शहरी खाणकाम

इलेक्ट्रॉनिक वस्तूंपासून निर्माण होणाऱ्या कचऱ्यात, निरुपयोगी ठरलेल्या अनेक वस्तूंचा समावेश होतो. यांत रोजच्या वापरातल्या विविध वस्तू, संपर्काची साधनं, करमणूकीची साधनं, वैद्यकीय उपकरणं, अशा अनेक गोष्टी येतात. या कचऱ्याची विल्हेवाट लावणं, हा एक मोठा प्रश्न आहे. अशा प्रकारच्या कचऱ्यापैकी, ऐंशी टक्क्यांहून अधिक कचरा हा त्यावर कोणतीही प्रक्रिया न करता खड्ड्यात निव्वळ पुरला जातो. या इलेक्ट्रॉनिक कचऱ्यात तांबं तर असतंच, परंतु त्याशिवाय इतर सुमारे तीस मूलद्रव्यं असतात. यातील काही मूलद्रव्यं ही या वस्तूंच्या इलेक्ट्रॉनिक भागांत विशिष्ट उद्देशानं, मुद्दाम वापरलेली असतात; तर काही मूलद्रव्यं ही मुद्दाम वापरलेल्या मूलद्रव्यांत अपद्रव्यांच्या स्वरूपात आढळतात. या सर्व मूलद्रव्यांत ऱ्होडिअम, पॅलाडिअम, चांदी, सोनं, यासारखे दुर्मीळ आणि उपयुक्त धातूही असतात. या कचऱ्यावर पुनर्प्रक्रिया करून हे धातू पुनर्वापराच्या दृष्टीनं वेगळे केल्यास, हा इलेक्ट्रॉनिक कचरा म्हणजे या मौल्यवान धातूंचा मोठा स्रोत ठरू शकेल. हे मौल्यवान धातू  वेगळे करण्याच्या दृष्टीनं विविध प्रक्रिया विकसित करण्याचे प्रयत्न चालू आहेत. परंतु या धातूंंचं प्रमाण या कचऱ्यात अत्यल्प असल्यानं, हे मौल्यवान धातू या कचऱ्यापासून वेगळं करणं, हे कठीण ठरतं. यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रक्रिया व्यावसायिक पातळीवर फारशा यशस्वी ठरलेल्या नाहीत. हे धातू मिळवण्यासाठी जर एखादी सरळसाधी प्रक्रिया उपलब्ध झाली तर, या धातूंच्या पुनर्वापराला चालना मिळेल.

अमेरिकेतल्या राइस विद्यापीठातल्या बिंग डेंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आता यासाठी एक सोपी प्रक्रिया विकसित केली आहे. या प्रक्रियेमागचं त्यांचं संशोधन, अलीकडेच ‘नेचर कम्युनिकेशन्स’ या शोधपत्रिकेत प्रसिद्ध झालं आहे. बिंग डेंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी विकसित केलेल्या या प्रक्रियेत कोणतंही द्रावण वा तत्सम रासायनिक द्रवपदार्थ वापरला जात नाही. ही प्रक्रिया धातूंच्या बाष्पीभवनावर आधारलेली आहे. हे बाष्पीभवन घडवून आणण्यासाठी अर्थातच उच्च तापमानाचा वापर केला जातो. मात्र हे उच्च तापमान, पारंपरिक भट्टीद्वारे निर्माण न केलं जाता, विद्युत प्रवाहाचा अत्यल्प काळासाठी वापर करून ते निर्माण केलं जातं. या ‘क्षणिक’ प्रक्रियेत, कचऱ्यातले इतर घटक मागे राहून, मौल्यवान धातू मात्र प्राधान्यानं इतर कचऱ्यापासून वेगळे होतात. बिंग डेंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी विकसित केलेल्या प्रक्रियेचं वैशिष्ट्य हेच आहे.

प्रिंटेड सर्किट बोर्ड हा इलेक्ट्रॉनिक साधनाचा अविभाज्य घटक असतो. त्यामुळे बिंग डेंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपल्या संशोधनासाठी प्रिंटेड सर्किट बोर्ड वापरले. प्रथम त्यांनी प्रिंटेड सर्किट बोर्ड घेऊन त्यांची भुकटी केली. या भुकटीतून पुरेशा विद्युत प्रवाहाचं वहन शक्य व्हावं म्हणून, त्यात कार्बनची भुकटी मिसळली. हे मिश्रण एका क्वार्ट्झच्या नलिकेत ठेवलंं आणि ती नलिका निर्वात करून, त्यावर पुढचे प्रयोग केले. या पुढच्या प्रयोगांत, अगदी अत्यल्प काळासाठी या मिश्रणावर विद्युत भार निर्माण करून, त्याद्वारे या मिश्रणातून क्षणभरासाठी विद्युत प्रवाह पाठवला जाणार होता. या विद्युत प्रवाहाला भुकटीच्या मिश्रणानं केलेल्या रोधनामुळे मिश्रणाचं तापमान वाढणार होतं. विद्युत भार हवा तसा वाढवून, तापमानात हवी तशी वाढ केली जाणार होती. योग्य त्या तापमानाचा वापर करून या मिश्रणातील धातूंचं बाष्पीभवन करायचं होतं, परंतु त्यातील कार्बनचं बाष्पीभवन होऊ द्यायचं नव्हतं. बाष्पीभवन न झाल्यामुळे, कार्बनचा बहुतेक भाग मागेच राहणार होता; मात्र बाष्पीभूत झालेले धातू हे दुसऱ्या नलिकेत शिरणार होते. ही दुसरी नलिका द्रवरूपी नायट्रोजनमध्ये बुडवून, तिचं तापमान शून्याखाली दोनशे अंश सेल्सियसच्या जवळ राखण्यात आलं होतं. त्यामुळे या नलिकेत शिरल्यानंतर या धातूंच्या बाष्पाचं त्वरित घन स्वरूपाच्या धातूंत रूपांतर होणार होतं.

