समुद्रजल विपुल आहे, पण आव्हान रसायनशास्त्राचे आहे
यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जीच्या पॅसिफिक नॉर्थवेस्ट नॅशनल लॅबोरेटरीतील संशोधक समुद्रजलाला महत्त्वपूर्ण सामग्रीच्या अधिक व्यवहार्य स्रोतामध्ये रूपांतरित करण्याच्या उद्देशाने प्रक्रियांचा एक संच पुढे नेत आहेत. या कामाचा केंद्रबिंदू एक साधी पण निर्णायक गोष्ट आहे: महासागरांमध्ये मॅग्नेशियम, लिथियम, निकेल, प्लॅटिनम-गट धातू आणि दुर्मिळ-मृदा धातूंसह उपयुक्त घटकांची प्रचंड मात्रा आहे, पण ती अतिशय विरळ स्वरूपात असल्याने आर्थिकदृष्ट्या पुनर्प्राप्त करणे कठीण आहे.
हे नवे प्रयत्न उल्लेखनीय आहे कारण ते एका निष्कर्षण पद्धतीवर अवलंबून नाही. त्याऐवजी, प्रयोगशाळा तीन संबंधित दृष्टिकोन विकसित करत आहे, जे समुद्रजलाकडे केवळ खनिज स्रोत म्हणून नव्हे तर इतर खाण प्रक्रियांसाठी रासायनिक फीडस्टॉक म्हणूनही पाहतात. हा व्यापक दृष्टिकोन महत्त्वाचा आहे. पारंपरिक खाणकामाला तात्काळ पर्याय असल्याचा दावा करण्याऐवजी, हा प्रकल्प सूचित करतो की समुद्रजल भविष्यातील पुरवठा साखळ्यांना अनेक प्रकारे मदत करू शकते, थेट पुनर्प्राप्तीपासून प्रक्रिया-सहाय्यापर्यंत.
मूळ सामग्रीनुसार, या कामात सहभागी वैज्ञानिकांचे म्हणणे आहे की जगातील समुद्रजलापैकी फक्त 0.1% मध्ये मानवतेच्या ऊर्जा गरजा 50,000 वर्षे पूर्ण करण्याइतकी महत्त्वपूर्ण तत्त्वे आहेत. हा आकडा सध्याच्या पुनर्प्राप्तीक्षमतेऐवजी प्रमाणाबद्दलचे विधान म्हणून समजला पाहिजे. व्यावहारिक प्रश्न असा आहे की निष्कर्षण पुरेशा कार्यक्षमतेने, निवडकपणे आणि खर्च-नियंत्रणासह औद्योगिक पातळीवर करता येईल का.
एकाच उद्दिष्टासाठी तीन मार्ग
पहिला मार्ग समुद्रजलातून थेट मॅग्नेशियम संयुगे काढण्यावर केंद्रित आहे. पारंपरिक उत्पादनात वापरल्या जाणाऱ्या अनेक अधिक गुंतागुंतीच्या टप्प्यांना वगळून समुद्रजलातून मॅग्नेशियम हायड्रॉक्साइड काढता येते, असे PNNL म्हणते. मॅग्नेशियम हलक्या मिश्रधातू, औद्योगिक रसायनशास्त्र आणि इतर उत्पादन उपयोगांसाठी धोरणात्मकदृष्ट्या महत्त्वाचे आहे, त्यामुळे उत्पादन साखळीतील कोणतीही साधीकरण खर्च किंवा ऊर्जा मागणी कमी करत असेल तर ते अर्थपूर्ण ठरू शकते.
दुसरा मार्ग जगभरात आधीच वाढत असलेल्या उपउत्पादन प्रवाहाचा वापर करतो: डीसॅलिनेशन ब्राइन. या एकवटलेल्या अवशेषाला कचरा मानण्याऐवजी, ही प्रक्रिया त्याचे रूपांतर आम्ले आणि क्षारांमध्ये करते. ती रसायने नंतर भूपृष्ठावरील धातुकांमधून धातू काढण्यासाठी लीचिंग एजंट्स म्हणून वापरता येतात. दुसऱ्या शब्दांत, समुद्रजल केवळ स्वतः खनिजांचा स्रोत नाही, तर पारंपरिक खाण कार्यप्रवाह सुधारू शकणारी अभिक्रियके तयार करण्याचा मार्गही आहे.
तिसऱ्या मार्गात समुद्री शैवालाचा समावेश आहे, जे समुद्रजलातून काही खनिजे साठवू शकतात, जी अन्यथा थेट शोधण्यासाठी खूप विरळ असतील. हा जैविक मार्ग विशेषतः मनोरंजक आहे कारण कमी-सांद्रतेच्या संकलनासाठी तो एक रणनीती सुचवतो, जिथे विद्युरासायनिक किंवा पूर्णपणे रासायनिक विभाजन अकार्यक्षम ठरू शकते.
एकत्रितपणे पाहिले तर, हे तीन दृष्टिकोन प्रणाली-स्तरीय धोरण दर्शवतात. एक प्रक्रिया थेट पुनर्प्राप्तीवर लक्ष केंद्रित करते, दुसरी कचरा प्रवाहांना उपयुक्त रसायनांमध्ये रूपांतरित करते, आणि तिसरी जीवशास्त्राचा निवडक संकलक म्हणून वापर करते. एका मोठ्या शोधावर पैज लावण्यापेक्षा हा मिश्रित दृष्टिकोन अधिक सक्षम ठरू शकतो.
ऊर्जा आणि पुरवठा साखळ्यांसाठी हे का महत्त्वाचे आहे
महत्त्वपूर्ण खनिजे ऊर्जा संक्रमणाचा केंद्रबिंदू बनली आहेत, कारण ती बॅटऱ्या, चुंबक, इलेक्ट्रॉनिक्स, उत्प्रेरक आणि प्रगत औद्योगिक प्रणालींमध्ये असतात. स्रोत मजकूर या संशोधनाला दीर्घकालीन ऊर्जा गरजांशी जोडतो, जे तार्किक आहे, कारण या सामग्रींची भूमिका विद्युतीकरण आणि स्वच्छ-ऊर्जा पायाभूत सुविधांमध्ये आहे. भविष्यातील खनिज मागणी वाढत राहिली, तर देश आणि कंपन्यांवर पुरवठ्याचे अधिक वैविध्यपूर्ण स्रोत सुरक्षित करण्याचा दबाव असेल.
समुद्रजल आकर्षक आहे कारण ते अनेक भूस्थल साठ्यांप्रमाणे भूगर्भीयदृष्ट्या दुर्मीळ नाही. महासागर विशाल, जागतिक स्तरावर विखुरलेले आणि बंदरे, किनारी ऊर्जा प्रणाली आणि डीसॅलिनेशन प्रकल्पांद्वारे आधीच औद्योगिक पायाभूत सुविधांशी जोडलेले आहेत. त्यामुळे विद्यमान मालमत्तांसोबत निष्कर्षण सह-स्थिती करण्याची शक्यता निर्माण होते, विशेषतः जिथे ब्राइन प्रवाह आधीच उपलब्ध आहेत.
हे संशोधन अधिक वर्तुळाकार औद्योगिक मॉडेलचीही सूचना करते. डीसॅलिनेशनमुळे एकवटलेले ब्राइन तयार होते, ज्यांचे पर्यावरणीय व्यवस्थापन कठीण असू शकते. जर ती ब्राइन्स उपयुक्त आम्ले आणि क्षारांमध्ये रूपांतरित करता आली, किंवा अन्यथा संसाधन पुनर्प्राप्तीमध्ये समाकलित करता आली, तर कचरा-व्यवस्थापन समस्येचा एक भाग खनिज प्रक्रियेसाठी इनपुट प्रवाह बनतो. यामुळे पर्यावरणीय चिंता संपत नाहीत, पण पाणी आणि खाण प्रणालींची भौतिक कार्यक्षमता सुधारू शकते, ज्यांचा अनेकदा स्वतंत्रपणे विचार केला जातो.
नवीन कल्पना नाही, पण नव्याने महत्त्व मिळालेली
समुद्रजलातून खनिजे पुनर्प्राप्त करण्याची कल्पना पूर्णपणे नवीन नाही. 1990च्या दशकात आयातीकडे वळण्यापूर्वी अमेरिकेने 50 वर्षे समुद्रजलातून मॅग्नेशियम खणले होते, असे स्रोत मजकूर नमूद करतो. हा ऐतिहासिक तपशील महत्त्वाचा आहे कारण समुद्रजल निष्कर्षणाचा पूर्वानुभव असल्याचे तो दर्शवतो; अडचण मूलभूत शक्यतेची नव्हे, तर स्पर्धात्मकतेची होती.
आता काय बदलत आहे असे दिसते, ते म्हणजे धोरणात्मक संदर्भ. आयातीवरील अवलंबित्व स्वीकार्य वाटत असलेल्या काळाच्या तुलनेत सरकारे खनिज सुरक्षा, बॅटरी पुरवठा साखळी आणि औद्योगिक लवचिकतेवर अधिक लक्ष देत आहेत. नवीन विद्युरासायनिक साधने, झिल्ली प्रणाली आणि पदार्थ-प्रक्रिया पद्धतीही काही निष्कर्षण प्रकार पूर्वीच्या दशकांपेक्षा अधिक व्यावहारिक बनवू शकतात.
तरीही, प्रयोगशाळेतील पुनर्प्राप्तीला सुटलेल्या पुरवठा समस्येशी गोंधळू नये. स्रोत मजकूर दाखवतो की PNNL ने समुद्रजल किंवा त्यातून तयार झालेल्या रसायनांचा वापर करून अनेक लक्ष्य पदार्थ पुनर्प्राप्त केले आहेत, पण ते पूर्ण व्यावसायिक व्यवहार्यता सिद्ध करत नाही. या पद्धती मोठ्या प्रमाणात आणण्यासाठी थ्रूपुट, ऊर्जा वापर, टिकाऊपणा, विभाजन कार्यक्षमता, आणि भूस्थल खाणकाम व पुनर्वापराशी तुलना केलेला खर्च यांचे पुरावे लागतील.
मोठी औद्योगिक परीक्षा
या कामाचा सर्वात मजबूत मुद्दा कदाचित एकाच क्रांतीचे वचन देण्याऐवजी पर्यायांची यादी वाढवणे हा आहे. थेट मॅग्नेशियम पुनर्प्राप्ती एक बाजार सेवा करू शकते. ब्राइन-व्युत्पन्न आम्ले आणि क्षार दुसऱ्या बाजाराला मदत करू शकतात. समुद्री शैवाल-आधारित साठवण विशिष्ट सूक्ष्म घटकांसाठी उपयुक्त ठरू शकते. व्यावसायिक भविष्य कदाचित समुद्रजल तात्काळ सार्वत्रिक धातुक ठरेल का यावर नव्हे, तर प्रत्येक प्रक्रिया कुठे सर्वोत्तम बसते यावर अवलंबून असेल.
तरीही, त्याचे धोरणात्मक आकर्षण स्पष्ट आहे. भविष्यातील महत्त्वपूर्ण खनिज मागणीचा अगदी लहान भाग जरी समुद्रजल पुरवू शकले, तरी त्यामुळे असुरक्षित पुरवठा साखळ्यांवरील दबाव कमी होऊ शकतो आणि भू-राजकीय अडथळ्यांवरील अवलंबित्व घटू शकते. मोठ्या प्रमाणावर विशेष सामग्रींवर अवलंबून असलेल्या ऊर्जा प्रणालींसाठी, पर्याय असणेच मूल्यवान आहे.
म्हणून PNNL चे काम झगमगत्या वचनासारखे नव्हे, तर संसाधन विविधीकरणासाठीच्या व्यावहारिक संशोधन कार्यक्रमासारखे पाहिले पाहिजे. महासागरांकडे आधीच ती तत्त्वे आहेत. खरी शर्यत म्हणजे अशी निष्कर्षण पद्धत विकसित करणे जी निवडक, विस्तारयोग्य आणि आर्थिकदृष्ट्या विश्वासार्ह असेल, जेणेकरून वैज्ञानिक शक्यतेपासून औद्योगिक प्रासंगिकतेकडे जाता येईल.
हा लेख New Atlas च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on newatlas.com
