نایاب زمین کے مستقل میگنےٹ کو ری سائیکل کرنے کی تکنیک کس طرح سبز معیشت کو تبدیل کر سکتی ہے – فزکس ورلڈ

<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="ترقی کے امکانات Rare-earth permanent magnets are vital for the “green economy”, but with more than 99% scrapped, the potential market for HyProMag’s recycled magnets stretches from wind turbines and computer hard drives to motors in electric cars. (Courtesy (from left): Shutterstock/pedrosala; iStock/madsci; iStock/Aranga87)” title=”Click to open image in popup” href=”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”>

میں حال ہی میں Innovate UK کی مالی اعانت سے کینیڈا میں تجارتی مشن پر گیا تھا، جہاں میری ملاقات ہوئی۔ ایلن والٹن - ایک مادی سائنسدان جس نے ایک کمپنی کی مشترکہ بنیاد رکھی HyProMag. 2018 میں برمنگھم یونیورسٹی سے نکل کر، HyProMag نے نایاب زمینی میگنےٹس کو ری سائیکل کرنے کے لیے ایک تکنیک تیار کی ہے، جو بڑے پیمانے پر ونڈ ٹربائن، الیکٹرک وہیکل (EV) موٹرز اور "گرین اکانومی" کے دیگر حصوں میں استعمال ہوتے ہیں۔

برمنگھم کیمپس میں HyProMag کی پروٹوٹائپ ری سائیکلنگ کی سہولت کے دورے کے لیے مدعو کیے جانے کے بعد، میں نے دیکھا کہ ٹیکنالوجی برطانیہ کی ایک عظیم کامیابی کی کہانی بن رہی ہے۔ تو جب طبیعیات کی دنیا مجھے بھیجا ایک پریس ریلیز یہ اعلان کرتے ہوئے کہ کمپنی پر تجارتی پیداوار شروع کرنے والی ہے۔ ٹائسلی انرجی پارک برمنگھم میں 2024 کے وسط تک، میں جانتا تھا کہ میری جبلتیں اچھی طرح سے قائم ہیں۔

نایاب زمین کے مستقل میگنےٹ – جیسا کہ میں نے اپنے کالم میں بیان کیا ہے۔ چند ماہ پہلے - عناصر کے مرکب ہیں جیسے نیوڈیمیم، سماریم اور سیریم۔ "صاف توانائی" کی معیشت میں منتقلی کے ساتھ اب پوری طرح سے، نایاب زمینوں کی مانگ بہت زیادہ ہے۔ تخمینے بتاتے ہیں کہ مارکیٹ 2021 اور 2040 کے درمیان سات کے عنصر کے برابر بڑھے گی۔

پریشانی کی بات یہ ہے کہ دنیا کا تقریباً 80-90% نیوڈیمیم اس وقت چینی کمپنیوں کے ذریعے بنایا جاتا ہے – یا ان کے کنٹرول میں ہے۔ اس نے کچھ اقوام، جیسے کہ امریکہ، کو حوصلہ دیا ہے۔ مستقل میگنےٹ کی اپنی پیداوار کو بہتر بنائیں. لیکن نایاب زمینوں کی فراہمی کو محفوظ بنانے کا ایک اور طریقہ مواد کو ری سائیکل کرنا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ HyProMag کی سہولت کا آنے والا آغاز بہت دلچسپ ہے، خاص طور پر چونکہ اس کا عمل توانائی سے بھرپور ہے۔

عناصر نکالنا

نایاب زمینی عناصر کو فضلہ یا ان مصنوعات سے نکالنے کے بہت سے ممکنہ طریقے ہیں جو اپنی زندگی کے اختتام کو پہنچ چکے ہیں۔ زیادہ تر کام نے اب تک انفرادی عناصر حاصل کرنے پر توجہ مرکوز کی ہے پہلے میگنےٹس کو تحلیل کرکے اور پھر نایاب زمینوں کو مائع فضلہ کی ندیوں سے بازیافت کرنا جو مقناطیس بنانے کے عمل کے آغاز میں سپلائی چین میں دوبارہ داخل ہوتے ہیں۔

سبز معیشت کو طاقت دینا: نایاب زمینوں کے بغیر میگنےٹ کی تلاش

اس نقطہ نظر کو اکثر "لانگ لوپ" ری سائیکلنگ کہا جاتا ہے کیونکہ ہر چیز کو مختلف تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے توڑا جاتا ہے اور نایاب ارتھ آکسائیڈ کے طور پر بازیافت کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد ان آکسائیڈز کو دھاتوں میں تبدیل کرنا پڑتا ہے اور میگنےٹ بنانے کے لیے انہیں مرکب دھاتوں میں ڈالنے سے پہلے ایک باریک کھوٹ پاؤڈر میں توڑنا پڑتا ہے۔ لانگ لوپ ری سائیکلنگ ایک اہم لیکن توانائی کا حامل اور مہنگا عمل ہے۔

