रसायन हमेशा पानी और मिट्टी में बने रहते हैं। चूँकि वे टूटते नहीं हैं, वे हमारे पानी और भोजन में पहुँच जाते हैं, जिससे स्वास्थ्य पर कैंसर जैसे प्रभाव पड़ते हैं और प्रजनन क्षमता में कमी आती है।
पिछले महीने, अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी ने दो सबसे आम रसायन, पीएफओए और पीएफओएस देने का प्रस्ताव रखा, जिससे वैज्ञानिकों को उन्हें ट्रैक करने और सफाई उपायों की योजना बनाने की अनुमति मिली।
अब शोधकर्ताओं की एक टीम वाशिंगटन विश्वविद्यालय पीएफओए और पीएफओएस को नष्ट करने का एक नया तरीका है। वे एक नए रिएक्टर के साथ आए - जो कि नष्ट करने में मुश्किल रसायनों को पूरी तरह से तोड़ने के लिए सुपरक्रिटिकल पानी का उपयोग करता है, जो उच्च तापमान और दबाव पर बनता है। यह तकनीक पुराने स्टॉक का उपचार कर सकती है, जैसे अग्निशमन फोम में फॉरएवर रसायन, पर्यावरण में पहले से मौजूद केंद्रित फॉरएवर रसायनों को हटा सकती है और औद्योगिक कचरे का उपचार कर सकती है।
मैकेनिकल इंजीनियरिंग के यूडब्ल्यू रिसर्च एसोसिएट प्रोफेसर इगोर नोवोसेलोव ने कहा, “हमारा रिएक्टर मूल रूप से पानी को बहुत तेजी से गर्म करता है, लेकिन जब आप पास्ता के लिए इसे उबालते हैं तो यह पानी को अलग तरह से गर्म करता है। आमतौर पर, जब आप तापमान बढ़ाते हैं, तो पानी उबल जाता है और भाप में बदल जाता है। वहां से, पानी और भाप 100 डिग्री सेल्सियस (212 एफ) से अधिक गर्म नहीं होते हैं।
पानी को संपीड़ित करने से वह संतुलन बदल सकता है और अधिक गर्म तापमान पर क्वथनांक प्राप्त कर सकता है। दबाव बढ़ाने से उबलने का तापमान बढ़ सकता है।
पानी अंततः तरल से वाष्प में बदलना बंद कर देगा। इसके बजाय, यह एक महत्वपूर्ण बिंदु पर पहुंच जाता है जहां पानी सुपरक्रिटिकल चरण में प्रवेश करता है, एक अलग वस्तुस्थिति. इस उदाहरण में पानी कोई तरल या गैस नहीं है। यह बीच में कहीं पड़ता है, और सीमाएँ थोड़ी धुंधली हैं।
RSI पानी के अणु प्लाज्मा जैसी अवस्था में आयनित कणों से मिलते जुलते हैं। ये आंशिक रूप से अलग हुए अणु बहुत उच्च तापमान और बहुत तेज़ गति से दोलन करते हैं। कार्बनिक अणु ऐसे आक्रामक और अत्यधिक संक्षारक वातावरण में जीवित नहीं रह सकते।
नोवोसेलोव ने कहा, “जो रसायन सामान्य पानी में हमेशा के लिए जीवित रहते हैं, जैसे कि पीएफओएस और पीएफओए, उन्हें विघटित किया जा सकता है सुपरक्रिटिकल पानी बहुत ऊंची दर पर. यदि हमें परिस्थितियाँ सही मिलती हैं, तो इन अड़ियल अणुओं को नष्ट किया जा सकता है, जिससे कोई मध्यवर्ती उत्पाद नहीं बचेगा और केवल हानिरहित पदार्थ निकलेंगे, जैसे कि कार्बन डाइआक्साइड, पानी, और फ्लोराइड लवण, अक्सर नगर निगम के पानी और टूथपेस्ट में मिलाया जाता है।''
“हमने मूल रूप से इसे रासायनिक युद्ध एजेंटों को नष्ट करने के लिए डिज़ाइन किया था, जिन्हें नष्ट करना भी कठिन है। रिएक्टर बनाने में हमें पाँच साल लग गए।”
“महत्वपूर्ण प्रश्न थे जैसे कि, हम चीजों को उस दबाव में कैसे रखें? रिएक्टर के अंदर दबाव समुद्र तल से 200 गुना अधिक है। हमारा एक और प्रश्न था: हम यह कैसे सुनिश्चित करें कि रिएक्टर निरंतर मोड में निर्दिष्ट तापमान पर प्रज्वलित और संचालित हो?"
