दुर्लभ-पृथ्वी स्थायी चुम्बकों के पुनर्चक्रण की तकनीक हरित अर्थव्यवस्था को कैसे बदल सकती है - भौतिकी विश्व

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy-physics-world.jpg" data-caption="विकास की संभावनाएं दुर्लभ-पृथ्वी स्थायी चुंबक "हरित अर्थव्यवस्था" के लिए महत्वपूर्ण हैं, लेकिन 99% से अधिक स्क्रैप के साथ, HyProMag के पुनर्नवीनीकरण चुंबक का संभावित बाजार पवन टरबाइन और कंप्यूटर हार्ड ड्राइव से लेकर इलेक्ट्रिक कारों में मोटर तक फैला हुआ है। (सौजन्य (बाएं से): शटरस्टॉक/पेड्रोसाला; आईस्टॉक/मैडस्की; आईस्टॉक/अरंगा87)" शीर्षक="पॉपअप में छवि खोलने के लिए क्लिक करें" href="https://platoblockchin.com/wp-content/uploads/2024/03 /कैसे-पुनर्चक्रण-की-एक-तकनीक-दुर्लभ-पृथ्वी-स्थायी-चुंबक-हरित-अर्थव्यवस्था-भौतिकी-दुनिया को बदल सकती है।jpg">

मैं हाल ही में इनोवेट यूके द्वारा वित्त पोषित एक व्यापार मिशन पर कनाडा गया था, जहां मेरी मुलाकात हुई एलन वाल्टन - एक सामग्री वैज्ञानिक जिसने नामक कंपनी की सह-स्थापना की हाईप्रोमैग. 2018 में बर्मिंघम विश्वविद्यालय से निकले, HyProMag ने दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट के पुनर्चक्रण के लिए एक तकनीक विकसित की है, जिसका व्यापक रूप से पवन टरबाइन, इलेक्ट्रिक-वाहन (ईवी) मोटर्स और "हरित अर्थव्यवस्था" के अन्य हिस्सों में उपयोग किया जाता है।

बर्मिंघम परिसर में हाईप्रोमैग की प्रोटोटाइप रीसाइक्लिंग सुविधा का दौरा करने के लिए आमंत्रित किए जाने पर, मैंने देखा कि यह तकनीक यूके की एक महान सफलता की कहानी बन रही है। तो कब भौतिकी की दुनिया मुझे भेजा एक प्रेस विज्ञप्ति यह घोषणा करते हुए कि कंपनी व्यावसायिक उत्पादन शुरू करने वाली है टायसेली एनर्जी पार्क 2024 के मध्य तक बर्मिंघम में, मुझे पता था कि मेरी प्रवृत्ति अच्छी तरह से स्थापित थी।

दुर्लभ-पृथ्वी स्थायी चुंबक - जैसा कि मैंने अपने कॉलम में वर्णित किया है कुछ महीने पहले - नियोडिमियम, समैरियम और सेरियम जैसे तत्वों की मिश्रधातु हैं। "स्वच्छ-ऊर्जा" अर्थव्यवस्था में परिवर्तन अब पूरे जोरों पर है, दुर्लभ पृथ्वी की मांग अधिक है। अनुमान बताते हैं कि 2021 और 2040 के बीच बाजार सात गुना तक बढ़ जाएगा।

समस्या यह है कि दुनिया का लगभग 80-90% नियोडिमियम वर्तमान में चीनी कंपनियों द्वारा बनाया या नियंत्रित किया जाता है। इसने अमेरिका जैसे कुछ देशों को इसके लिए प्रेरित किया है स्थायी चुम्बकों के अपने स्वयं के उत्पादन को नया रूप दें. लेकिन दुर्लभ पृथ्वी की आपूर्ति सुरक्षित करने का दूसरा तरीका सामग्रियों का पुनर्चक्रण करना है। यही कारण है कि HyProMag की सुविधा का आसन्न स्टार्ट-अप इतना दिलचस्प है, खासकर क्योंकि इसकी प्रक्रिया इतनी ऊर्जा कुशल है।

तत्व निकालना

अपशिष्ट पदार्थों से या अपने जीवन के अंत तक पहुँच चुके उत्पादों से दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों को निकालने की कई संभावित विधियाँ हैं। अब तक अधिकांश कार्य पहले चुम्बकों को विघटित करके व्यक्तिगत तत्वों को प्राप्त करने और फिर तरल-अपशिष्ट धाराओं से दुर्लभ पृथ्वी को पुनर्प्राप्त करने पर केंद्रित है जो चुंबक बनाने की प्रक्रिया में आपूर्ति श्रृंखला में फिर से प्रवेश करते हैं।