Tyseley پلانٹ ایک مختلف نقطہ نظر اختیار کرتا ہے، جیسا کہ یہ برمنگھم یونیورسٹی کے پیٹنٹ پر ہے مقناطیس سکریپ کی ہائیڈروجن پروسیسنگ (HPMS) تکنیک۔ یہ ہائیڈروجن کو ایک پروسیسنگ گیس کے طور پر استعمال کرتا ہے تاکہ میگنےٹ کو کچرے کے دھاروں سے الگ کرنے کے لیے میگنےٹ الائے پاؤڈر کے طور پر، جس میں کمپیکٹ کیا جا سکتا ہے۔ "sintered" نایاب زمینی میگنےٹ۔ گرمی کی ضرورت نہیں، یہ ایک نسبتاً تیز عمل ہے جسے "شارٹ لوپ" ری سائیکلنگ کہا جاتا ہے۔

259 میں حیرت انگیز طور پر 2021 ملین ہارڈ ڈسک ڈرائیوز بھیجی گئیں، لہذا ری سائیکل میگنےٹ کی مارکیٹ بہت بڑی ہے۔

جب میں نے پچھلے سال کمپنی کی پروٹو ٹائپ لائن کے ارد گرد دیکھا تو میں نے دیکھا کہ یہ کمپیوٹرز میں پائی جانے والی ہارڈ ڈسک ڈرائیوز (HDDs) کو ری سائیکل کر سکتی ہے۔ ہر ڈسک میں زیادہ سے زیادہ 16 گرام مقناطیسی مواد ہو سکتا ہے، جس میں سے تقریباً ایک چوتھائی نایاب زمینی عناصر ہیں۔ یہ ڈسک کے مجموعی ماس کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ ہے لیکن، جیسا کہ آپ مجھے اشارہ کرتے ہوئے یاد کریں گے۔، 259 میں حیرت انگیز طور پر 2021 ملین HDDs بھیجے گئے تھے، لہذا مارکیٹ بہت بڑی ہے۔

HyProMag کے پروڈکشن کے طریقہ کار میں مقناطیسی فیلڈ سینسرز کے ساتھ روبوٹ شامل ہوتا ہے جو پہلے HDD کی موٹر کے مقام کی نشاندہی کرتا ہے، جس میں انتہائی اہم نایاب زمین کا مستقل مقناطیس ہوتا ہے۔ اس کے بعد موٹر والے حصے کو کاٹ دیا جاتا ہے، باقی ڈسک کو روایتی ری سائیکلنگ کے لیے بھیج دیا جاتا ہے۔ موٹر سیکشن آخر کار HPMS تکنیک کے ذریعے ماحولیاتی دباؤ اور کمرے کے درجہ حرارت پر ہائیڈروجن کے سامنے آتا ہے۔

[سرایت مواد]

حیرت انگیز طور پر، نایاب زمینی میگنےٹ - عام طور پر نیوڈیمیم، آئرن اور بوران (NdFeB) کے مرکب - صرف ایک پاؤڈر بنانے کے لیے الگ ہوجاتے ہیں۔ میں نے دیکھا ہے عمل کی ویڈیوز اور یہ ایسا ہی ہے جیسے کسی چیز کو زنگ آلود دیکھنا۔ اہم بات یہ ہے کہ پاؤڈر ڈی میگنیٹائز ہو جاتا ہے لہذا مقناطیس کے چھلکے پر کوئی بھی کوٹنگ میگنےٹ کی سطح سے دور ہو جاتی ہے اور اسے آسانی سے الگ کیا جا سکتا ہے۔

نکالے گئے NdFeB پاؤڈر کو نئے مقناطیسی مواد یا نایاب زمین کے مرکب میں دوبارہ پروسیس کرنے سے پہلے نجاست کو دور کرنے کے لیے چھان لیا جاتا ہے۔ HyProMag کا خیال ہے کہ اس عمل کو بنیادی ذرائع سے نایاب زمینی میگنےٹ بنانے کے لیے درکار 15% کم توانائی درکار ہوتی ہے، جو کہ متاثر کن ہے۔ اس نے پہلے ہی پراجیکٹ پارٹنرز اور ممکنہ صارفین کے لیے اپنے پائلٹ پلانٹ میں 3000 سے زیادہ نئے نایاب زمینی میگنےٹ تیار کیے ہیں، جن کا تجربہ آٹوموٹیو، ایرو اسپیس اور الیکٹرانکس کے شعبوں میں وسیع پیمانے پر ایپلی کیشنز میں کیا گیا ہے۔

پیداوار کے وعدے۔

لیکن کمپنی آزمائشی مرحلے سے گزرنا چاہتی ہے اور میگنےٹ کا حجم فراہم کنندہ بننا چاہتی ہے۔ اس لیے ٹیسلی اسکیل اپ پلانٹ بہت اہم ہے۔ کمپنی کا خیال ہے کہ وہ ابتدائی طور پر ایک سال میں 20 ٹن نایاب زمینی میگنےٹ اور مرکب دھاتوں پر کارروائی کر سکے گی – اور آخر کار اس رقم سے پانچ گنا زیادہ۔ HyProMag جرمنی اور امریکہ میں مزید سہولیات کی منصوبہ بندی کر رہا ہے۔

