कार्बन उत्सर्जन घटा सकने वाली नई ironmaking प्रक्रिया सामने आई

• लोहा स्टील का मुख्य घटक है और पृथ्वी के वायुमंडल पर भारी बोझ डालता है; यह वैश्विक greenhouse gas उत्सर्जन का 8% हिस्सा है
• रसायनविदों ने लोहे के उत्पादन को कहीं अधिक पर्यावरण-अनुकूल बनाने का एक तरीका विकसित किया है
• बिजली का उपयोग करके iron ore और नमकीन पानी को धात्विक लोहे तथा अन्य औद्योगिक रूप से उपयोगी रसायनों में बदलने वाली यह विधि लागत-प्रभावी है, wind और solar power से मिलने वाली बिजली के साथ अच्छी तरह काम करती है, और यहाँ तक कि carbon-negative भी हो सकती है, यानी यह जितना CO2 बनाती है उससे अधिक उपभोग करती है

लोहे का निष्कर्षण और नया दृष्टिकोण

• लोहा पृथ्वी पर सबसे प्रचुर तत्वों में से एक है, लेकिन प्राकृतिक अवस्था में यह iron ore बनाने वाले विभिन्न खनिजों में ऑक्सीजन के साथ बंधा होता है
• धात्विक लोहा निकालने के लिए आमतौर पर iron ore को coke नामक high-carbon coal के साथ मिलाकर लगभग 1500°C के उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है
• इस प्रक्रिया में carbon परमाणु लोहे से oxygen परमाणुओं को हटाते हैं, जिससे CO2 वायुमंडल में निकलती है और पिघला हुआ धातु बचता है
• स्टील निर्माता फिर इस लोहे में थोड़ी मात्रा में carbon और अन्य trace metals मिलाकर steel बनाते हैं

लोहा और स्टील निर्माण की समस्याएँ

• लोहा और steel बनाने की यह विधि सस्ती और समय की कसौटी पर खरी उतरी है, लेकिन इससे काफी मात्रा में CO2 उत्सर्जित होती है
• हर साल 2.5 अरब टन लोहा खनन किया जाता है, और इसे धात्विक लोहे में reduce करने की प्रक्रिया से उतनी ही CO2 निकलती है जितनी सभी passenger cars के exhaust से निकलती है
• इसलिए वैज्ञानिक ऐसी आर्थिक रूप से व्यवहार्य धात्विक लोहा उत्पादन विधि खोज रहे हैं जो greenhouse gases उत्पन्न न करे

लोहे के परिशोधन के लिए नया electrochemical दृष्टिकोण

• University of Oregon के chemical engineer Paul Kempler और उनके सहयोगियों ने सवाल उठाया कि क्या नमकीन पानी से chlorine बनाने वाली औद्योगिक प्रक्रिया को ironmaking में दोबारा इस्तेमाल किया जा सकता है
• इस 'chlor-alkali' प्रक्रिया में sodium chloride युक्त पानी को एक electrochemical cell में डाला जाता है, जहाँ anode पर chloride ions से electron खींचकर chlorine gas बनाई जाती है, और cathode पर electron पानी के अणुओं को तोड़कर sodium ions के साथ मिलते हैं, जिससे sodium hydroxide और hydrogen gas बनती है
• लोहे को परिशोधित करने के लिए Kempler की टीम ने cathode में iron oxide कण जोड़े, जिससे electron iron oxide से oxygen परमाणुओं को मुक्त करते हैं, sodium hydroxide बनता है, और ठोस धात्विक लोहा बचता है

नई विधि की दक्षता और संभावित लाभ

• यह प्रक्रिया अत्यंत कुशल है, और शोधकर्ताओं का अनुमान है कि chlorine और कुछ sodium hydroxide को मौजूदा बाजार कीमतों पर बेचकर पूरी प्रक्रिया में लगभग उतनी ही लागत पर लोहा बनाया जा सकता है जितनी blast furnace में लोहा बनाने में आती है
• क्योंकि sodium hydroxide CO2 को बाँधकर उसे carbon-based minerals में बदल सकता है, यह प्रक्रिया CO2 capture में मदद कर सकती है और carbon-negative भी हो सकती है

औद्योगिक उपयोग के लिए चुनौतियाँ और संभावनाएँ

• प्रयोगशाला के प्रयोगों और औद्योगिक प्रक्रिया के बीच अभी भी काफी दूरी है, और इस तकनीक को scale up करने में कई समस्याएँ हल करनी होंगी।
• Oregon समूह की व्यवस्था लोहे के लगभग बराबर मात्रा में chlorine gas भी बनाती है। chlorine gas के कई औद्योगिक उपयोग हैं, लेकिन इस नई विधि के बड़े पैमाने वाले संस्करण में बनने वाली मात्रा जरूरत से अधिक हो सकती है और प्रदूषण पैदा कर सकती है।
• इसके अलावा, शुरुआती iron oxide को साफ होना चाहिए, यानी उसमें वे अशुद्धियाँ नहीं होनी चाहिए जो अधिकांश ores में मिलती हैं, इसलिए refining की लागत अधिक हो सकती है
• Kempler मानते हैं कि ये चिंताएँ वाजिब हैं, लेकिन उनका कहना है कि यदि उत्पादन को औद्योगिक chlorine gas की जरूरत के अनुसार scale up किया जाए, तो भी हर साल करोड़ों टन CO2-मुक्त लोहा और chlorine बनाया जा सकता है
• iron oxide के परिशोधन के संबंध में, यह अच्छी तरह ज्ञात है कि sodium hydroxide iron ore में मौजूद trace impurities के साथ बंध जाता है, इसलिए इसका कुछ हिस्सा reactor में उपयोग से पहले iron oxide को शुद्ध करने में लगाया जा सकता है, और इस परियोजना का अभी परीक्षण चल रहा है

