जियोमेल्टिंग

जियोमेल्टिंग ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा खतरनाक, दूषित सामग्री जैसे रेडियोधर्मी से उत्पन्न होने वाला कचरा और रसायन विज्ञान की भारी धातु को साफ मिट्टी, औद्योगिक खनिजों के मिश्रण या ग्लास में मुक्त अवस्था में मिलाया जाता है। इसके पश्चात अत्यंत कठोर और लीच-प्रतिरोधी ग्लास के उत्पाद को बनाने के लिए इसे पिघलाया जाता है। इस प्रकार विट्रिफिकेशन मुख्य रूप से प्रारंभिक मिश्रण में सम्मिलित होने वाले लगभग सभी अकार्बनिक प्रदूषकों अर्ताथ रेडियोन्यूक्लाइड्स और भारी धातुओं को ग्लास मैट्रिक्स में सम्मिलित करके इसके प्रभाव को स्थिर कर देता है। इस प्रकार पायरोलिसिस द्वारा पिघल में कार्बनिक कचरे को नष्ट कर दिया जाता है, और पिघलने की प्रक्रिया के समय उत्पन्न गैसीय दूषित पदार्थों को अलग से सही किया जाता है।

अमेरिकी ऊर्जा विभाग के पीएनएनएल द्वारा 1980 में विकसित किया गया हैं। इस कारण जियोमेल्ट प्रक्रिया को दो विधियों में प्रस्तुत किया गया है: इस प्रकार दबे हुए रेडियोधर्मी और खतरनाक कचरे के सीटू या इन-सीटू (इन-प्लेस) उपचार, और इन-कंटेनर विट्रिफिकेशन (आईसीवी), जो एक्स-सीटू उपचार कहा गया है, जहाँ रेडियोधर्मी और खतरनाक कचरे को दुर्दम्य-पंक्तिबद्ध स्टील कंटेनर में विट्रिफाइड किया जाता है।

विट्रिफिकेशन
जियोमेल्टिंग कांच में रूपांतरण के सिद्धांत पर आधारित है, इस प्रक्रिया के द्वारा ग्लास का उत्पादन होता है। इस सामग्री के किसी भी मिश्रण को प्रभावी ढंग से कांच बनाने के लिए, पदार्थ जो कांच के निर्माण में योगदान करते हैं (ग्लास फॉर्मर्स कहा जाता है) सम्मिलित होना चाहिए। इन ग्लास फॉर्मर्स में सामान्यतः सिलिकॉन और ऑक्सीजन होते हैं और अधिकांश मिट्टी में सम्मिलित होते हैं।

इस प्रक्रिया की दक्षता का अधिकांश हिस्सा ग्लास फॉर्मर्स के साथ कितना अपशिष्ट पदार्थ मिलाया जा सकता है। औद्योगिक पैमाने पर पिघलने से पता चला है कि स्थिर ग्लास यौगिक तब भी बनता है जब मूल पिघला हुआ मिश्रण वजन से 33-40% अपशिष्ट पदार्थ तक कचरे के प्रकार के आधार पर होता है।

पिघलना
सबसे पहले, अपशिष्ट को मिश्रण को गर्म करने के लिए उपयुक्त इलेक्ट्रोड (विद्युत कंडक्टर) के साथ स्थापित बड़े कंटेनर में ग्लास फॉर्मर्स वाली मिट्टी के साथ मिलाया जाता है। इस प्रकार उपयोग किये गये कंटेनर या तो भूमिगत है जैसे सबसर्फेस प्लानर विट्रीफिकेशन, या एसपीवी या फिर जमीन के ऊपर इन-कंटेनर विट्रीफिकेशन, या आईसीवी के रूप में होता हैं। इस कारण दोनों ही स्थितियों में, अपशिष्ट/मिट्टी के मिश्रण को कंटेनर में लोड किया जाता है और इलेक्ट्रोड चालू होने पर हीटिंग प्रक्रिया प्रारंभ होती है। इस प्रकार स्थानिक प्रतिबंधों के कारण, संपूर्ण मिश्रण ही समय में नहीं पिघल सकता हैं। इलेक्ट्रोड के निकटतम सामग्री को पहले पिघलाया जाता है, और पिघले हुए मिश्रण के भीतर संवहन धाराएं (द्रव में पदार्थों की गति) पिघली हुई सामग्री में अधिक ठोस सामग्री जोड़ना उत्पन्न रखती हैं। इस प्रकार लगभग 36-58 घंटे के पश्चात, सभी मिश्रण पिघला हुआ है और संवहन धारा परिणामी मिश्रण के भीतर सजातीय रसायन विज्ञान से संयोजित विभिन्न घटकों का समान वितरण बनाती है।

सबसर्फेस प्लानर विट्रीफिकेशन (एसपीवी)
उपसतह प्लानर विट्रीफिकेशन में, सभी पिघलने के संचालन संदूषण के स्थल पर किए जाते हैं। इसका बहुत लंबा लगभग 6 मीटर गहरा संकरी मिट्टी को दूषित मिट्टी में खोदा जाता है, जो पिघलने वाले कंटेनर के रूप में कार्य करती है। इसके पिघलने के समय इसको अनुकूलित करने के लिए बहुत बड़े इलेक्ट्रोड कैवर्न के भीतर इसकी स्थित को नियंत्रित करते हैं। इसके पश्चात प्राप्त होने वाले इस प्रकार के खतरनाक कचरे को गुफा के अंदर मिट्टी के साथ मिलाया जाता है और पिघलाना प्रारंभ किया जाता है। कांच उत्पाद बनने के पश्चात, इसे या तो जमीन में छोड़ दिया जाता है या फिर इस दुविधा को हल करने के लिए सुविधाओं के अनुसार स्थानांतरित कर दिया जाता हैं।

लाभ
एसपीवी मेल्ट्स के लिए अधिक पूंजी निवेश की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि आवश्यक एकमात्र निर्माण गुफा है जिसे खोदा जाना चाहिए और पिघलने के पश्चात विट्रिफाइड द्रव्यमान की पुनर्प्राप्ति होती हैं। इस प्रकार एसपीवी पिघलने की लागत लगभग $355-461 प्रति टन है। इस प्रकार संसाधित कचरे की $555 प्रति किलोग्राम को हल करने लागत की तुलना करने पर यह $500,000 प्रति टन परमाणु अपशिष्ट, एसपीवी बहुत लागत प्रभावी है। इस कार्य के अनुसार कर्मचारियों के चोटिल होने का खतरा भी बहुत कम होता है क्योंकि पिघलने की प्रक्रिया भूमिगत होती है और कार्यस्थल पर श्रमिकों से दूर हो जाती है। अंत में, पिघली हुई गुफाओं का कोई आकार प्रतिबंध नहीं है, इसलिए एसपीवी बार में बहुत बड़ी मात्रा में कचरे को संभाल सकता है।

हानि
एसपीवी अपनी कमियों के बिना नहीं आता है। इस प्रकार एसपीवी मेल्ट करने के लिए, सभी सामग्रियों और कर्मियों को मेल्टिंग साइट पर ले जाना चाहिए, इसलिए दोनों के लिए परिवहन की लागत को ध्यान में रखा जाना चाहिए। इस प्रकार उक्त साइट पर सभी संदूषक हटा दिए जाने या नष्ट हो जाने के पश्चात, परियोजना को संचालन उत्पन्न रखने के लिए स्थानांतरित करना होगा। इसके लिए उपचार करने वाले समूहों के आने के तुरंत पश्चात इसका पिघलना प्रारंभ नहीं हो सकता क्योंकि गुफाओं को खोदने और इलेक्ट्रोड को अंदर रखने में कुछ घंटे लगते हैं।

