एमआईटी टेक्नॉलॉजी रिव्यू, यूएसएः मैसाचुसेट्स के वॉर्सेस्टर पॉलिटेक्निक इंस्टीट्यूट में स्नातक के छात्र, वुडाल, एक एस्बेस्टस खदान से नमूने को खोद कर जानकारी ले रहे थे, जो 1980 के बाद से बंद कर दिया गया था. यह राज्य के डियाब्लो रेंज में उच्चतम शिखर पर एक सुपरफंड साइट है. उन्होंने सैन बेनिटो पर्वत के कई स्थानों से कई पाउंड मैटेरियल निकाले. उन्हें एक जिप्लॉक बैग में फावड़ा दिया और विश्लेषण के लिए प्रयोगशालाओं में भेज दिया गया.
वह और उनके सहयोगी गड्ढों से निकाली गए मैटेरियल के मेकअप और संरचना को निर्धारित करने और दो महत्वपूर्ण सवालों के जवाब देने की कोशिश कर रहे हैं. उनमें कार्बन डाइऑक्साइड कितना है. वे उसे कितना अधिक स्टोर कर सकते हैं?
कुछ रेशेदार एस्बेस्टस का विशाल सतह क्षेत्र कार्सिनोजेनिक यौगिकों का एक वर्ग है, जिसमें एक बार गर्मी प्रतिरोधी निर्माण मैटेरियल में उपयोग किया जाता है, जो उन्हें बारिश के पानी में घुलने वाले या हवा के माध्यम से तैरते हुए कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं की पकड़ को अच्छा बनाता है.
इसमें एस्बेस्टस का सबसे आम रूप क्राइसोटाइल शामिल है, जो पहाड़ के पार एक सर्पिल खनिज है (सर्पिल, कैलिफोर्निया की राज्य चट्टान है). कार्बन डाइऑक्साइड के साथ इसकी प्रतिक्रिया मुख्य रूप से मैग्नीशियम जैसे मैग्नीशियम कार्बोनेट खनिजों का उत्पादन करती है. यह एक स्थिर मैटेरियल है, जो सहस्राब्दी के लिए ग्रीनहाउस गैस को बंद कर सकती है.
कार्बन हटाने वाले शोधकर्ता, वुडॉल और उनके सलाहकार जेनिफर विलकॉक्स जलवायु परिवर्तन से लड़ने के लिए खनन कचरे का उपयोग करने की उम्मीद में इन धीमी प्रतिक्रियाओं को तेज करने के तरीकों की खोज करने वाले वैज्ञानिकों में से हैं. यह एक आसान कार्बन-कैप्चरिंग ट्रिक है, जो कैल्शियम और मैग्नीशियम से भरपूर निकिल, कॉपर, डायमंड और प्लैटिनम खनन के उत्पादों के साथ काम कर सकता है.
हमें आशा है कि इस प्रक्रिया में पहले से निकाले गए इन खनिजों का उपयोग करके खनन से पर्याप्त कार्बन उत्सर्जन की भरपाई की जा सकती है. लेकिन असली उम्मीद यह है कि यह शुरुआती काम उन्हें यह पता लगाने की अनुमति देता है कि वातावरण से प्रभावी रूप और किफायती रूप से खनिजों की खुदाई कैसे की जा सकती है. यह खुदाई विशेष रूप से एस्बेस्टोस सहित, ग्रीनहाउस गैस की विशाल मात्रा को वातावरण में लाने के उद्देश्य से की जा सकती है.
ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय के एक प्रोफेसर और इस शोध में अग्रणी शोधकर्ताओं में से एक, ग्रेगरी डिप्पल का कहना है कि अगले दशक में माइकोनालाइजिंग माइंस हमें आत्मविश्वास पैदा करने और वास्तव में नकारात्मक उत्सर्जन के लिए जानने के लिए हमारी मदद कर रहा है.
धीमे कार्बन चक्र को तेज करना
राष्ट्रीय अकादमियों द्वारा एक अध्ययन में संयुक्त राष्ट्र के जलवायु पैनल ने पाया कि कोई भी परिदृश्य जो 1.5 डिग्री सेल्सियस से अधिक ग्रह को गर्म नहीं करता है. उसे मिडसेंटरी द्वारा लगभग पूरे उत्सर्जन को समाप्त करने की आवश्यकता होगी, साथ ही इस शताब्दी में हवा से 100 बिलियन से 1 ट्रिलियन मीट्रिक टन कार्बन डाइऑक्साइड को निकालना होगा. 2 डिग्री सेल्सियस से नीचे वार्मिंग रखने के लिए 2050 तक एक वर्ष में 10 बिलियन टन और 2100 तक सालाना 20 बिलियन निकालना की आवश्यकता हो सकती है.
यह इतनी विशाल मात्रा है कि हम निश्चित रूप से इसके लिए कई तरह के तरीकों का उपयोग करने की आवश्यकता है, जिसमें पेड़ लगाना और कृषि मिट्टी में कार्बन वृद्धि को बढ़ाना शामिल है.कार्बन डाइऑक्साइड को खींचने के लिए खनिजों का उपयोग करने का फायदा यह है कि यह बड़े पैमाने पर किया जा सकता है और यह प्रभावी रूप से इसे हमेशा के लिए दूर रखेगा.
खनिजीकरण एक मुख्य तंत्र है जिसे प्रकृति पहले से ही 'धीमी कार्बन चक्र' में उपयोग करती आ रही है. वर्षा के पानी में कार्बन डाइऑक्साइड बुनियादी चट्टानों को भंग कर देता है जिससे मैग्नीशियम, कैल्शियम और अन्य यौगिक उत्पन्न होते हैं जो महासागरों में अपना रास्ता बनाते हैं. वहां, समुद्री जीवन मैटेरियल को सीप और कंकाल में परिवर्तित कर देता है जो अंततः चूना पत्थर और अन्य रॉक के प्रकारों में बदल जाता है.
जितने कार्बन डाइऑक्साइड हम कभी उत्सर्जित करते हैं, उससे भी अधिक को बांधने के लिए हमारे पर्याप्त से अधिक खनिज हैं. समस्या यह है कि इनमें से बहुत सारे विशाल ठोस चट्टान में बंद है जो ग्रीनहाउस गैस के संपर्क में नहीं आता है. यहां तक कि जब वे रॉक आउटक्रॉपिंग के संपर्क में होते हैं तो इन प्रतिक्रियाओं को होने में लंबा समय लगता है.
लेकिन विभिन्न प्रकार के हस्तक्षेप, प्राकृतिक धीमी कार्बन चक्र की प्रक्रिया को तेज कर सकते हैं. इसमें भौतिक प्रक्रियाएं शामिल हैं जैसे कि मैटेरियल को खोदना, उन्हें महीन कणों में पीसना और उन्हें पतली परतों में फैलाना, जो सभी कार्बन डाइऑक्साइड के संपर्क में आने वाले प्रतिक्रियाशील सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं. गर्मी या एसिड जैसे यौगिक जोड़कर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करने के तरीके भी हैं.
लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लैब में कार्बन इनिशिएटिव के प्रमुख रोजर आइन्स कहते हैं कि यह विशाल, अनकहा अवसर है जो कार्बन डाइऑक्साइड की भारी मात्रा को हटा सकता है.
कार्बन चक्र को तेज करने का सही तरीका
ग्रेगरी डिप्पल ऐसा करने के लिए कई तरह की खोज कर रहे है. हीरे की कंपनी डी बीयर्स और नेचुरल रिसोर्सेज कनाडा द्वारा वित्तपोषित पिछले साल के एक पायलट प्रोजेक्ट में डिप्पल और उनके सहयोगियों ने एक टैंक से निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड को फिर से प्राप्त करने के लिए कनाडा के नॉर्थ वेस्ट टेरिटरी की एक खदान से टैलिंग का इस्तेमाल किया.इसका मुख्य बिंदु एक पावर प्लांट की ग्रिप स्ट्रीम से गैस को पकड़ने और संग्रहीत करने के लिए खनिजों का उपयोग करने की संभावना का मूल्यांकन करना था.