हरित अर्थव्यवस्था को शक्ति देना: दुर्लभ पृथ्वी के बिना चुंबक की खोज

इस दृष्टिकोण को अक्सर "लॉन्ग-लूप" रीसाइक्लिंग कहा जाता है क्योंकि विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके सब कुछ तोड़ दिया जाता है और दुर्लभ-पृथ्वी ऑक्साइड के रूप में पुनर्प्राप्त किया जाता है। इन ऑक्साइडों को मिश्रधातु में डालने से पहले धातुओं में परिवर्तित करना पड़ता है और चुम्बक बनाने के लिए उन्हें महीन मिश्रधातु पाउडर में तोड़ना पड़ता है। लॉन्ग-लूप रीसाइक्लिंग एक महत्वपूर्ण लेकिन ऊर्जा गहन और महंगी प्रक्रिया है।

टायसेली संयंत्र एक अलग दृष्टिकोण अपनाता है, जो बर्मिंघम विश्वविद्यालय के पेटेंट पर आधारित है चुंबक स्क्रैप का हाइड्रोजन प्रसंस्करण (एचपीएमएस) तकनीक। यह चुंबक मिश्र धातु पाउडर के रूप में अपशिष्ट धाराओं से चुंबकों को अलग करने के लिए प्रसंस्करण गैस के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करता है, जिसे कॉम्पैक्ट किया जा सकता है "पापयुक्त" दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक। गर्मी की आवश्यकता नहीं है, यह एक अपेक्षाकृत त्वरित प्रक्रिया है जिसे "शॉर्ट-लूप" रीसाइक्लिंग कहा जाता है।

259 में चौंका देने वाली 2021 मिलियन हार्ड डिस्क ड्राइव भेजी गईं, इसलिए पुनर्नवीनीकरण मैग्नेट का बाजार बहुत बड़ा है।

जब मैंने पिछले साल कंपनी की प्रोटोटाइप लाइन को देखा, तो मैंने देखा कि यह कंप्यूटर में पाए जाने वाले हार्ड डिस्क ड्राइव (एचडीडी) को रीसायकल कर सकता है। प्रत्येक डिस्क में 16 ग्राम तक चुंबकीय सामग्री हो सकती है, जिनमें से लगभग एक चौथाई दुर्लभ-पृथ्वी तत्व हैं। यह डिस्क के कुल द्रव्यमान का केवल एक छोटा सा अंश है लेकिन, जैसा कि आपको याद होगा कि मैंने इशारा किया था259 में आश्चर्यजनक रूप से 2021 मिलियन एचडीडी भेजे गए, इसलिए बाजार बहुत बड़ा है।

HyProMag की उत्पादन विधि में चुंबकीय-क्षेत्र सेंसर वाला एक रोबोट शामिल होता है जो पहले HDD की मोटर के स्थान की पहचान करता है, जिसमें सभी महत्वपूर्ण दुर्लभ-पृथ्वी स्थायी चुंबक होते हैं। फिर मोटर वाले हिस्से को काट दिया जाता है, बाकी डिस्क को पारंपरिक रीसाइक्लिंग के लिए भेज दिया जाता है। एचपीएमएस तकनीक के माध्यम से मोटर अनुभाग को अंततः वायुमंडलीय दबाव और कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन के संपर्क में लाया जाता है।

[एम्बेडेड सामग्री]

आश्चर्यजनक रूप से, दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक - आमतौर पर नियोडिमियम, लौह और बोरान (एनडीएफईबी) के मिश्र धातु - बस पाउडर बनाने के लिए अलग हो जाते हैं। मैंने देखा है प्रक्रिया के वीडियो और यह किसी चीज़ को जंग में बदलते हुए देखने जैसा है। महत्वपूर्ण बात यह है कि, पाउडर विचुंबकीय हो जाता है जिससे चुंबक पर कोई भी लेप चुंबक की सतह से अलग हो जाता है और आसानी से अलग किया जा सकता है।

निकाले गए एनडीएफईबी पाउडर को नई चुंबकीय सामग्री या दुर्लभ-पृथ्वी मिश्र धातुओं में पुन: संसाधित करने से पहले अशुद्धियों को हटाने के लिए छलनी किया जाता है। HyProMag का मानना ​​है कि इस प्रक्रिया में प्राथमिक स्रोतों से दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की तुलना में 15% कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो प्रभावशाली है। इसने परियोजना भागीदारों और संभावित ग्राहकों के लिए अपने पायलट प्लांट में पहले से ही 3000 से अधिक नए दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट का उत्पादन किया है, ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस और इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में मैग्नेट का परीक्षण किया गया है।

उत्पादन का वादा

लेकिन कंपनी परीक्षण चरण से आगे निकलकर मैग्नेट की बड़ी आपूर्तिकर्ता बनना चाहती है। इसीलिए टायसेली स्केल-अप प्लांट इतना महत्वपूर्ण है। कंपनी का मानना ​​है कि शुरुआत में वह प्रति वर्ष 20 टन तक दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बकों और मिश्र धातुओं को संसाधित करने में सक्षम होगी - और अंततः उस मात्रा का पाँच गुना। HyProMag जर्मनी और अमेरिका में आगे की सुविधाओं की भी योजना बना रहा है।

