জড়িত, এবং এগুলি অগোছালো, কষ্টকর প্রক্রিয়া হতে থাকে," ট্যুর পর্যবেক্ষণ করে৷

আরও একটি বিকল্প, বায়োমেটালার্জি, অণুজীবের মধ্যে প্রাকৃতিক জৈবিক প্রক্রিয়াগুলিকে কাজে লাগিয়ে ধাতুগুলিকে পৃথক করে, কিন্তু কৌশলগুলির এই প্রতিশ্রুতিশীল পরিবারটি এখনও তার শৈশবকালে রয়েছে।

এক ঝলকায় চলে গেল

2020 সালে, ট্যুর এবং রাইস-এ তার সহকর্মীরা বর্জ্য খাদ্য এবং প্লাস্টিকের মতো কার্বন উত্স থেকে গ্রাফিন তৈরির একটি উপায় তৈরি করেছিলেন। পরে, তারা এই ফ্ল্যাশ জুল গরম করার পদ্ধতিটি অভিযোজিত করে ই-বর্জ্য থেকে মূল্যবান ধাতু পুনরুদ্ধার করুন এবং অবশিষ্ট উপাদান থেকে বিষাক্ত বেশী অপসারণ.

কৌশলটি কাজ করে কারণ ই-বর্জ্যে ধাতুর বাষ্পের চাপ অন্যান্য বর্জ্য উপাদান যেমন কার্বন, সিরামিক এবং কাচের থেকে অনেক আলাদা। বাষ্পীভবন বিচ্ছেদ নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ায়, গবেষকরা 1 সেকেন্ডেরও কম স্থায়ী কারেন্টের তীব্র স্পন্দন প্রয়োগ করে 3400 K-এ বর্জ্য গরম করে এই ধাতুগুলিকে একটি ফ্ল্যাশ চেম্বারে বাষ্পীভূত করেন।

টিমের সদস্য বিং ডেং ব্যাখ্যা করেছেন যে বাষ্পগুলিকে তারপর ফ্ল্যাশ চেম্বার থেকে একটি ঠান্ডা ফাঁদে ভ্যাকুয়ামের অধীনে নিয়ে যাওয়া হয় যেখানে তারা তাদের উপাদান উপাদানগুলিতে ঘনীভূত হয়। ফাঁদে ধাতব মিশ্রণটি তারপর প্রতিষ্ঠিত পরিশোধন পদ্ধতি ব্যবহার করে আরও বিশুদ্ধ করা যেতে পারে।

কালো ভর সক্রিয় করা হচ্ছে

তাদের সর্বশেষ গবেষণায়, ট্যুর এবং সহকর্মীরা এই প্রক্রিয়াটিকে তথাকথিত কালো ভর পর্যন্ত প্রসারিত করেছেন, যা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্যাথোড এবং অ্যানোড থেকে আসা সম্মিলিত বর্জ্য। জুল-হিটিং পদ্ধতি ব্যবহার করে, দলটি কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে কালো ভরকে 2100 K এর উপরে তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করেছিল। এই অতি দ্রুত উচ্চ-তাপমাত্রার চিকিত্সা ব্যাটারি ধাতুর জড় স্তরকে সরিয়ে দেয় এবং কালো ভরের অক্সিডেশন অবস্থাকেও কমিয়ে দেয়, এটি একটি পাতলা অ্যাসিডে দ্রবীভূত হতে দেয়।

"আমরা যা পেয়েছি তা হল যে আপনি যদি কালো ভরকে 'ফ্ল্যাশ' করেন, তবে আপনি শুধুমাত্র কম ঘনত্বের হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ব্যবহার করে সহজেই গুরুত্বপূর্ণ ধাতুগুলিকে আলাদা করতে পারেন," ট্যুর ব্যাখ্যা করে। “আপনি বলতে পারেন ফ্ল্যাশ ধাতুকে মুক্ত করে, তাই তারা সহজে দ্রবীভূত হয়। আমরা এখনও অ্যাসিড ব্যবহার করছি, তবে অনেক কম।"

এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করে, দলটি বিভিন্ন ধরণের মিশ্র ব্যাটারি বর্জ্য থেকে 98% এরও বেশি ধাতু উদ্ধার করেছে। আরও কি, বর্জ্য দ্রবীভূত করতে 20 মিনিটেরও কম সময় লাগে, প্রথাগত পদ্ধতি ব্যবহার করে 24 ঘন্টার বিপরীতে।

শহুরে খনন দ্রুত এবং পরিষ্কার হয়

"শিল্প ঐতিহ্যগতভাবে কালো ভরকে পুনর্ব্যবহার করার চেষ্টা করে, তবে বর্তমান পুনর্ব্যবহারযোগ্য কৌশলগুলি জটিল চিকিত্সা পদ্ধতির পাশাপাশি যথেষ্ট শক্তি খরচ এবং CO দ্বারা সীমাবদ্ধ।₂ নির্গমন,” বলেছেন দলের সদস্য ওয়েইয়িন চেন। "আমাদের প্রক্রিয়ার সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফলাফল হল রিসাইক্লিংয়ের সময় অ্যাসিডের ব্যবহার 10 গুণ এবং সময় খরচ 100 গুণ কমানো।"

ধান গবেষকরা বলছেন যে তারা এখন তাদের পুনর্ব্যবহার করার কৌশল বাড়াতে চাইছেন। "আমরা ইতিমধ্যে আমাদের ল্যাবে কিলোগ্রাম-স্তরের পুনরুদ্ধার প্রদর্শন করেছি এবং ফ্ল্যাশ-জুল প্রক্রিয়াটি সম্ভবত ভবিষ্যতে একটি অবিচ্ছিন্ন সিস্টেমে একত্রিত হতে পারে," চেন বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

তারা তাদের কাজ বর্ণনা বিজ্ঞান অগ্রগতি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/flash-heating-technique-extracts-valuable-metals-from-battery-waste-quickly-and-cheaply/