বিরল পৃথিবীর উপাদান হল শক্তি, পরিবহন, প্রতিরক্ষা এবং যোগাযোগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অসংখ্য উন্নত উপকরণের "গোপন সস"।পরিচ্ছন্ন শক্তির জন্য তাদের সবচেয়ে বেশি ব্যবহার স্থায়ী চুম্বক, যা একটি প্ররোচিত ক্ষেত্র বা কারেন্টের অনুপস্থিতিতেও চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে।
ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির রমেশ ভাভে কম্পিউটার হার্ড ড্রাইভের স্ক্র্যাপ করা চুম্বক (এখানে দেখানো হয়েছে) এবং অন্যান্য ভোক্তা-পরবর্তী বর্জ্য থেকে উচ্চ-বিশুদ্ধতার বিরল পৃথিবীর উপাদান পুনরুদ্ধার করার জন্য একটি প্রক্রিয়া সহ-আবিষ্কার করেছেন।ক্রেডিট: কার্লোস জোন্স/ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি, ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি
এখন, ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি গবেষকরা স্ক্র্যাপ করা চুম্বক থেকে বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলি বের করার জন্য একটি প্রক্রিয়া আবিষ্কার করেছেনব্যবহৃত হার্ড ড্রাইভএবং অন্যান্য উত্স।তাদের আছেপেটেন্টএবং ল্যাব ডেমোনস্ট্রেশনে প্রক্রিয়াটিকে স্কেল করেছে এবং ORNL এর লাইসেন্সধারীর সাথে কাজ করছেডালাসের মোমেন্টাম টেকনোলজিসবিরল আর্থ অক্সাইডের বাণিজ্যিক ব্যাচ তৈরি করার জন্য প্রক্রিয়াটিকে আরও স্কেল করা।
"আমরা উচ্চ-মূল্যের সমালোচনামূলক উপাদান পুনরুদ্ধার করার জন্য একটি শক্তি-দক্ষ, সাশ্রয়ী, পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া তৈরি করেছি," বলেছেন DOE-এর ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির সহ-উদ্ভাবক রমেশ ভাভে, যিনি ORNL-এর রাসায়নিক বিজ্ঞান বিভাগে মেমব্রেন প্রযুক্তি দলের নেতৃত্ব দেন৷"এটি প্রথাগত প্রক্রিয়াগুলির তুলনায় একটি উন্নতি, যার জন্য একটি বড় পদচিহ্ন, উচ্চ মূলধন এবং অপারেটিং খরচ এবং প্রচুর পরিমাণে বর্জ্য তৈরির সুবিধার প্রয়োজন।"
স্থায়ী চুম্বক কম্পিউটার হার্ড ড্রাইভকে ডেটা পড়তে এবং লিখতে সাহায্য করে, হাইব্রিড এবং বৈদ্যুতিক গাড়িগুলিকে চালিত করে, বিদ্যুৎ তৈরি করতে জেনারেটর সহ দম্পতি উইন্ড টারবাইন চালায় এবং স্মার্টফোনকে বৈদ্যুতিক সংকেতকে শব্দে অনুবাদ করতে সহায়তা করে।
পেটেন্ট প্রক্রিয়ার মাধ্যমে, চুম্বকগুলি নাইট্রিক অ্যাসিডে দ্রবীভূত হয় এবং পলিমার ঝিল্লি সমর্থনকারী একটি মডিউলের মাধ্যমে দ্রবণটি ক্রমাগত খাওয়ানো হয়।ঝিল্লিতে ছিদ্রযুক্ত ফাঁপা ফাইবার থাকে যার একটি এক্সট্র্যাক্ট্যান্ট থাকে যা রাসায়নিক "ট্রাফিক কপ" হিসাবে কাজ করে;এটি একটি নির্বাচনী বাধা তৈরি করে এবং শুধুমাত্র বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলিকে অতিক্রম করতে দেয়।অন্য দিকে সংগৃহীত বিরল-আর্থ-সমৃদ্ধ দ্রবণটি 99.5%-এর বেশি বিশুদ্ধতায় বিরল আর্থ অক্সাইড উত্পাদন করার জন্য আরও প্রক্রিয়া করা হয়।