प्रौद्योगिकी आशाजनक है क्योंकि बहुत सारे उत्पादों में दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक होते हैं, लेकिन जब उन्हें हटा दिया जाता है तो चुंबक टूट जाते हैं और अलग हो जाते हैं। परिणामस्वरूप पाउडर चुंबकीय बना रहता है, लौह स्क्रैप और पौधों के घटकों से चिपक जाता है, लेकिन 1% से भी कम चुंबक पुनर्चक्रित हो पाते हैं। हालाँकि, HyProMag इस सामग्री को टुकड़े-टुकड़े करने से पहले कुशलतापूर्वक हटा सकता है और पहले से ही स्क्रैप के आर्थिक रूप से व्यवहार्य स्रोतों की एक विविध श्रृंखला पर नज़र रख रहा है।

वाल्टन कहते हैं, "एचपीएमएस जैसी कुशल पृथक्करण प्रक्रिया के बिना दुर्लभ-पृथ्वी चुंबकों के बड़े पैमाने पर पुनर्चक्रण को देखना मुश्किल है।" "मौजूदा पायलट लाइन हमें एक बार में दो टन तक स्क्रैप अनुप्रयोगों को संसाधित करने की अनुमति देती है, वाणिज्यिक संयंत्र को बड़े बैच आकार की अनुमति देने के लिए बढ़ाया गया है।" कंपनी का दावा है कि पाउडर हटाने के लिए लोडिंग का काम कम से कम चार घंटे में किया जा सकता है।

जैसे-जैसे दुर्लभ पृथ्वी की मांग बढ़ती है और उपलब्ध सेकेंड-हैंड चुंबकीय सामग्री की मात्रा भी बढ़ती है, ऐसे चुंबकों का पुनर्चक्रण एक बड़ा अवसर और एक अधिक व्यवहार्य प्रक्रिया बनता जा रहा है। बस ईवी क्षेत्र की वृद्धि को देखें: एक सामान्य इलेक्ट्रिक मोटर में 2-5 किलोग्राम चुंबकीय सामग्री होती है और बाजार-अनुसंधान फर्म के अनुसार 65 तक दुनिया भर में ईवी की बिक्री 2030 मिलियन प्रति वर्ष तक बढ़ने की उम्मीद है। आईएचएस मार्किट.

[एम्बेडेड सामग्री]

दुर्लभ पृथ्वी का एक और बड़ा स्रोत पवन टरबाइन हैं, जिनमें से कई दशकों के उपयोग के बाद अपने जीवन के अंत तक पहुंच रहे हैं। उनके जनरेटर में प्रति मेगावाट जनरेटर क्षमता में 650 किलोग्राम तक दुर्लभ पृथ्वी होती है। यह देखते हुए कि यूके का लक्ष्य 75 तक 2050 गीगावॉट तक की अपतटीय पवन क्षमता रखने का है, आने वाले वर्षों में उसके पास लगभग 50,000 टन दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक होंगे, इसके अनुसार मार्टिन चेरिंगटन इनोवेट यूके से, जो इसे चलाता है परिपत्र महत्वपूर्ण सामग्री आपूर्ति श्रृंखला (जलवायु) कार्यक्रम।

ऐसे दीर्घकालिक अवसरों के लिए अक्सर सरकारी समर्थन की आवश्यकता होती है - और दुर्लभ-पृथ्वी स्थायी चुम्बकों का पुनर्चक्रण कोई अपवाद नहीं रहा है। दरअसल, HyProMag के काम के पीछे का मौलिक शोध इसके लॉन्च होने से कई साल पहले शुरू हुआ था। कंपनी को यूके रिसर्च एंड इनोवेशन सहित कई स्रोतों से वित्तीय सहायता से भी लाभ हुआ है विद्युत क्रांति चला रहे हैं कार्यक्रम, यूरोपीय संघ और निजी निवेशक।

2023 में HyProMag Ltd लाया गया था कनाडाई फर्म द्वारा मैजिनिटो, जिसका हिस्सा है मकांगो संसाधन - यूके और कनाडाई स्टॉक एक्सचेंजों पर सूचीबद्ध एक खनिज-अन्वेषण और विकास कंपनी। मैकांगो ने हाईप्रोमैग की रीसाइक्लिंग और चुंबक-निर्माण तकनीक की क्षमता को स्पष्ट रूप से देखा। यह यूके की एक महान सफलता की कहानी है, जिसमें सर्कुलर अर्थव्यवस्था के लिए दीर्घकालिक वैश्विक संभावनाएं हो सकती हैं।

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
• प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://physicsworld.com/a/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy/