जीवन-काल समाप्त हो चुके सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों का पुनर्चक्रण: जलवायु तकनीक के लिए बड़ा अपशिष्ट व्यवसाय

जलवायु प्रौद्योगिकी में नए विकास से बची हुई सामग्रियों को पुनः प्राप्त करने, पुनर्चक्रण करने और पुनः उपयोग करने के लक्ष्य के साथ अधिक से अधिक स्टार्टअप उभर रहे हैं। इन संगठनों का लक्ष्य जीवन के अंत में सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों को पुनर्चक्रित करके स्वच्छ ऊर्जा घटकों के लिए एक परिपत्र अर्थव्यवस्था का निर्माण करना है।

सोलरसाइकल, फर्स्ट सोलर, ली-साइकल, रेडवुड मैटीरियल्स, कार्बन रिवर्स और वीओलिया जैसी कंपनियाँ पर्यावरण संबंधी मुद्दों को संबोधित करते हुए कचरे को कम करने और इसके लिए आर्थिक उपयोग खोजने के लिए काम करती हैं। तेजी से बढ़ते सौर और पवन ऊर्जा उद्योग और इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) की बढ़ती लोकप्रियता कचरे की समस्या को संबोधित करने के लिए अनुस्मारक के रूप में काम करती है।

जीवाश्म ईंधन के दोहन को कम करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों पर बढ़ती निर्भरता समय की मांग है। बढ़ते नवीकरणीय ऊर्जा क्षेत्र जल्द ही टन भर कचरा पैदा करेंगे। निकट भविष्य में, ये लाखों फोटोवोल्टिक (पीवी) सौर पैनल, पवन टर्बाइन और लिथियम-आयन ईवी बैटरियां अपने व्यक्तिगत जीवनचक्र के अंत तक पहुँच जाएँगी।

कुछ नए स्टार्टअप स्वच्छ ऊर्जा घटकों के लिए एक परिपत्र अर्थव्यवस्था बनाने की कोशिश कर रहे हैं। वे यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि वे बंद हो चुकी कोयला खदानों, तेल कुओं और बिजली संयंत्रों की सफाई न करने जैसी पिछली गलतियों को न दोहराएँ। इन स्टार्टअप का लक्ष्य जलवायु तकनीक नवाचार के कुछ हिस्सों को पुनर्प्राप्त करना, रीसाइकिल करना और पुनः उपयोग करना है ताकि एक टिकाऊ और लाभदायक समाधान बनाया जा सके।

सोलरसाइकिल भविष्य में जलवायु प्रौद्योगिकी से उत्पन्न होने वाले कचरे की समस्या का समाधान करने का एक बेहतरीन उदाहरण है। पिछले साल कैलिफोर्निया के ओकलैंड में स्थापित इस कंपनी ने टेक्सास के ओडेसा में एक रीसाइक्लिंग फैक्ट्री बनाई है। वहां यह उपयोग में समाप्त हो चुके सोलर पैनलों से 95% सामग्री को निकालकर उसे पुनर्चक्रण श्रृंखला में शामिल करती है।

यह कमोडिटी बाजारों में पुनर्प्राप्त चांदी और तांबे के साथ-साथ सौर पैनल उत्पादकों और ऑपरेटरों को कांच, सिलिकॉन और एल्युमीनियम भी बेचता है।

ईआईए के एक अनुमान का हवाला देते हुए, जिसमें कहा गया है कि इस वर्ष संयुक्त राज्य अमेरिका में नई उपयोगिता-स्तरीय विद्युत उत्पादन क्षमता का 54% सौर ऊर्जा से होगा , सोलरसाइकिल के सीईओ सुवी शर्मा ने कहा, “सौर ऊर्जा बिजली उत्पादन का प्रमुख रूप बन रही है। लेकिन इसके साथ ही नई चुनौतियां और अवसर भी सामने आ रहे हैं। हमने सौर ऊर्जा को कुशल और लागत प्रभावी बनाने में शानदार काम किया है, लेकिन इसे चक्रीय बनाने और पैनलों के जीवनकाल समाप्त होने के बाद उनसे निपटने के लिए अभी तक कुछ खास नहीं किया है।”

अमेरिकी ऊर्जा सूचना प्रशासन (ईआईए) के अनुसार , पिछले वर्ष बिजली उत्पादन में पवन और सौर ऊर्जा का योगदान कुल बिजली उत्पादन का 13.6% था। नवीकरणीय ऊर्जा के विस्तार के साथ इन आंकड़ों में वृद्धि होने की संभावना है। देश की कुछ सबसे बड़ी बिजली कंपनियां पहले से ही निर्धारित लक्ष्य से काफी आगे चल रही हैं।

अमेरिका में 2022 में खरीदे गए कुल 13.8 मिलियन वाहनों में से पूरी तरह से इलेक्ट्रिक वाहनों की बिक्री बढ़कर 5.8% हो गई , जो 2021 में 3.2% थी। पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) द्वारा हाल ही में प्रस्तावित टेलपाइप उत्सर्जन प्रतिबंधों और बिजली संयंत्र नियमों के साथ, ईवी की बिक्री 2032 तक 67% बाजार हिस्सेदारी हासिल कर सकती है। इसके अलावा, अधिक बिजली कंपनियों को अपने बिजली उत्पादन में बदलाव की गति तेज करने के लिए मजबूर होना पड़ेगा।

द्विदलीय अवसंरचना अधिनियम और मुद्रास्फीति न्यूनीकरण अधिनियम (आईआरए) दोनों ही घरेलू सौर पैनल और घटक निर्माण के लिए कर छूट और वित्तपोषण प्रदान करते हैं। वे नवीन सौर प्रौद्योगिकी में अनुसंधान के लिए धन भी प्रदान करते हैं और जीवन के अंतिम चरण में पहुँच चुके सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों को सुरक्षित रूप से पुनर्चक्रित करने के लिए प्रोत्साहित करते हैं।

सोलरसाइकिल के अलावा, फर्स्ट सोलर के पास 2005 से ही एक आंतरिक पुनर्चक्रण कार्यक्रम है। फर्स्ट सोलर के मुख्य उत्पाद अधिकारी, पैट ब्यूहलर ने अपने पत्र में उल्लेख किया, “हमने महसूस किया कि व्यवसाय को स्थायी तरीके से बढ़ाने के लिए हमारी प्रक्रियाओं में चक्रीयता को एकीकृत करना आवश्यक था। लेकिन पुराने पैनलों से धातु और कांच निकालकर स्क्रैप बनाने के बजाय, हमारी पुनर्चक्रण प्रक्रिया नए मॉड्यूल में उपयोग के लिए सेमीकंडक्टर की क्लोज्ड-लूप रिकवरी प्रदान करती है।”

फर्स्ट सोलर संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे बड़ी सौर पैनल निर्माता कंपनी है। 1999 में टेम्पे, एरिज़ोना में स्थापित, कंपनी के पास अब ओहियो में उत्पादन स्थल हैं और अलबामा में एक निर्माणाधीन है।

कंपनी को एक नया आवासीय रूफटॉप पैनल विकसित करने के लिए अनुसंधान निधि के रूप में 7.3 मिलियन डॉलर प्राप्त हुए हैं , जो मौजूदा सिलिकॉन या थिन-फिल्म मॉड्यूल की तुलना में अधिक कुशल है।

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क्या आप जानते हैं : अधिकांश पुराने या क्षतिग्रस्त सौर पैनलों को कचरे के ढेर में फेंक दिया जाता है, क्योंकि उन्हें रीसायकल करने की तुलना में यह सस्ता पड़ता है। लगभग 90% मामलों में ऐसा ही होता है।

सौर पैनलों को लैंडफिल में जाने से रोकना

सुवी शर्मा ने कहा, “एक सौर पैनल का औसत जीवनकाल लगभग 25 से 30 वर्ष होता है, और देश भर में पहले से ही 500 करोड़ से अधिक सौर पैनल स्थापित किए जा चुके हैं। इनमें आवासीय घरों की छतों पर लगे एक दर्जन से लेकर वाणिज्यिक सौर फार्मों में लगे हजारों पैनल शामिल हैं।”

सौर ऊर्जा क्षमता में प्रति वर्ष 21% की वृद्धि के साथ , करोड़ों और पैनल लगाए जाएंगे और फिर हटाए जाएंगे। रिन्यूएबल एनर्जी पत्रिका में 2019 में प्रकाशित एक अध्ययन में चेतावनी दी गई है कि 2030 से 2060 तक, सौर पैनलों से लगभग 9.8 लाख मीट्रिक टन कचरा उत्पन्न हो सकता है। यह मुद्दा हमारे ग्रह पर पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए सौर पैनलों के निपटान के अधिक टिकाऊ और कुशल तरीकों की तत्काल आवश्यकता पर बल देता है।