बिंग डेंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपल्या या प्रयोगांत, पहिल्या नलिकेत ठेवलेल्या मिश्रणावर अत्यल्प काळासाठी वेगवेगळा विद्युत भार देऊन, वेगवेगळ्या तापमानाची निर्मिती केली. या वेगवेगळ्या तापमानाला, दुसऱ्या नलिकेत कोणता धातू किती प्रमाणात जमा झाला आहे, ते रासायनिक विश्लेषणाद्वारे तपासलं. अखेर, कोणत्या तीव्रतेच्या विद्युत भाराद्वारे या मिश्रणाचं तापमान, त्वरित सुमारे ३१०० अंश सेल्सियसपर्यंत वाढू शकेल हे नक्की केलं. सेकंदाच्या सुमारे पन्नासाव्या भागाइतक्या अल्प काळात निर्माण केलेलं हे तापमान, या भुकटीतील मौल्यवान धातूंचं बाष्पीभवन करण्यासाठी पुरेसं असणं अपेक्षित होतं. तसंच, या उच्च तापमानाला, भुकटीतील सेंद्रिय पदार्थांचं विघटन होणार होतं, मात्र कार्बनचा बहुतेक भाग हा मागे राहणार होता. (कार्बनचं बाष्पीभवन होण्यास सुमारे ३६०० अंश सेल्सियस इतकं तापमान लागतं.) परंतु, प्रत्यक्ष विश्लेषणातून या तापमानाला, मूळच्या भुकटीतील फक्त तीन टक्के ऱ्होडिअम, पॅलाडिअम आणि सोन्याचं बाष्पीभवन झाल्याचं दिसून आलं. चांदीसुद्धा फक्त चाळीस टक्के बाष्पीभूत झाली होती. कार्बनचा बहुतेक भाग मात्र मागे राहिला होता. आता, धातूंच्या बाष्पीभवनाचं प्रमाण वाढवण्याची गरज होती.

धातूंच्या बाष्पीभवनाचं प्रमाण वाढवण्यासाठी या संशोधकांनी, या धातूंचं सहज बाष्पीभूत होणाऱ्या संयुगांत रूपांतर करण्याचं ठरवलं. त्यासाठी प्रिटेंड सर्किट बोर्डच्या भुकटीमध्ये फ्लूओराइड, क्लोराइड आणि आयोडाइडच्या स्वरूपातली विविध संयुगं वापरून पुढचे प्रयोग केले. त्यापैकी, सोडियम फ्लूओराइड, सोडियम क्लोराइड आणि सोडियम आयोडाइड, या क्षारांच्या मिश्रणाच्या वापराद्वारे, ऐंशी टक्क्यांहून अधिक प्रमाणात ऱ्होडिअम, पॅलाडिअम आणि चांदी वेगळी होऊ शकली, तसंच साठ टक्क्यांहून अधिक प्रमाणात सोनं वेगळं होऊ शकलं. या क्षणिक प्रक्रियेला, प्रयोगशाळेत वापरल्या जाणाऱ्या आजच्या इतर पद्धतींच्या तुलनेत, फक्त ०.२ टक्के ऊर्जा लागली. दुसऱ्या नलिकेत गोळा झालेली सर्व मौल्यवान मूलद्रव्यं, आज वापरात असलेल्या रासायनिक क्रियांद्वारे एकमेकांपासून वेगळी करणं शक्य होतं. याशिवाय, या पद्धतीच्या प्रक्रियेद्वारे, पारा, अर्सेनिक, कॅडमिअम, शिसं, क्रोमिअम ही घातक मूलद्रव्यं इतर मौल्यवान धातूंपासून, तसंच कचऱ्यापासूनसुद्धा वेगळी करता येत होती. त्यामुळे, या प्रक्रियेद्वारे मौल्यवान मूलद्रव्यं निर्धोक स्वरूपात मिळवता येत होती, तसंच मागे राहिलेला कार्बनयुक्त कचरासुद्धा निर्धोक करणं शक्य झालं होतं. बिंग डेंग आणि त्यांचे सहकारी विकसित करीत असलेली ही पद्धत यशस्वी ठरली होती!

बिंग डेंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी विकसित केलेली ही प्रक्रिया, अतिशय जलद घडून येणारी, कमी गुंतागुंतीची आणि ऊर्जेच्या दृष्टीनं किफायतशीर प्रक्रिया आहे. दरवर्षी जमा होणाऱ्या इलेक्ट्रॉनिक कचऱ्याचं प्रचंड प्रमाण पाहता, या प्रक्रियेचा जर व्यावसायिक पातळीवर वापर करायचा तर, ती मोठ्या स्तरावर घडवून आणावी लागेल. बिंग डेंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांच्या मते ते कठीण नाही. या संशोधकांनी त्या दृष्टीनं प्रयोग चालूही केले आहेत. सदर प्रयोग यशस्वी होण्याची या संशोधकांना खात्री वाटते. हे प्रयोग यशस्वी झाले तर, या प्रक्रियेचा भविष्यात व्यावसायिक पातळीवर उपयोग करणं शक्य होईल व हे ‘शहरी खाणकाम’ म्हणजे मौल्यवान धातू मिळवण्याचा एक मोठा मार्ग उपलब्ध झालेला असेल.

आभार: डॉ. राजीव चिटणीस.

(विज्ञानमार्ग संकेतस्थळ)

छायाचित्र सौजन्य: pxhere.com