ٹیکنالوجی امید افزا ہے کیونکہ بہت ساری مصنوعات میں نایاب زمین کے میگنےٹ ہوتے ہیں، لیکن جب انہیں ختم کر دیا جاتا ہے تو میگنےٹ ٹکڑے ٹکڑے ہو جاتے ہیں اور ٹوٹ جاتے ہیں۔ نتیجے میں پاؤڈر مقناطیسی رہتا ہے، فیرس سکریپ اور پودوں کے اجزاء سے چپک جاتا ہے، لیکن میگنےٹ کا 1% سے بھی کم ری سائیکل ہو جاتا ہے۔ تاہم، HyProMag اس مواد کو ٹکڑے ٹکڑے ہونے سے پہلے ہی مؤثر طریقے سے ہٹا سکتا ہے اور پہلے سے ہی اسکریپ کے معاشی طور پر قابل عمل ذرائع کی متنوع رینج پر نظر رکھے ہوئے ہے۔

والٹن کا کہنا ہے کہ "HPMS جیسے موثر علیحدگی کے عمل کے بغیر نایاب زمینی میگنےٹس کی بڑے پیمانے پر ری سائیکلنگ کو آف ہوتا دیکھنا مشکل ہے۔" "موجودہ پائلٹ لائن ہمیں ایک ہی رن میں دو ٹن تک سکریپ ایپلی کیشنز پر کارروائی کرنے کی اجازت دیتی ہے، جس میں کمرشل پلانٹ کو بہت بڑے بیچ سائز کی اجازت دینے کے لیے اسکیل کیا گیا ہے۔" کمپنی کا دعویٰ ہے کہ کم از کم چار گھنٹے میں پاؤڈر ہٹانے کے لیے لوڈنگ کی جا سکتی ہے۔

جیسے جیسے نایاب زمینوں کی مانگ میں اضافہ ہوتا ہے اور دستیاب سیکنڈ ہینڈ مقناطیسی مواد کی مقدار میں بھی اضافہ ہوتا ہے، ایسے میگنےٹس کو ری سائیکل کرنا ایک بہت بڑا موقع اور ہمیشہ سے زیادہ قابل عمل عمل بنتا جا رہا ہے۔ ذرا ای وی سیکٹر کی ترقی کو دیکھیں: ایک عام الیکٹرک موٹر میں 2-5 کلوگرام مقناطیسی مواد ہوتا ہے اور مارکیٹ ریسرچ فرم کے مطابق، 65 تک دنیا بھر میں EVs کی فروخت 2030 ملین سالانہ تک بڑھنے کی توقع ہے۔ IHS Markit.

[سرایت مواد]

نایاب زمینوں کا ایک اور بڑا ذریعہ ونڈ ٹربائنز ہیں، جن میں سے اکثر کئی دہائیوں کے استعمال کے بعد اپنی زندگی کے اختتام کو پہنچ رہے ہیں۔ ان کے جنریٹروں میں 650 کلو گرام تک نایاب زمینیں فی میگا واٹ جنریٹر کی گنجائش ہوتی ہے۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ برطانیہ کا مقصد 75 تک 2050 گیگاواٹ آف شور ہوا کی صلاحیت ہے، اس کے پاس آنے والے سالوں میں تقریباً 50,000 ٹن نادر زمینی میگنےٹ ہوں گے۔ مارٹن چیرنگٹن Innovate UK سے، جو اسے چلاتا ہے۔ سرکلر کریٹیکل میٹریل سپلائی چین (آب و ہوا) پروگرام۔

اس طرح کے طویل مدتی مواقع کو اکثر حکومتی مدد کی ضرورت ہوتی ہے – اور نایاب زمین کے مستقل میگنےٹس کی ری سائیکلنگ بھی اس سے مستثنیٰ نہیں ہے۔ درحقیقت، HyProMag کے کام کے پیچھے بنیادی تحقیق اس کے ختم ہونے سے کئی سال پہلے شروع ہوئی تھی۔ کمپنی نے یوکے ریسرچ اینڈ انوویشنز سمیت متعدد ذرائع سے مالی تعاون سے بھی فائدہ اٹھایا ہے۔ برقی انقلاب چلانا پروگرام، یورپی یونین اور نجی سرمایہ کار۔

2023 میں HyProMag Ltd خریدا گیا تھا کینیڈین فرم کی طرف سے میگنیٹو، جس کا ایک حصہ ہے Mkango وسائل - معدنیات کی تلاش اور ترقیاتی کمپنی جو برطانیہ اور کینیڈا کے اسٹاک ایکسچینج میں درج ہے۔ Mkango نے HyProMag کی ری سائیکلنگ اور میگنیٹ مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کی صلاحیت کو واضح طور پر دیکھا۔ یہ برطانیہ کی ایک عظیم کامیابی کی کہانی ہے، جس میں سرکلر اکانومی کے لیے طویل مدتی عالمی صلاحیت ہو سکتی ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy/