'चमत्कारिक धातु' को शुद्ध करना: एल्युमिनियम को डीकार्बोनाइज़ कैसे करें

एल्युमीनियम को "के रूप में वर्णित किया गया है।चमत्कारी धातु। जबकि यह पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में धातु है, इसे परिष्कृत करने में शामिल जटिलताओं ने 19वीं शताब्दी के दौरान एल्यूमीनियम को चांदी या सोने की तुलना में अधिक कीमती बना दिया। नेपोलियन III ने इसे इतना महत्व दिया कि वह अपने सबसे सम्मानित मेहमानों को एल्युमिनियम की प्लेट में खाना परोसता था। यह आज एक उच्च मूल्य वाली सामग्री बनी हुई है, इसकी हल्की बहुमुखी प्रतिभा, सैन्य-ग्रेड ताकत, जंग के प्रतिरोध के लिए बेशकीमती है और क्योंकि यह असीम रूप से पुनर्चक्रण योग्य है।

तो, क्या पसंद नहीं है? ठीक है, कच्चे बॉक्साइट अयस्क को शुद्ध धातु में बदलने वाली प्रक्रियाओं की ऊर्जा-गहन श्रृंखला औसतन उत्सर्जित होती है प्राथमिक एल्यूमीनियम के प्रत्येक मीट्रिक टन के लिए 16 मीट्रिक टन CO2 उत्पादित। समग्र रूप से क्षेत्र लगभग उत्पन्न करता है प्रत्येक वर्ष 1.1 बिलियन मीट्रिक टन CO2, वैश्विक मानव निर्मित उत्सर्जन के 2 प्रतिशत के लिए जिम्मेदार है. से अधिक इनमें से 60 प्रतिशत उत्सर्जन खपत की गई बिजली के उत्पादन से आता है गलाने की प्रक्रिया के दौरान।

क्या अधिक है, चमत्कार धातु की मांग - परिवहन, निर्माण, पैकेजिंग और विद्युत क्षेत्र जैसे उद्योगों द्वारा संचालित - की भविष्यवाणी की जाती है 40 तक लगभग 2030 प्रतिशत की वृद्धि. इस वृद्धि का दो-तिहाई हिस्सा चीन और एशिया से अपेक्षित है, चीन की गलाने की प्रक्रिया को देखते हुए एक चिंता कैप्टिव कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों पर बहुत अधिक निर्भर है। पुनर्चक्रण और डीकार्बोनाइजेशन में प्रगति के बिना, क्षेत्र का उत्सर्जन 2 तक लगभग 2050 बिलियन मीट्रिक टन की ओर बढ़ सकता है.

फर्स्ट मूवर्स गठबंधन की ओर से कठिन लक्ष्य

मुट्ठी भर नई प्रौद्योगिकियां एल्यूमीनियम को साफ करने की क्षमता रखती हैं, लेकिन केवल सबसे महत्वाकांक्षी ही इस कठिन लक्ष्य को पूरा करते हैं विश्व आर्थिक मंच का पहला मूवर्स गठबंधन (एफएमसी), ग्रह के सबसे भारी उत्सर्जक उद्योगों को डीकार्बोनाइज करने के लिए कंपनियों की क्रय शक्ति का उपयोग करने के लिए एक वैश्विक पहल। एफएमसी के सदस्यों ने एक लक्ष्य के लिए प्रतिबद्ध किया है कि वे 10 तक सालाना प्राथमिक एल्युमीनियम का कम से कम 2030 प्रतिशत लगभग शून्य उत्सर्जन प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित करेंगे। "शून्य के पास" की परिभाषा कठिन बिट है: प्राथमिक एल्यूमीनियम के प्रति मीट्रिक टन तीन मीट्रिक टन CO2 से कम का उत्सर्जन। यह 85 प्रतिशत या उससे अधिक के मौजूदा उत्सर्जन में भारी कमी का प्रतिनिधित्व करता है।

इस तरह के गहरे डीकार्बोनाइजेशन को कैसे प्राप्त किया जाए, यह समझने के लिए, हमें एल्युमिनियम निर्माण प्रक्रिया के त्वरित दौरे की आवश्यकता है। बॉक्साइट कच्चा माल है - इसे जमीन से खनन किया जाता है और एक बहु-चरण प्रक्रिया के माध्यम से एल्यूमीनियम ऑक्साइड, या "एल्यूमिना" में परिष्कृत किया जाता है, जिसमें इसे लगभग 1,000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना शामिल है। इस गर्मी को प्राप्त करने के लिए, कई रिफाइनरियां जीवाश्म ईंधन को ऑनसाइट जलाती हैं, जो प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में CO2 का उत्सर्जन करती हैं। दूसरी प्रक्रिया, जिसे गलाने के रूप में जाना जाता है, एल्यूमिना को इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से शुद्ध एल्यूमीनियम धातु में बदल देती है, जिसमें बहुत अधिक बिजली और कार्बन एनोड का उपयोग होता है जो बड़ी मात्रा में CO2 का उत्सर्जन करता है।

नवीकरणीय ऊर्जा के मौजूदा रूप - जैसे हाइड्रो या सौर - हमें शून्य-उत्सर्जन एल्यूमीनियम के रास्ते का लगभग दो-तिहाई हिस्सा देंगे।

अच्छी खबर यह है कि नवीकरणीय ऊर्जा के मौजूदा रूप - जैसे हाइड्रो या सौर - हमें शून्य-उत्सर्जन एल्यूमीनियम का लगभग दो-तिहाई रास्ता देंगे। हम बॉक्साइट अयस्क को एल्युमिना में परिष्कृत करने में शामिल नए विद्युतीकृत बॉयलरों और कैल्सिनर्स के लिए स्वच्छ ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं - और बिजली-गहन गलाने की प्रक्रिया के लिए भी। लेकिन यह अल्पावधि में महंगा हो सकता है। इसका मतलब है कि संयंत्रों को नवीकरणीय ऊर्जा तक पहुंच वाले स्थानों पर ले जाना और नए उपकरण स्थापित करने के लिए रिफाइनरियों को फिर से लगाना।

कुछ उभरती नई प्रौद्योगिकियां - जिन्हें मौजूदा एल्यूमीनियम संयंत्रों में लागू किया जा सकता है - शून्य-उत्सर्जन एल्यूमीनियम की ओर अंतर को कम करने में मदद कर सकती हैं। गलाने की प्रक्रिया को उन कार्बन एनोड्स को अक्रिय एनोड्स से बदलकर पूरी तरह से डीकार्बोनाइज्ड किया जा सकता है जो CO2 के बजाय ऑक्सीजन का उत्सर्जन करते हैं। "मैकेनिकल वाष्प पुनर्संपीड़न" के रूप में जानी जाने वाली एक प्रक्रिया रिफाइनिंग के लिए आवश्यक तापीय ऊर्जा को जारी करने के बजाय पुनर्नवीनीकरण करने में सक्षम बनाती है। और शेष उत्सर्जन के लिए, रिफाइनिंग और स्मेल्टिंग दोनों प्रक्रियाओं से उत्सर्जन को रोकने के लिए कार्बन कैप्चर, उपयोग और भंडारण (CCUS) जैसी तकनीकें हैं। जब इन सफल प्रौद्योगिकियों में से कुछ का संयोजन में उपयोग किया जाता है, तो वे पूरी एल्यूमीनियम उत्पादन प्रक्रिया को 3 मीट्रिक टन CO2 प्रति मीट्रिक टन प्राथमिक एल्यूमीनियम की सीमा से नीचे प्राप्त कर सकते हैं।

FMC में अधिकांश अन्य क्षेत्रों के विपरीत, रीसाइक्लिंग एल्यूमीनियम क्षेत्र को डीकार्बोनाइज़ करने की यात्रा में एक बड़ी भूमिका निभा सकता है, विशेष रूप से धातु को असीम रूप से पुनर्चक्रण योग्य माना जाता है। नया एल्युमीनियम बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा का लगभग 5 प्रतिशत पुनर्चक्रण में लगता है, इसलिए यह वाणिज्यिक के साथ-साथ पर्यावरणीय समझ भी बनाता है। एल्युमिनियम रीमेल्टिंग आज बड़े पैमाने पर व्यापक है 30 मिलियन मीट्रिक टन पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम सालाना नए उत्पादों की ओर वापस आना। यह एक न्यायोचित परिवर्तन की दिशा में भी योगदान दे सकता है, क्योंकि संग्रह, छंटाई और पुनर्चक्रण प्राथमिक एल्यूमीनियम उत्पादन का समर्थन करने के लिए आवश्यक प्राकृतिक संसाधन निष्कर्षण को कम करते हुए नए रोजगार सृजित करने की क्षमता प्रदान करता है।

नतीजतन, FMC ने अपने सदस्यों के लिए एक अतिरिक्त लक्ष्य निर्धारित किया है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि 50 तक उनके द्वारा सालाना उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम का कम से कम 2030 प्रतिशत पुनर्नवीनीकरण किया जाए। हालांकि, अकेले रीसाइक्लिंग धातु के लिए बढ़ती वैश्विक प्यास को कम करने के लिए पर्याप्त नहीं होगा - वास्तव में, यह 2050 तक अपेक्षित मांग का आधा हिस्सा ही आपूर्ति करेगा, के अनुसार मिशन पॉसिबल पार्टनरशिप द्वारा प्रकाशित 1.5 डिग्री सी-संरेखित संक्रमण रणनीति. इसलिए प्राथमिक एल्युमीनियम उत्पादन को यथासंभव शून्य उत्सर्जन के करीब लाना सर्वोच्च प्राथमिकता बनी हुई है।

तकनीकी समाधान है। अब इसे करना है

जबकि एल्युमीनियम उत्पादन को डीकार्बोनाइज़ करने की तकनीक प्रोटोटाइप रूपों में मौजूद हो सकती है, जैसे सभी नई प्रौद्योगिकियाँ जो अभी तक बड़े पैमाने पर नहीं पहुँची हैं, वे महंगी हैं। उनका व्यावसायीकरण करना चुनौतीपूर्ण है — और यह केवल लागत नहीं है; एल्यूमीनियम की मूल्य श्रृंखला जटिल और विस्तारित है।

उदाहरण के लिए, एक बीयर कैन लें, जो आमतौर पर 50 प्रतिशत से अधिक पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम से बना होता है, लेकिन फिर भी प्राथमिक एल्यूमीनियम की आवश्यकता होती है। पहले आप बॉक्साइट का खनन करें, फिर आप इसे एल्यूमिना में परिशोधित करें। शुद्ध एल्युमीनियम बनाने के लिए यह अक्सर कहीं और जाता है। धातु को तब डिस्क या कॉइल में संसाधित किया जाता है, जो कंपनियों द्वारा खरीदे जाते हैं जो उन्हें डिब्बे में पंच करते हैं, पेय व्यवसायों और बॉटलर्स को बेचे जाते हैं, खुदरा विक्रेताओं को वितरित किए जाते हैं और उसके बाद ही उपभोक्ता तक पहुंचते हैं। यह लंबी आपूर्ति श्रृंखला खरीदारों के आकार से जटिल होती है। जबकि स्टील और कंक्रीट के बड़े "लंगर खरीदार" हैं, जैसे कि ऑटो निर्माता या राज्य खरीद एजेंसियां, बहुत सारे खिलाड़ियों द्वारा एल्यूमीनियम को कम मात्रा में खरीदा जाता है। और इसमें शामिल सभी खिलाड़ी - खदान कंपनी से लेकर पेय रिटेलर तक - को लक्ष्य और डीकार्बोनाइजेशन की लागत को साझा करने के लिए संरेखित किया जाना चाहिए।

बॉल कॉर्पोरेशनएल्युमीनियम पैकेजिंग के एक प्रमुख निर्माता और एफएमसी के सदस्य ने अपने मूल्य श्रृंखला भागीदारों के साथ संरेखित करने की दिशा में पहला कदम उठाया है। कंपनी ने एल्युमीनियम आपूर्तिकर्ताओं और FMC के साथी सदस्यों नोवेलिस और रियो टिंटो के साथ मिलकर इसे तैयार किया है कनाडा का पहला विशेष रूप से चिह्नित, कम कार्बन वाला पेय कैन कोरोना बियर के लिए। कैन को आंशिक रूप से पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम के साथ-साथ लगभग शून्य उत्सर्जन प्राथमिक एल्यूमीनियम से बनाया जाता है जिसे जलविद्युत के साथ परिष्कृत किया जाता है और एक का उपयोग करके पिघलाया जाता है ग्रीनहाउस गैस मुक्त इनर्ट एनोड तकनीक जिसे एलिसिस कहा जाता है। यह सफलता एल्युमीनियम उद्योग की दो प्रतिस्पर्धी कंपनियों - एल्कोआ और रियो टिंटो के बीच अभूतपूर्व सहयोग से संभव हुई है, साथ ही एप्पल से $13 मिलियन (सीएडी) का निवेश और तकनीकी सहायता, साथ ही प्रत्येक कनाडाई से $80 मिलियन (सीएडी) का अतिरिक्त निवेश और क्यूबेक सरकारें। एलिसिस अभी भी प्रोटोटाइप चरण में है, लेकिन टीम का लक्ष्य 2024 तक प्रौद्योगिकी को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कराना है।

FMC जैसे गठबंधनों के माध्यम से मूल्य श्रृंखला को संरेखित करना, डीकार्बोनाइजेशन प्रयासों के लिए महत्वपूर्ण है। एक संरेखित मूल्य श्रृंखला के बिना, उत्पादकों को मांग के संकेत से कोई बदलाव नहीं हो सकता है। इस प्रकार के गठजोड़ से विभिन्न विषयों पर सरकारों के साथ बेहतर बातचीत होती है, जिसमें पुनर्चक्रण पर नीतियों को कड़ा करने से लेकर अनुसंधान एवं विकास में सह-निवेश तक शामिल हैं।

जब एक सफल तकनीक का संयोजन में उपयोग किया जाता है, तो वे पूरी एल्यूमीनियम उत्पादन प्रक्रिया को 3 मीट्रिक टन CO2 प्रति मीट्रिक टन प्राथमिक एल्यूमीनियम की सीमा से नीचे प्राप्त कर सकते हैं।

प्राथमिक एल्युमिनियम रिफाइनिंग और स्मेल्टिंग के डीकार्बोनाइजेशन को प्रोत्साहित करने में सरकारों की महत्वपूर्ण भूमिका है। मध्य पूर्व के पास अपनी प्रचुर मात्रा में सौर ऊर्जा क्षमता का उपयोग करके योगदान करने का अवसर है। चीन सही दिशा में आंदोलन दिखा रहा है, कोयले से चलने वाले कुछ शोधन कार्यों को बंद कर रहा है और जलविद्युत से भरपूर क्षेत्रों में नए संयंत्र खोल रहा है। लेकिन सरकारों को भी इस क्षेत्र को प्रत्यक्ष वित्तीय सहायता प्रदान करने की आवश्यकता हो सकती है। एल्युमीनियम को डीकार्बोनाइज करने के लिए आवश्यक नई तकनीकों - जिसमें अतिरिक्त नवीकरणीय ऊर्जा, सीसीयूएस और निष्क्रिय एनोड्स के आसपास गलाने की प्रक्रिया को फिर से डिजाइन करना शामिल है - की लागत 1 तक लगभग 2050 ट्रिलियन डॉलर होगी, इसलिए यह संभावना है कि राज्यों को प्रोत्साहन, निवेश और बाजार के साथ कदम उठाना होगा- आधारित उपाय। लिथियम या कॉपर जैसी सामग्रियों का उत्पादन - निम्न-कार्बन संक्रमण के लिए महत्वपूर्ण - पहले से ही सरकारी सब्सिडी को आकर्षित करता है। इसलिए, एल्युमिनियम को भी, परिवहन और बैटरी प्रौद्योगिकी जैसे अन्य क्षेत्रों को डीकार्बोनाइज करने में मदद करने में अपनी भूमिका देनी चाहिए।

यूरोप में, यूरोपीय संघ का प्रस्तावित कार्बन सीमा समायोजन तंत्र (CBAM) एकल बाजार में निर्यात की तलाश कर रहे एल्यूमीनियम आपूर्तिकर्ताओं के लिए यह एक वेक-अप कॉल है। 2030 तक, CBAM स्थानीय उत्पादकों के लिए EU की उत्सर्जन व्यापार योजना (ETS) की लागत की नकल करते हुए आयातित उत्पादों और सामग्रियों में निहित CO100 के प्रति मीट्रिक टन 2 यूरो का कर लगा सकता है। 16 मीट्रिक टन CO2 पदचिह्न के साथ एक मीट्रिक टन एल्यूमीनियम के लिए, जो धातु की लागत में 60 प्रतिशत जोड़ सकता है। जबकि इस तरह के तंत्र से डीकार्बोनाइज्ड एल्यूमीनियम को एक बार व्यावसायीकरण के आधार पर निरंतर आधार पर प्रतिस्पर्धा करने में मदद मिल सकती है, सफलता प्रौद्योगिकी में प्रत्यक्ष सरकारी निवेश का मॉडल कॉर्पोरेट वित्त में भीड़ और डीकार्बोनाइजेशन मार्ग को समाप्त करने के लिए आवश्यक हो सकता है।

यह क्षेत्र आवश्यक आपूर्ति प्रदान करने के लिए अपने नवजात लगभग शून्य उत्सर्जन उत्पादन को बढ़ाने के लिए समय के खिलाफ दौड़ में है। कंपनियों को 2050 तक शुद्ध शून्य के मार्ग के साथ क्षेत्र को संरेखित करने के लिए आवश्यक गहरी डीकार्बोनाइजेशन प्रौद्योगिकियों की तैनाती का समर्थन करने के लिए एक स्पष्ट नेतृत्व की स्थिति लेने की आवश्यकता है। अतिरिक्त लागतें होंगी, लेकिन एफएमसी जैसे गठबंधन बनाने में मदद करेंगे। पारदर्शिता और सहयोग उन लागतों को संबोधित करने के लिए आवश्यक है। ऐसा करने के लिए तकनीक मौजूद है - और अगर एक गिलास नहीं तो निश्चित रूप से एक कम कार्बन वाली बीयर उठाई जा सकती है।

इस लेख के सह-लेखक जोनाथन वाल्टर और बीसीजी के एंड्रयू अलकोर्टा और हेनरी ममफोर्ड हैं।

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• स्रोत: https://www.greenbiz.com/article/purifying-miracle-metal-how-decarbonize-aluminum