వ్యర్థ-నుండి-విలువ సంచयం

Rice University రసాయనికలు విషయుక్త PFAS సమ్మేళనాలను నాశనం చేస్తూ, బ్రైన్ నుండి బ్యాటరీ-గ్రేడ్ లిథియమ్‌ను ఒకే ప్రక్రియలో తీయగలిగే గుండెనమ్మకమైన ప్రక్రియను ప్రదర్శించారు, పర్యావరణం యొక్క రెండు అత్యంత ఆపాదన ఆపాదన విషయాలను ఓ. Nature Water లో ప్రచురితమైన ఈ పరిశోధన, ప్రమాదకర వ్యర్థ నిరూపణ మరియు లిథియం సరఫరా శృంఖల రెండింటిని పున: నిర్మించగలిగిన సంభావ్యతను కలిగి ఉంది.

రసాయనిక నిపుణుడు James Tour మరియు పరిశోధక Yi Cheng నేతృత్వంలో ఉన్న టీమ్ ఒక పద్ధతిని అభివృద్ధి చేసింది, దీనిలో ఖర్చైన సక్రియ కార్బన్ — కలుషిత జలం మరియు అగ్నిమాపక ఫోమ్ నుండి PFAS ను ఫిల్టర్ చేయడానికి ఉపయోగించిన పదార్థం — ఫ్లోరిన్ పరమాణువుల యొక్క మూలంగా పనిచేస్తుంది. సాధారణంగా, ఈ సంతృప్త కార్బన్, సామర్థ్యం సంపూర్ణమైనప్పుడు ప్రమాదకర వ్యర్థ గా పరిగణించబడుతుంది. Rice పరిశోధకులు దానిని ఉపయోగం చేయని వనరుగా చూశారు.

Flash Joule Heating ఎలా పనిచేస్తుందో

ప్రక్రియ Flash Joule Heating పై కేంద్రీకృతమై ఉంది, Tour యొక్క ప్రయోగశాలలో పూర్వీకరిచిన ఒక పద్ధతి, ఇది అధిక-శక్తి విద్యుత్ పాలిషను పదార్థాల ద్వారా పంపుతుంది, కెల్విన్‌లో 1,000 డిగ్రీల కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలను మిల్లీసెకన్‌లలో డ్రైవ్ చేస్తుంది. PFAS-ఆధిపత్య సక్రియ కార్బన్ అధిక-లవణీయ బ్రైన్‌తో మిశ్రమం చేయబడినప్పుడు మరియు ఈ పాలిషలకు లోబడినప్పుడు, తీవ్ర ఉష్ణత పర్యావరణంలో PFAS ను సహనీయంగా చేసే ఖ్యాతిమంది కఠిన carbon-fluorine బంధాలను విభజిస్తుంది.

ఒక్కసారి విముక్తం చేసిన తర్వాత, విముక్త ఫ్లోరిన్ పరమాణువులు బ్రైన్‌లో ఉన్న లిథియం కేషన్‌లతో సంబంధం కుదిరిపోతాయి, లిథియం ఫ్లోరైడ్ నిర్మిస్తుంది. పరిశోధకులు తర్వాత 1,676 మరియు 2,260 డిగ్రీల సెల్సియస్ మధ్య ఉష్ణోగ్రతల వద్ద రెండవ ఫ్లాష్ హీటింగ్ దశను ఉపయోగించారు, లిథియం ఫ్లోరైడ్ ను ఎంపిక చేసి ఆవిరిగా చేస్తూ, magnesium మరియు calcium fluorides వంటి భారీ అశుద్ధతలను ఘన దశలో ఉంచారు.

ఈ వేగవంతమైన ఫ్లాష్ డిస్టిలేషన్ 99 శాతం స్వచ్ఛతను 82 శాతం పునరుద్ధరణ రేటుతో సాధించింది — సాంప్రదాయిక ఆవిరి కొండ పద్ధతులకు అవసరమైన నెలల కంటే కొన్ని సెకన్‌లలో.

వాస్తవ-ప్రపంచ బ్యాటరీ పనితీరు ధృవీకరణ

టీమ్ పునరుద్ధరించిన లిథియం ఫ్లోరైడ్‌ను ప్రామాణిక lithium-ion బ్యాటరీ electrolytes లోకి సమన్వయం చేయడం ద్వారా ప్రూఫ్ కాన్సెప్ట్‌కు వెళ్లిందిని. విస్తృత పరీక్ష పత్రాలు సరఫరా చేశాయి, ఈ పునర్వినియోగ సామగ్రీని ఉపయోగించే బ్యాటరీలు సాంప్రదాయకంగా సరఫరా చేయబడిన లిథియం ఫ్లోరైడ్‌ను ఉపయోగించే బ్యాటరీల స్థిరత మరియు పనితీరుకు సరిపోయాయని లేదా అధిగమించాయని..