शर्मा ने आगे कहा, “वर्तमान में, लगभग 90% खराब या दोषपूर्ण सौर पैनल लैंडफिल में चले जाते हैं, इसका मुख्य कारण यह है कि उन्हें रीसायकल करने की तुलना में डंप करना कहीं अधिक सस्ता पड़ता है। हमें उम्मीद है कि अगले पांच से दस वर्षों में यह अंतर काफी हद तक कम हो जाएगा। ऐसा रीसाइक्लिंग के अधिक किफायती होने और लैंडफिल की लागत में लगातार वृद्धि के कारण होगा।”

विशाल पवन टरबाइन ब्लेड लगभग पूरी तरह से पुनर्चक्रण योग्य हैं

सेवानिवृत्त पवन टर्बाइनें पुनर्चक्रण की एक और समस्या के साथ-साथ व्यावसायिक संभावना भी प्रस्तुत करती हैं। पवन टर्बाइनों का जीवनकाल 20 वर्ष होता है, और अधिकांश बंद हो चुकी टर्बाइनें पुराने सौर पैनलों के साथ लैंडफिल में डाल दी जाती हैं। हालांकि, टर्बाइन का लगभग हर घटक पुनर्चक्रण योग्य होता है, स्टील टावर से लेकर कंपोजिट ब्लेड तक, जो आमतौर पर 170 फीट लंबे होते हैं। लेकिन नवीनतम मॉडल 350 फीट से अधिक लंबे होते हैं और यह समस्या का कारण बन सकता है।

एनआरईएल के 2021 के एक शोध के अनुसार , संयुक्त राज्य अमेरिका में अगले पांच वर्षों तक हर साल 3,000 से 9,000 ब्लेड हटाए जाएंगे। अनुमान है कि 2040 तक यह संख्या बढ़कर 10,000 से 20,000 हो जाएगी। 2050 तक कुल 235,000 ब्लेड हटाए जा चुके होंगे, जिनका कुल वजन 2.2 लाख मीट्रिक टन होगा। यह 60,627 से अधिक पूरी तरह से भरे हुए ट्रैक्टरों के भार के बराबर है।

चक्रीय नवीकरणीय ऊर्जा अर्थव्यवस्था और यह कैसे काम करती है, इसके बारे में जानें

सर्कुलर इकोनॉमी में कंपनियों ने तय किया कि वे सारा कचरा बर्बाद नहीं होने देंगी, यही वजह है कि जीवन के अंत में सौर पैनल और पवन टर्बाइनों को रीसाइकिल किया जाता है। पवन टर्बाइन निर्माता व्यवसायिक स्थिरता की भावना से रीसाइक्लिंग भागीदारों के साथ साझेदारी कर रहे हैं, मुख्य रूप से अपने ब्लेड को लैंडफिल में जमा होने से बचाने के लिए।

नॉक्सविले स्थित कार्बन रिवर्स ने एक ऐसा उपकरण विकसित किया है जो न केवल टरबाइन ब्लेड बल्कि ऑटोमोटिव, निर्माण और समुद्री उद्योगों से निकलने वाले बेकार कंपोजिट सामग्रियों को भी छोटे-छोटे टुकड़ों में तोड़ देता है। फिर यह पायरोलिसिस प्रक्रिया का उपयोग करके उन्हें पुनः प्राप्त ग्लास फाइबर में परिवर्तित करता है। कंपनी के मुख्य रणनीति अधिकारी डेविड मॉर्गन ने कहा, "इसका उपयोग टरबाइन ब्लेड, समुद्री जहाजों, कंपोजिट कंक्रीट और ऑटो पार्ट्स के अगली पीढ़ी के निर्माण में किया जा सकता है।"

वेओलिया नॉर्थ अमेरिका ने 2020 में मिसौरी में एक रीसाइक्लिंग फैक्ट्री शुरू की, जिसमें अब तक लगभग 2,600 ब्लेड संसाधित किए जा चुके हैं। तकनीकी और प्रदर्शन की वरिष्ठ उपाध्यक्ष जूली एंगुलो कहती हैं, "हम 10 से 12 साल पुराने ब्लेड की पहली खेप देख रहे हैं, लेकिन हम जानते हैं कि यह संख्या साल-दर-साल बढ़ती जाएगी।"

वेओलिया इस उद्देश्य के लिए भट्टी में सह-प्रसंस्करण तकनीक का उपयोग करती है। कंपनी ने कटे हुए ब्लेड और अन्य मिश्रित सामग्रियों को पुनर्गठित करके ईंधन बनाने का एक अभिनव तरीका अपनाया है। फिर वह इसे कोयला, रेत और मिट्टी के विकल्प के रूप में सीमेंट निर्माताओं को बेचती है। सीमेंट निर्माण में, यह तकनीक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को 27% और पानी के उपयोग को 13% तक कम करती है ।

जीई रिन्यूएबल एनर्जी कंपनी की प्रतिस्पर्धी कंपनियां अगली पीढ़ी के ब्लेडों को शुरू से ही अधिक पुनर्चक्रण योग्य बनाने के तरीकों पर काम कर रही हैं। सीमेंस गेम्सा रिन्यूएबल एनर्जी ने भूमि और अपतटीय दोनों प्रकार के पवन टर्बाइनों के लिए पूरी तरह से पुनर्चक्रण योग्य ब्लेडों का निर्माण शुरू कर दिया है। उनका लक्ष्य 2040 तक अपने सभी टर्बाइनों को पूरी तरह से पुनर्चक्रण योग्य बनाना है। वेस्टास ने फरवरी में एक नई तकनीक पेश की, जो एपॉक्सी-आधारित टर्बाइन ब्लेडों को तोड़कर पुनर्चक्रित करने की अनुमति देती है।

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इलेक्ट्रिक वाहन Li-आयन बैटरी स्क्रैप

चूंकि ईवी बैटरियों का जीवनकाल 10 से 20 वर्ष या 100,000-200,000 मील होता है, इसलिए रिसाइकिलर्स अब मुख्य रूप से बैटरी निर्माताओं के स्क्रैप का ही उपयोग कर रहे हैं।

टोरंटो स्थित ली-साइकिल ने एक दो-चरणीय तकनीक का आविष्कार किया है जो बैटरी और कचरे को निष्क्रिय पदार्थों में परिवर्तित करती है। इसके बाद, यह उन्हें जलधातु विज्ञान प्रक्रिया का उपयोग करके छोटे-छोटे टुकड़ों में तोड़कर खनिज उत्पन्न करती है, जिन्हें मुख्य विनिर्माण आपूर्ति श्रृंखला में वापस बेच दिया जाता है। ली-साइकिल के सह-संस्थापक और सीईओ अजय कोचलर कहते हैं, "हम इस साल के अंत तक रोचेस्टर [सुविधा] को चालू करने की दिशा में अग्रसर हैं।"

रेडवुड मैटेरियल्स की स्थापना 2017 में नेवाडा के रेनो शहर के बाहर जेबी स्ट्रॉबेल द्वारा की गई थी । वे टेस्ला के पूर्व मुख्य प्रौद्योगिकी अधिकारी और सह-संस्थापक हैं, और बैटरी रीसाइक्लिंग के लिए एक अभिनव दृष्टिकोण अपना रहे हैं। बैटरियों और स्क्रैप को विघटित करने के लिए रेडवुड हाइड्रोमेटलर्जी का भी उपयोग करता है।

रेडवुड ने एक ईमेल में कहा, “हमारा लक्ष्य 2025 तक दस लाख इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए प्रति वर्ष 100 गीगावाट (GWh) कैथोड-सक्रिय सामग्री और एनोड फ़ॉइल का उत्पादन करना है। 2030 तक, हमारा लक्ष्य प्रति वर्ष 500 गीगावाट (GWh) सामग्री का उत्पादन करना है, जिससे पांच मिलियन इलेक्ट्रिक वाहनों को बिजली देने के लिए पर्याप्त बैटरी उपलब्ध हो सकेंगी।”

मैसाचुसेट्स के वेस्टबोरो में मुख्यालय वाली एसेन्ड एलिमेंट्स भी हाइड्रोमेटलर्जी तकनीक का उपयोग करती है। वे कैथोड-सक्रिय सामग्री मुख्य रूप से बैटरी निर्माण के स्क्रैप और बेकार लिथियम-आयन बैटरियों से निकालते हैं। सुरक्षित बैटरी निपटान उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि जीवन समाप्त हो चुके सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों का सुरक्षित पुनर्चक्रण।

इस संदर्भ में, एनआरईएल के वरिष्ठ ऊर्जा स्थिरता विश्लेषक , गार्विन हीथ ने कहा, “यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि हम इन उभरती प्रौद्योगिकियों के संदर्भ को ध्यान में रखें और उनके संपूर्ण जीवनचक्र को समझें। चक्रीय अर्थव्यवस्था इन उद्योगों को उनके विकास के अपेक्षाकृत प्रारंभिक चरण में ही यथासंभव टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल बनने के कई अवसर प्रदान करती है।”