टीम अब ब्रिटिश कोलंबिया में प्रस्तावित निकल संयंत्र के एक क्षेत्र का परीक्षण कर रही है. उन्होंने खोजपूर्ण ड्रिलिंग से मिश्रित कंटेनरों में टैलिंग किया है और विभिन्न मौसम की परिस्थितियों में विभिन्न रासायनिक योजक और प्रक्रियाओं का उपयोग करने के परिणामस्वरूप होने वाली प्रतिक्रिया दरों को माप रहे हैं.लेकिन वे उम्मीद करते हैं कि बस पानी जोड़ने और प्रभावी ढंग से मटेरियल को भरनेपर तेजी से हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को हटा दिया जाएगा, जिससे एक ठोस ब्लॉक बन सकता है जिसे दफन किया जा सकता है.
क्योंकि प्रस्तावित ऑपरेशन मुख्य रूप से हाइड्रोइलेक्ट्रिक शक्ति पर चलेगा. उनका अनुमान है कि खदानों से सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील टैलिंग के सिर्फ 30 फीसदी का उपयोग करने से यह ऑपरेशन कार्बन तटस्थ हो जाएगा.और लगभग 50 फीसदी का उपयोग करने से यह कार्बन नकारात्मक हो जाएगा.
लेकिन सभी खान टैलिंग समान नहीं बनाई गई हैं. एक अलग परियोजना में आदर्श उत्पादों से कम के साथ कार्बन-कैप्चरिंग प्रतिक्रियाओं में तेजी लाने के तरीके विकसित करने की उम्मीद में विलकॉक्स और वुडाल, मोंटाना में एक प्लैटिनम, पैलेडियम और निकिल खदान में फील्डवर्क का संचालन कर रहे हैं. टेलिंग में मुख्य खनिज प्लाजिओक्लेस फेल्डस्पार होता है, जो एक तंग रासायनिक संरचना में मैग्नीशियम और कैल्शियम को रखता है जिस कारण वे अन्य प्रकार के खदानों की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील होते हैं.
लैब में वह परीक्षण कर रहे हैं कि क्या गर्मी डालने पर और अमोनियम लवण और कुछ कमजोर एसिड को जोड़ने से कार्बन डाइऑक्साइड को पकड़ने के लिए अधिक कैल्शियम और मैग्नीशियम को मुक्त करने से बंधन टूट सकते हैं.
विलकॉक्स कहते हैं कि अगर हम इन सभी अलग-अलग टेलिंग्स पर एक रेसिपी के साथ आए है तो मौके बिगड़ सकते हैं.
अगला कदम
वुडाल एस्बेस्टस साइटों की खोज कर रहे हैं क्योंकि उन्हें उम्मीद है कि कार्बन अपटेक में तेजी लाने के तरीकों का मूल्यांकन करने के लिए एक बाद क्षेत्र परीक्षण के लिए अच्छी तरह से काम कर सकते हैं.
विभिन्न दृष्टिकोणों में प्रतिक्रियाशील सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए मटेरियल को फैलाना शामिल हो सकता है जैसे पखों को चलाना जो एस्बेस्टोस पर बहने वाली हवा की मात्रा को बढ़ाते हैं या सीधे कार्बन डाइऑक्साइड को खनिज गड्ढों में इंजेक्ट करते हैं.
एनेस कहते हैं कि समय के साथ इन प्रक्रियाओं में मुख्य रूप से शिथिल बाध्य रॉक और गंदगी का मिश्रण बनना चाहिए जो मैग्नीशियम कार्बोनेट, बाइकार्बोनेट, और कैल्शियम कार्बोनेट से बना होता है. और इसे बस जगह में छोड़ दिया जा सकता है. एस्बेस्टस में बदलने से इन क्षेत्रों को भी साफ करने में मदद मिलेगी.
लेकिन क्या एस्बेस्टस के चारों ओर हवा बहाना सुरक्षित है? और क्या ऐसे प्रयास इन विषैले स्थलों को पूरी तरह से खत्म कर देंगे?