ఈ ధృవీకరణ వాణిజ్య ఆమోదం కోసం కీలకమైనది. బ్యాటరీ తయారీదారులకు ఖచ్చితమైన స్వచ్ఛత ప్రమాణాలను పూరించిన పదార్థాల అవసరం ఉంది, మరియు Rice ప్రక్రియ సాంప్రదాయక లిథియం మైనింగ్ వర్సెస్ గణనీయమైన పర్యావరణ ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది.

ఒకేసారి రెండు సమస్యలను పరిష్కరించడం

బ్రైన్ నుండి సాంప్రదాయక లిథియం వెలికితీత నిర్మాణ ఆవిరి కొండలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి అక్సరంలో ఆతిధేయ్యమైన దక్షిణ అమెరికా, ఆస్ట్రేలియా, మరియు చైనా యొక్క అరబిలియన్ గ్యాలన్ల వాటర్‌ను వినియోగిస్తాయి. ప్రక్రియ 12 నుండి 18 నెలలు తీసుకుంటుంది మరియు సంకేంద్రీకృత వ్యర్థ ప్రవాహాలను వదిలివేస్తుంది. Rice పద్ధతి నిమిషాలలో గణనీయమైన కుటుంబం మరియు శక్తి సమీకరణ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ కుటుంబ పనిచేస్తుంది.

ఇంటర్‌మీడియ్, PFAS కలుషణ ప్రపంచవ్యాప్తంగా వేలవేల సమాజాలను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఇవి per- మరియు polyfluoroalkyl పదార్థాలు సహజ విచ్ఛేదనకు నిరోధం చేస్తాయి మరియు నేల, భూజల, మరియు జీవం యొక్క జీవులలో సంచిత చేస్తాయి. ప్రస్తుత పరిశుద్ధिკరణ ప్రమాదకర వ్యర్థ కార్బన్ టన్నులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది దహనం చేయవలసి ఉంటుంది. ఆ వ్యర్థ లిథియం ఉత్పత్తికి విభజన్ కు మారుతుంది, Rice ప్రక్రియ ఆర్థిక విలువను సృష్టిస్తుంది, ఇది గతంలో విసర్జన బాధ్యత చేసింది.

లిథియం కోసం ప్రపంచ চాহిద electric వాహన సంక్రమణ గతకాలనీకృతం చేస్తూ పెరుగుతోంది, మరియు యూరోపు మరియు యూరోపులో PFAS కలుషణ నిమిత్తం నియంత్రక ఒత్తిడి తీవ్రమవుతోంది, ఈ dual-purpose పద్ధతి రెండు డ్రైవ్‌ల కోసం మార్పు రూపంలో రూపాంతరణదాయకంగా పరిమాణం చేయవచ్చు.

స్కేలింగ్ ఛాలెంజ్‌లు ముందుకు

ప్రయోగశాల ఫలితాలు ప్రమాణీకరించే అయినప్పటికీ, Flash Joule Heating ను వ్యవసాయిక వాల్యూమ్‌కు స్కేల్ చేయడం ఇంజనీరింగ్ సవాలను ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ పద్ధతి విద్యుత్ పాలిష మరియు ఉష్ణోగ్రత విండోల యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణకు చేయవలసి ఉంటుంది, మరియు PFAS-సంతృప్త కార్బన్ యొక్క అందుబాటు జల పరిష్కరణ కార్యక్రమాల గति ఎక్కువ ఆధారపడుతుంది. అయితే, పరిశోధకులు ఆధారాలు వాణిజ్య విస్తరణ కోసం ధృఢమైనవని నమ్ముతారు, మరియు ఆర్థిక ప్రోత్సాహకాలు — ప్రమాదకర వ్యర్థ నాశనం చేస్తూ అధిక-విలువ సరుబారులను ఉత్పత్తి చేస్తూ — రీతిలో సంపర్కితం చేస్తాయి, ఇది కార్యరతపై నిర్మితమైన భాగస్వామ్యలను ఆకర్షించగలిగిన అందం చేయవచ్చు.

ఈ నిबంధ Interesting Engineering చేత విషయం ఆధారిత. మూల్య నిబంధ చదవండి.