इन-कंटेनर विट्रिफिकेशन (आईसीवी)
रेत की सुरक्षात्मक परत के साथ लेपित गर्मी प्रतिरोधी धातु से बने कंटेनर में इन-कंटेनर विट्रिफिकेशन मेल्ट्स को जमीन के ऊपर ले जाया जाता है। रेत कंटेनर की दीवारों को पिघले हुए मिश्रण से अलग करती है और ठंडा होने के पश्चात कांच के उत्पाद को आकार देती है। इस प्रकार त्वरित होने वाला इसका यह अंश उत्तराधिकार से पिघलाया जाता है, इस प्रकार जब पिघला हुआ यह पदार्थ ठंडा हो जाता है, तो दूसरे अपशिष्ट कंटेनर को इलेक्ट्रोड से लोड किया जाता है और प्रक्रिया फिर से प्रारंभ होती है। विट्रिफाइड ग्लास को अपनी सुविधा के अनुसार स्थानांतरित कर दिया जाता है।

लाभ
क्योंकि ये मेल्ट उपचार सुविधा पर किए जाते हैं, सभी मेल्ट कुशल होते हैं और उस स्थान पर केंद्रीकृत होते हैं। अपशिष्ट/मिट्टी के मिश्रण को व्यवस्थित रूप से लोड किया जाता है और सुविधा में संसाधित किया जाता है। चूंकि मिश्रण जमीन के ऊपर पिघलाया जाता है, मशीनों को एसपीवी मेल्ट्स की समान कांच उत्पाद को खोदने की आवश्यकता नहीं होती है। पिघले हुए कंटेनर भी कांच के परिवहन के लिए उपयोग किए जाने वाले कंटेनर होते हैं, इसलिए ग्लास के निपटान में कम स्थानान्तरण सम्मिलित हैं।

हानि
आईसीवी मेल्ट्स के अपने डाउनसाइड्स भी हैं। आईसीवी पिघलने की सबसे तात्कालिक होने वाली चिंता के लिए उपयोगी लागत है। आईसीवी को उपचार सुविधा की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि या तो नई सुविधा का निर्माण किया जाना चाहिए या नई प्रक्रिया को समायोजित करने के लिए सम्मिलिता सुविधा का नवीनीकरण किया जाना चाहिए। दोनों तरीकों में अत्यधिक पूंजी निवेश की आवश्यकता होती है। इस प्रकार की प्रक्रिया के लिए सुविधा तैयार होने के पश्चात भी, आईसीवी पिघलने की लागत लगभग 1,585 डॉलर प्रति टन है, इस प्रसंस्कृत अपशिष्ट एसपीवी मेल्ट की लागत का 3-4 गुना रहती हैं। यह अतिरिक्त लागत सुविधा में आवश्यक सुरक्षा सावधानियों के कारण है। उदाहरण के लिए, पिघलने की प्रक्रिया बहुत अधिक (1200 से 2000 °C) तापमान पर होती है, और इस गर्मी का कुछ हिस्सा पूरी सुविधा में बिखरा हुआ है; इसलिए उन क्षेत्रों के लिए पर्याप्त शीतलन और वेंटिलेशन की आवश्यकता होती है जहाँ कर्मचारी सम्मिलित होते हैं।

ऑफ-गैस उपचार
जबकि दूषित मिश्रण पिघल रहा है, गैसें (निकास गैस|ऑफ-गैस कहलाती हैं) निकलती हैं, जो स्वयं खतरनाक पदार्थ हैं। इन गैसों को स्टील धुएं का हुड द्वारा अधिकृत कर लिया जाता है और उपचार प्रणाली के माध्यम से भेजा जाता हैं। इसके पश्चात यह लगभग 99.9999% दूषित पदार्थों को हटा देता है। मानक उपचार प्रक्रियाएं निस्पंदन से फैली हुई हैं, इस प्रकार गीला स्क्रबर को (गैसीय संदूषकों को हटाने के लिए तरल का उपयोग करना), चूंकि सटीक प्रक्रिया गैसों के उपचार पर निर्भर करती है।