रिएक्टर कैसे काम करता है?
रिएक्टर में लगभग एक फुट लंबा और एक इंच व्यास वाला एक मोटा स्टेनलेस स्टील पाइप होता है। वैज्ञानिक यह पता लगाने के लिए अंदर के तापमान को बदल सकते हैं कि किसी रसायन को नष्ट करने के लिए उन्हें कितनी गर्मी की आवश्यकता है। कुछ रसायनों को 400 C (752 F) और कुछ को 650 C (1202 F) की आवश्यकता होती है।
वैज्ञानिक लगातार रिएक्टर के शीर्ष पर सुपरक्रिटिकल पानी में पायलट ईंधन, हवा और पीएफओएस जैसे रसायन को, जिसे हम खत्म करना चाहते हैं, डालते रहते हैं। ईंधन संयोजन को सुपरक्रिटिकल बनाए रखने के लिए आवश्यक गर्मी प्रदान करता है, और पीएफओएस इस आक्रामक माध्यम के साथ जल्दी से जुड़ जाता है।
कुल मिलाकर, प्रतिक्रिया समय एक मिनट से भी कम है।
नोवोसेलोव ने कहा, “रिएक्टर के निचले भाग में, मिश्रण को तरल और गैस दोनों डिस्चार्ज करने के लिए ठंडा किया जाता है। हम विश्लेषण कर सकते हैं कि तरल और गैस दोनों चरणों में क्या है यह मापने के लिए कि क्या हमने रसायन को नष्ट कर दिया है।
वैज्ञानिकों ने पीएफओएस और पीएफओए के साथ भी यही प्रयोग किया। ईपीए उन दोनों को नियंत्रित करता है। यह पाया गया कि पीएफओए हल्की सुपरक्रिटिकल स्थितियों (लगभग 400 डिग्री सेल्सियस या 750 एफ) पर चला जाता है, लेकिन पीएफओएस ऐसा नहीं करता है। पीएफओएस के विनाश को देखने के लिए हमें 610 डिग्री सेल्सियस (1130 एफ) तक पहुंचने में समय लगा।
उस तापमान पर, पीएफओएस और सभी मध्यवर्ती नष्ट हो गए - 30 सेकंड के भीतर।
पीएफओएस परीक्षणों से पता चला कि पीएफओए सहित कई मध्यवर्ती यौगिक कम तापमान पर विकसित हो सकते हैं। इनमें से कुछ टूटने वाले उत्पाद तरल चरण में उभरे, जिससे पता चलता है कि स्थायी रसायनों का उपयोग करने वाली विनिर्माण सुविधाओं से निकलने वाले अपशिष्ट में ये शामिल हो सकते हैं। लेकिन अन्य मध्यवर्ती गैस चरण में सामने आ रहे हैं, जो समस्याग्रस्त है क्योंकि गैस उत्सर्जन आमतौर पर विनियमित नहीं होते हैं।
नोवोसेलोव कहा, “इन अणुओं में फ्लोरीन होता है, और हम जानते हैं कि इस प्रकार की गैसें ग्रीनहाउस प्रभावों में योगदान करती हैं। अभी, हमारे पास वास्तविक समय में गैस प्रदूषण की निगरानी करने का कोई तरीका नहीं है, और हम नहीं जानते कि हम कितना उत्पादन करेंगे या यहां तक कि उनकी सटीक रासायनिक संरचना भी नहीं होगी।
“हमारे पास कुछ अगले कदम हैं। हम रिएक्टर का उपयोग यह देखने के लिए कर रहे हैं कि यह पीएफओएस और पीएफओए के अलावा अन्य स्थायी रसायनों को कितनी अच्छी तरह नष्ट कर देता है। हम यह भी आकलन करते हैं कि यह तकनीक वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों के लिए कितनी अच्छी तरह काम कर सकती है।
जर्नल संदर्भ:
- जोआना ली, इगोर वी. नोवोसेलोव, और अन्य। सतत सुपरक्रिटिकल जल ऑक्सीकरण रिएक्टर में पीएफओएस का विनाश। केमिकल इंजीनियरिंग जर्नल। DOI: 10.1016/जे.सीईजे.2022.139063
