कागज का कचरा, जिसमें निस्तारित पेपर बैग, कार्डबोर्ड, अखबार और अन्य कागज पैकेजिंग शामिल हैं, कपास और प्लास्टिक से बने अपने समकक्षों की तुलना में एक बड़ा पर्यावरणीय प्रभाव रखता है। जलाए जाने पर वे नाटकीय रूप से ग्लोबल वार्मिंग में योगदान करते हैं और उनके उत्पादन में पर्यावरण-विषाक्तता की संभावना होती है।
से वैज्ञानिकों नानयांग प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, सिंगापुर (एनटीयू सिंगापुर) ने एकल-उपयोग पैकेजिंग, बैग और कार्डबोर्ड बक्से से बेकार कागज को एक महत्वपूर्ण घटक में बदलने की तकनीक विकसित की है। लिथियम आयन बैटरी.
वर्तमान नवाचार, जो अपशिष्ट उत्पादों को रीसायकल करने और हमारी निर्भरता को कम करने का मौका प्रदान करता है जीवाश्म ईंधन चक्रीय अर्थव्यवस्था, हरित सामग्री और स्वच्छ ऊर्जा की ओर हमारे परिवर्तन को गति देते हुए, पर्यावरण पर हमारे प्रभाव को कम करने के लिए एनटीयू के समर्पण को दर्शाता है, जो मानवता के सामने आने वाली चार बड़ी चुनौतियों में से एक है जिसे विश्वविद्यालय अपनी एनटीयू 2025 रणनीतिक योजना के माध्यम से संबोधित करना चाहता है।
वैज्ञानिकों ने कागज को शुद्ध कार्बन में बदलने के लिए कार्बोनाइजेशन नामक प्रक्रिया का उपयोग किया। इस प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, उन्होंने कागज के रेशों को इलेक्ट्रोड में बदल दिया, जिसे रिचार्जेबल बैटरी में बनाया जा सकता है जो मोबाइल फोन, चिकित्सा उपकरण और इलेक्ट्रिक वाहनों को शक्ति प्रदान करती है।
इसके बाद वैज्ञानिकों ने कागज को उच्च तापमान पर रखकर कार्बनीकृत कर दिया। इससे यह शुद्ध कार्बन, जल वाष्प और तेल में बदल जाता है जिसका उपयोग किया जा सकता है जैव ईंधन. चूंकि कार्बोनाइजेशन ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है और न्यूनतम कार्बन डाइऑक्साइड पैदा करता है, यह भस्मीकरण की तुलना में क्राफ्ट पेपर के निपटान का अधिक पर्यावरण अनुकूल तरीका है, जो कई कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है। ग्रीन हाउस गैसों.
शोध दल के कार्बन एनोड ने क्रूरता, अनुकूलनशीलता और इलेक्ट्रोकेमिकल गुणों में भी सुधार दिखाया। प्रयोगशाला अध्ययनों के अनुसार, एनोड आज की फोन बैटरी की तुलना में कम से कम दोगुने मजबूत हैं और 1,200 चार्ज और डिस्चार्ज का सामना कर सकते हैं। एनटीयू-निर्मित एनोड-आधारित बैटरियां अपने प्रतिद्वंद्वियों की तुलना में शारीरिक तनाव को बेहतर ढंग से सहन कर सकती हैं, और पांच गुना बेहतर क्रशिंग ऊर्जा को अवशोषित कर सकती हैं।
इसके अलावा, नई विकसित पद्धति कम ऊर्जा-गहन है। इसमें कम लागत वाली अपशिष्ट सामग्री का उपयोग किया जाता है और इनके निर्माण की लागत में भी कमी आने की उम्मीद है।
एनटीयू के स्कूल ऑफ मैकेनिकल एंड एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर लाई चांगक्वान, जिन्होंने इस परियोजना का नेतृत्व किया, ने कहा: “कागज का उपयोग हमारे दैनिक जीवन में कई पहलुओं में किया जाता है, उपहार लपेटने और कला और शिल्प से लेकर असंख्य औद्योगिक उपयोगों तक, जैसे हेवी-ड्यूटी पैकेजिंग, सुरक्षात्मक रैपिंग और निर्माण में रिक्त स्थान भरना। हालाँकि, जब इसे जलाने के अलावा इसका निपटान किया जाता है, तो इसके प्रबंधन के लिए बहुत कम प्रयास किया जाता है, जो उनकी संरचना के कारण उच्च स्तर का कार्बन उत्सर्जन उत्पन्न करता है। क्राफ्ट पेपर को एक और जीवन देने की हमारी पद्धति, इसे इलेक्ट्रिक वाहनों और स्मार्टफोन जैसे उपकरणों की बढ़ती आवश्यकता में शामिल करने से कार्बन उत्सर्जन में कटौती करने और खनन और भारी औद्योगिक तरीकों पर निर्भरता कम करने में मदद मिलेगी।
एनटीयू वैज्ञानिकों ने कार्बन एनोड बनाने के लिए विभिन्न जाली टोपोलॉजी बनाने के लिए क्राफ्ट पेपर की कई पतली शीटों को जोड़ा और लेजर से काटा, जिनमें से कुछ स्पाइकी पियाटा के समान थीं। फिर कागज को कार्बन में बदलने के लिए ऑक्सीजन मुक्त भट्टी में 1200 डिग्री सेल्सियस तक जलाया गया, जिससे एनोड बन गए।
अध्ययन के सह-लेखक, एनटीयू के स्कूल ऑफ मैकेनिकल एंड एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के एक शोध इंजीनियर, श्री लिम गुओ याओ ने कहा: “हमारे एनोड ने स्थायित्व, आघात अवशोषण, विद्युत चालकता जैसी शक्तियों का संयोजन प्रदर्शित किया, जो वर्तमान सामग्रियों में नहीं पाए जाते हैं। ये संरचनात्मक और कार्यात्मक गुण दर्शाते हैं कि हमारे क्राफ्ट पेपर-आधारित एनोड वर्तमान कार्बन सामग्रियों के लिए एक टिकाऊ और स्केलेबल विकल्प हैं और संरचनात्मक बैटरी के उभरते क्षेत्र जैसे मांग वाले, उच्च अंत, बहुआयामी अनुप्रयोगों में आर्थिक मूल्य पाएंगे।
एनटीयू के स्कूल ऑफ मैकेनिकल एंड एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर लाई चांगक्वान, जिन्होंने इस परियोजना का नेतृत्व किया, ने कहा, “हमारी पद्धति एक सामान्य और सर्वव्यापी सामग्री - कागज - को एक अन्य अत्यंत टिकाऊ और उच्च मांग में परिवर्तित करती है। हमें उम्मीद है कि हमारे एनोड बैटरियों के लिए टिकाऊ और हरित सामग्री की दुनिया की तेज़ी से बढ़ती ज़रूरत को पूरा करेंगे, जिसके निर्माण और अनुचित अपशिष्ट प्रबंधन ने हमारे पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव डाला है।
एनटीयू अनुसंधान टीम द्वारा किए गए कार्य के महत्व पर प्रकाश डालते हुए, कॉर्नेल विश्वविद्यालय, यूएस के मानव केंद्रित डिजाइन विभाग के प्रोफेसर जुआन हिनेस्ट्रोज़ा, जो अनुसंधान में शामिल नहीं थे, कहा: "चूंकि क्राफ्ट पेपर का उत्पादन बहुत बड़ी मात्रा में किया जाता है और इसी तरह दुनिया भर में इसका निपटान किया जाता है, मेरा मानना है कि एनटीयू सिंगापुर के शोधकर्ताओं द्वारा शुरू किए गए रचनात्मक दृष्टिकोण में वैश्विक स्तर पर प्रभाव डालने की काफी संभावनाएं हैं। कोई भी खोज जो इलेक्ट्रोड और फोम जैसे उच्च मूल्य वाले उत्पादों के लिए कच्चे माल के रूप में कचरे के उपयोग की अनुमति देगी, वास्तव में एक महान योगदान है। मुझे लगता है कि यह काम एक नया रास्ता खोल सकता है और अन्य शोधकर्ताओं को कपड़ा और पैकेजिंग सामग्री जैसे अन्य सेलूलोज़-आधारित सब्सट्रेट्स के परिवर्तन के लिए मार्ग ढूंढने के लिए प्रेरित कर सकता है, जिन्हें दुनिया भर में बड़ी मात्रा में त्याग दिया जा रहा है।
जर्नल संदर्भ:
- चांग क्वान लाई, गुओ याओ लिम, काई जी ताई, कांग जुएह डोमिनिक लिम, लिंगहुई यू, पवन के. कनौजिया, पेइयुआन इयान सीतोह। अतिरिक्त रूप से निर्मित क्राफ्ट पेपर से असाधारण ऊर्जा अवशोषण विशेषताओं और कार्यात्मक कार्बन फोम की स्केलेबल और स्थायी रूप से संपीड़ित लचीलापन प्राप्त होती है। Additive विनिर्माण, 2022; 58: 102992 DOI: 10.1016/j.addma.2022.102992