एस्बेस्टस के स्वास्थ्य जोखिमों को देखते हुए इसके बाद में कोई भी काम वैज्ञानिक ओवरसाइट बोर्ड और नियामक अधिकारियों के निर्धारण पर निर्भर करेगा.
एनेस कहते हैं कि यह संभव है कि एसबेस्टस की कुछ राशि बनी रहे या काम करने के दौरान बिखरी हो सकती है, यह उन प्रमुख सवालों में से हैं जिनका परीक्षण करने की आवश्यकता है.
चुनौतियां क्या है.
वुडॉल का अनुमान है कि वर्मोंट में एक एस्बेस्टस साइट, लगभग 30 मिलियन टन कचरे के साथ 12 मिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड पर कब्जा कर सकती है. राष्ट्रीय अकादमियों के अध्ययन के अनुसार, विश्व स्तर पर खानें प्रति वर्ष लगभग 40 मिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड को पकड़ने के लिए पर्याप्त खनिज का उत्पादन करती हैं.
लेकिन यह सब अरबों टन कार्बन डाइऑक्साइड का एक छोटा सा अंश है जिसे जलवायु परिवर्तन को सार्थक रूप से संबोधित करने के लिए कैप्चर करना चाहिए. इसलिए कहीं भी जाने से खनिजों की अधिक खुदाई करने की आवश्यकता होगी.
वुडाल और एनेस दोनों का कहना है कि एस्बेस्टोस को यह देखते हुए शामिल किया जा सकता है कि यह कितना प्रतिक्रियाशील है.इसके आलावा इस बात पर निर्भर करता है कि क्षेत्र परीक्षण में प्रक्रिया प्रभावी और सुरक्षित है.
लेकिन यह विचार एस्बेस्टस द्वारा उत्पन्न स्वास्थ्य जोखिमों को देखते हुए गंभीर चिंताओं को बढ़ाता है. इसके आलावा और कई अन्य खनिज विकल्प हैं लेकिन वे आदर्श के रूप में नहीं हैं.
अन्य शोध समूह और गैर-लाभकारी पहले से ही निकाले जाने वाले अतिरिक्त खनिजों को लगाने के तरीकों को देख रहे हैं जिनमें समुद्र तटों के नीचे ओलिविन फैलाना या कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने और फसलों को निषेचित करने में मदद करने के लिए खेत में बेसाल्ट धूल छिड़कना शामिल है.
हालांकि, बड़े पैमाने पर किसी भी मैटेरियल के लिए खनन कई चुनौतियों का सामना करेगा. खनन खुद पर्यावरण की दृष्टि से विनाशकारी है. खनिजों को निकालने, पीसने, वितरित करने और संसाधित करने के लिए कॉफी ऊर्जा उत्सर्जन कटौती में जाएगी. जिससे उपलब्ध भूमि पर गंभीर समस्या हो सकती हैं खासकर तब, जब अधिकांश खनिजों को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करने में वर्षों लग सकते हैं.
उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम ऑक्साइड का उपयोग करके प्रति वर्ष 2.5 बिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए जुलाई में एक प्रकृति संचार पत्र के अनुसार लगभग 15,000 वर्ग किलोमीटर (लगभग 5,800 वर्ग मील) की 10 सेंटीमीटर मोटी (लगभग 4 इंच) परत की आवश्यकता हुई यह नेवादा के 5% से थोड़े अधिक के बराबर है.
यह संभव है कि कुछ मटेरियल लागत को कम करने के लिए वाणिज्यिक उत्पादों में जा सकती है, जैसे कंक्रीट में एग्रीगेट, कुछ स्तर स्वैच्छिक कार्बन ऑफसेट आदि.लेकिन ज्यादातर पर्यवेक्षकों का मानना है कि अरबों टन के पैमाने पर आक्रामक सार्वजनिक नीतियां, जो कार्बन प्रदूषण पर उच्च कीमतें डालती हैं या इसे हटाने के लिए उदार प्रोत्साहन बनाती हैं. वह इसका फायदा लेंगी.
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