[rich8485]

ये लोग तो जबरन साइन अप करवाने पर तुले हैं...
प्रचारबाज़ी की भी हद होती है।
ऐसा करने से सिर्फ़ एक शब्द बदल देने भर से क्या मूल बात बदल जाती है?
कहते हैं कि यह सौर और पवन ऊर्जा से बनी बिजली के साथ अच्छी तरह मेल खाता है? हाहा
अरे भाई, वह बिजली क्या कोई सुपर-अल्ट्रा बिजली है? अरे यार... मैं समझता हूँ कि वे renewable energy को पर्यावरण-अनुकूल जैसा दिखाने के लिए ज़बरदस्ती तर्क देना चाहते हैं... लेकिन आखिर में यह आत्ममुग्धता ही नहीं है क्या?

[constexprif]

भले ही सौर और पवन पूरी तरह जवाब न हों, लेकिन अगर सचमुच सुपर-अल्ट्रा बिजली ही निकलने लगे, तो यह पर्यावरण-अनुकूल हो जाएगा।

[halfenif]

फ़िलहाल "2050 carbon neutrality" से बहुत हल्के तौर पर जुड़े एक IT project पर काम कर रहे नज़रिए से यह मुझे बहुत दिलचस्प लग रहा है.

मैं सोच रहा था कि carbon emissions या steel production का मेरे IT काम से बहुत संबंध नहीं होगा.. लेकिन जब वास्तव में पूरे project से जुड़ी बातों की समीक्षा करते हैं, तो लगता है कि carbon emissions से जुड़े कामों की वजह से शुरू होने वाले projects धीरे-धीरे और बढ़ेंगे.

[xguru]

Hacker News की राय

• Factorio गेम खिलाड़ी के नज़रिए से

  • इलेक्ट्रिक फर्नेस में iron production upgrade करने से pollution कम किया जा सकता है और coal transport belt की भी बचत होती है।
  • solar panel का इस्तेमाल करना एक अच्छा विकल्प है।

• chlor-alkali process पर राय

  • chlor-alkali process dioxins और polychlorinated compounds पैदा करता है, जो toxic waste का 80% से अधिक हिस्सा बनाते हैं।
  • iron refining को electrolysis में बदलना कोई रामबाण समाधान नहीं लगता।
  • हालांकि, यह शोध bulk metals के बजाय अन्य metals को elemental form में reduce करने में उपयोगी हो सकता है।

• UK में steel production पर राय

  • UK अपने यहाँ steel production बंद करके और उसकी जगह import करके ऐसा दिखावा करता है मानो वह CO2 emissions नहीं कर रहा हो।

• बिजली का इस्तेमाल करके steel manufacturing पर नज़रिया

  • solar power से भरपूर रेगिस्तानी क्षेत्र, जैसे North Africa या Middle East, steel manufacturing के लिए सबसे उपयुक्त जगह हैं।

• aluminum refining के toxic byproduct से iron बनाने वाले शोध पर प्रभाव

  • aluminum refining के toxic byproduct red mud को मूल्यवान iron में बदलने की cost-effective method पर किया गया शोध प्रभावशाली है।

• Germany के 'green steel' अभियान का उल्लेख

  • Germany इस समय 'green steel' को बहुत आक्रामक तरीके से आगे बढ़ा रहा है।

• carbon-negative Portland cement manufacturing पर एक एपिसोड

  • construction के लिए carbon-negative Portland cement बनाने पर आधारित एक एपिसोड दिलचस्प है।

• Helios Space कंपनी की process improvement पर उल्लेख

  • Helios Space नाम की एक कंपनी है जिसने sodium जोड़कर कई समस्याएँ हल की हैं, और यह तरीका अन्य elements की refining पर भी लागू हो सकता है।

• acid-base flow battery पर सुझाव

  • यह सवाल कि HCL और NAOH का इस्तेमाल करके peak time में acid-base flow battery चलाई जा सकती है या नहीं।
  • efficiency कम हो सकती है क्योंकि hydrogen को electrolysis के ज़रिए produce करना पड़ता है।

• आर्थिक दावों पर आलोचनात्मक दृष्टिकोण

  • peer review में experimental methods और data analysis की जाँच होती है, लेकिन economic claims की नहीं।
  • large-scale chlorine gas production (जो बहुत toxic है) और बहुत high-purity iron ore की ज़रूरत होती है, और purification cost पर विचार नहीं किया गया है।

[constexprif]

Factorio है क्या?? हाहाहाहा