প্রকল্পের জন্য ফিডস্টক চুম্বক বিশ্বব্যাপী বিভিন্ন উৎস থেকে এসেছে।ORNL-এর Tim McIntyre, যিনি হার্ড ড্রাইভ থেকে চুম্বক বের করার জন্য রোবোটিক প্রযুক্তির বিকাশকারী একটি CMI প্রকল্পের নেতৃত্ব দেন, কিছু প্রদান করেন।উইস্ট্রন এবং ওকন মেটালস, উভয় টেক্সাস এবং ভারতের গ্রীশমা স্পেশাল ম্যাটেরিয়ালস, অন্যান্য প্রদান করেছে।বৃহত্তম চুম্বকগুলি এমআরআই মেশিন থেকে এসেছে, যা 110 পাউন্ড (50 কিলোগ্রাম) নিওডিয়ামিয়াম-লোহা-বোরন চুম্বক ব্যবহার করে।ক্রেডিট: কার্লোস জোন্স/ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি, ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি
এটি উল্লেখযোগ্য যে সাধারণত, একটি স্থায়ী চুম্বকের 70% লোহা, যা একটি বিরল পৃথিবীর উপাদান নয়।"আমরা মূলত লোহা সম্পূর্ণরূপে নির্মূল করতে এবং শুধুমাত্র বিরল পৃথিবী পুনরুদ্ধার করতে সক্ষম," ভাভে বলেছিলেন।অবাঞ্ছিত উপাদানগুলিকে সহ-নিষ্কাশন ছাড়াই পছন্দসই উপাদানগুলি আহরণ করার অর্থ হল কম বর্জ্য তৈরি হয় যার জন্য নিম্নধারার চিকিত্সা এবং নিষ্পত্তির প্রয়োজন হবে।
কাজের সমর্থকদের মধ্যে DOE-এর অন্তর্ভুক্তসমালোচনামূলক উপকরণ ইনস্টিটিউট, অথবা CMI, বিচ্ছেদ গবেষণার জন্য এবং DOE-এর অফিস অফ টেকনোলজি ট্রানজিশন, বা OTT, প্রক্রিয়া স্কেল-আপের জন্য।ORNL হল CMI-এর একজন প্রতিষ্ঠাতা দলের সদস্য, একটি DOE Energy Innovation Hub যার নেতৃত্বে DOE এর Ames ল্যাবরেটরি এবং অ্যাডভান্সড ম্যানুফ্যাকচারিং অফিস দ্বারা পরিচালিত।নির্বাচনী ঝিল্লি সহ একটি অ্যাসিডিক দ্রবণের ভাভে এর "খনন" বিরল পৃথিবী পুনরুদ্ধারের জন্য অন্যান্য প্রতিশ্রুতিশীল CMI প্রযুক্তির সাথে যোগ দেয়, যার মধ্যে রয়েছেএকটি সহজ প্রক্রিয়া যা চুম্বককে চূর্ণ করে এবং চিকিত্সা করেএবংএকটি অ্যাসিড-মুক্ত বিকল্প.
শিল্প সমালোচনামূলক উপকরণের উপর নির্ভর করে, এবং বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায় তাদের পুনর্ব্যবহার করার প্রক্রিয়া বিকাশ করছে।যাইহোক, কোনো বাণিজ্যিক প্রক্রিয়া ইলেকট্রনিক-বর্জ্য চুম্বক থেকে বিশুদ্ধ বিরল পৃথিবীর উপাদান পুনর্ব্যবহার করে না।2019 সালে বিশ্বব্যাপী 2.2 বিলিয়ন ব্যক্তিগত কম্পিউটার, ট্যাবলেট এবং মোবাইল ফোন পাঠানোর কথা বিবেচনা করে এটি একটি বিশাল হারানো সুযোগ,গার্টনারের মতে."এই সমস্ত ডিভাইসের মধ্যে বিরল আর্থ চুম্বক রয়েছে," ভাভে উল্লেখ করেছেন।
2013 সালে শুরু হওয়া ভাভের প্রকল্পটি একটি দলীয় প্রচেষ্টা।DOE-এর আইডাহো ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির জন ক্লেহন এবং এরিক পিটারসন রসায়নের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা গবেষণার প্রাথমিক পর্যায়ে সহযোগিতা করেছিলেন এবং পারডু বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক অনন্ত আইয়ার পরে স্কেল-আপের প্রযুক্তিগত এবং অর্থনৈতিক সম্ভাব্যতা মূল্যায়ন করেছিলেন।ORNL-এ, প্রাক্তন পোস্টডক্টরাল ফেলো ডাইজিন কিম এবং বিশ্বনাথ দেশমানে যথাক্রমে বিচ্ছেদ প্রক্রিয়া বিকাশ এবং স্কেল-আপ অধ্যয়ন করেছেন।ডেল অ্যাডকক, প্রাণথি গঙ্গাভারপু, সৈয়দ ইসলাম, ল্যারি পাওয়েল এবং প্রিয়শ ওয়াঘের সমন্বয়ে থাকা ভাভে-এর বর্তমান ORNL টিম প্রক্রিয়াটি বৃদ্ধি এবং শিল্প অংশীদারদের সাথে কাজ করার দিকে মনোনিবেশ করে যারা প্রযুক্তির বাণিজ্যিকীকরণ করবে।
বিস্তৃত ফিডস্টকের স্পেকট্রাম জুড়ে বিরল আর্থ পুনরুদ্ধার করা যায় তা নিশ্চিত করার জন্য, গবেষকরা হার্ড ড্রাইভ, চৌম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং মেশিন, সেল ফোন এবং হাইব্রিড কার সহ বিভিন্ন উত্স থেকে বিভিন্ন রচনার চুম্বকগুলিকে প্রসেস করেছেন৷
পৃথিবীর বিরল উপাদানগুলি হল ল্যান্থানাইড, পর্যায় সারণীতে 57 এবং 71 এর মধ্যে পারমাণবিক সংখ্যা সহ উপাদান।"ল্যান্থানাইড রসায়নে ORNL-এর অসাধারণ দক্ষতা আমাদের একটি বিশাল লাফ দিয়ে শুরু করেছে," ভাভে বলেছেন৷"আমরা ল্যানথানাইড রসায়ন এবং উপায়গুলি দেখতে শুরু করেছি যার মাধ্যমে ল্যান্থানাইডগুলি বেছে নেওয়া হয়।"
দুই বছরেরও বেশি সময় ধরে, গবেষকরা বিরল পৃথিবীর পুনরুদ্ধারকে অপ্টিমাইজ করার জন্য ঝিল্লির রসায়ন তৈরি করেছেন।এখন, তাদের প্রক্রিয়া বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির 97% এরও বেশি পুনরুদ্ধার করে।
আজ অবধি ভাভে এর পুনর্ব্যবহারযোগ্য প্রকল্পের ফলে একটি পেটেন্ট এবং দুটি প্রকাশনা হয়েছে (এখানেএবংএখানে) অক্সাইডের মিশ্রণ হিসাবে তিনটি বিরল পৃথিবীর উপাদান-নিওডিয়ামিয়াম, প্রাসিওডিয়ামিয়াম এবং ডিসপ্রোসিয়াম-এর পুনরুদ্ধারের নথিভুক্ত করা।
ডিসপ্রোসিয়ামকে নিওডিয়ামিয়াম এবং প্রাসিওডিয়ামিয়াম থেকে আলাদা করার প্রচেষ্টার সাথে জুলাই 2018 সালে বিচ্ছেদের দ্বিতীয় পর্ব শুরু হয়েছিল।তিনটি অক্সাইডের মিশ্রণ প্রতি কিলোগ্রামে ৫০ ডলারে বিক্রি হয়।যদি ডিসপ্রোসিয়ামকে মিশ্রণ থেকে আলাদা করা যায়, তাহলে এর অক্সাইড পাঁচগুণ বেশি বিক্রি হতে পারে।
লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি থেকে অন্যান্য চাহিদার উপাদানগুলিকে আলাদা করার জন্য বিরল পৃথিবীকে আলাদা করার জন্য ORNL-এর অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াটি বিকাশ করা যেতে পারে কিনা তাও প্রোগ্রামের দ্বিতীয় পর্বটি অনুসন্ধান করবে।"বৈদ্যুতিক গাড়ির প্রত্যাশিত উচ্চ বৃদ্ধির জন্য প্রচুর পরিমাণে লিথিয়াম এবং কোবাল্টের প্রয়োজন হবে," ভাভে বলেছেন।
DOE-এর OTT প্রযুক্তি বাণিজ্যিকীকরণ তহবিল দ্বারা দুই বছর ধরে অর্থায়ন করা ORNL প্রক্রিয়াটিকে বাজারে স্থাপনের জন্য প্রয়োজনীয় শিল্প প্রচেষ্টাগুলি ফেব্রুয়ারি 2019 সালে শুরু হয়েছিল।
লক্ষ্য হল প্রতি মাসে শত শত কিলোগ্রাম বিরল আর্থ অক্সাইড পুনরুদ্ধার করা এবং যাচাই করা, যাচাই করা এবং প্রত্যয়িত করা যে নির্মাতারা কুমারী উপকরণ দিয়ে তৈরি চুম্বকগুলির সমতুল্য তৈরি করতে পুনর্ব্যবহৃত উপকরণ ব্যবহার করতে পারে।
DOE-এর অ্যাডভান্সড ম্যানুফ্যাকচারিং অফিস, অফিস অফ এনার্জি এফিসিয়েন্সি অ্যান্ড রিনিউয়েবল এনার্জির অংশ, CMI-এর মাধ্যমে এই গবেষণাকে অর্থায়ন করে, যা সরবরাহে বৈচিত্র্য আনয়ন, বিকল্প বিকাশ, পুনর্ব্যবহার এবং পুনর্ব্যবহার উন্নত করতে এবং সমালোচনামূলক উপকরণগুলির ক্রসকাটিং গবেষণা পরিচালনা করার জন্য প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল।2013 সালে CMI শুরু হওয়ার পর থেকে ORNL এই ক্ষেত্রগুলির জন্য কৌশলগত দিকনির্দেশ প্রদান করেছে। এর মধ্যে রয়েছে ফোকাস এলাকা এবং প্রকল্পগুলির জন্য নেতা প্রদান করা যা অ্যালুমিনিয়াম-সেরিয়াম অ্যালয় এবং চুম্বক পুনর্ব্যবহারে নতুন উদ্ভাবনের দিকে পরিচালিত করে।
সূত্র:ORNL