अनुप्रयोग
खतरनाक सामग्री को हटाना और उपचार करना अधिकांशतः बहुत कठिन होता है। दूषित पदार्थ मिट्टी में रिस सकते हैं, कीचड़ के भीतर समाहित, या खर्च किए गए परमाणु रिएक्टर कोर के भीतर सम्मिलित हैं। इस कारण कोई फर्क नहीं पड़ता कि इसमें किसी प्रकार का खतरा है, प्रत्येक को मानक अपशिष्ट प्रबंधन प्रक्रियाओं का उपयोग करके उपचार और स्थिति से उपचार प्राप्त करने की अलग विधि की आवश्यकता होती है। जियोमेल्टिंग के साथ, चूंकि, उपचार (पिघलने) की प्रक्रिया अनिवार्य रूप से समान है प्रत्येक बैच के लिए, जैसा कि कांच का उत्पादन होता है, मिश्रण में दूषित पदार्थों की परवाह किए बिना इस बहुमुखी प्रतिभा के कारण, जियोमेल्टिंग को कई खतरे-नियंत्रण कार्यों में नियोजित किया जाता है।

ऑर्गेनिक्स
जियोमेल्ट का उपयोग तेल, कीटनाशकों सहित विभिन्न प्रकार के जैविक कचरे के उपचार के लिए किया जाता है और शाकनाशी, विलायक और पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी), डाइऑक्सिन, और फ्यूरान (जियोमेल्ट) सहित स्थायी कार्बनिक प्रदूषकों को यू.एस. पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) द्वारा पूरे यू.एस. में पीसीबी के लिए अनुमोदित थर्मल उपचार विधि के रूप में अनुमति दी गई है। ये अपशिष्ट कासीनजन हैं जो कैंसर उत्पन्न करने वाले पदार्थ और अधिकांशतः समय के साथ महत्वपूर्ण शारीरिक कार्यों जैसे श्वास को क्षीण कर देते हैं। इस प्रकार की पिघलने वाली प्रक्रिया कार्बनिक यौगिकों को नष्ट कर देती है क्योंकि कोई भी कार्बनिक पदार्थ पिघलने की प्रक्रिया के उच्च तापमान से बचने में सक्षम नहीं होता है।

अकार्बनिक
भारी धातु (रसायन) जैसे अकार्बनिक संदूषक (पारा (तत्व), कैडमियम और सीसा सहित जहरीली धातुएँ) ) औद्योगिक लीक और ऑटोमोबाइल कचरे के माध्यम से पर्यावरण में छोड़े जाते हैं। यदि अनुपचारित छोड़ दिया जाए, तो ये अकार्बनिक खतरे पारिस्थितिक तंत्र को खत्म कर सकते हैं और इंसानों में मानसिक/शारीरिक बीमारियों का कारण बनता है। इस प्रकार धातुओं के मिश्रण के अतिरिक्त, जियोमेल्टिंग इन भारी धातुओं को ग्लास मैट्रिक्स में अलग कर देता है और आसपास के क्षेत्रों में उत्पन्न खतरे को समाप्त करना और उन्हें पर्यावरण में प्रवेश करने से रोकता है।

रेडियोधर्मी सामग्री
परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के आगमन के पश्चात से, परमाणु ऊर्जा का पर्यावरणीय प्रभाव जैसे रेडियोधर्मी पदार्थों का फैलाव मुख्य रूप से पर्यावरण के लिए समस्या बन गया है। रेडियोधर्मी पदार्थों में विकिरण की मात्रा जीवित जीवों के लिए सुरक्षित नहीं हो सकती है, इसलिए सभी परमाणु प्रदूषण को दूर करना महत्वपूर्ण है। परमाणु कचरा स्वाभाविक रूप से सैकड़ों वर्षों तक खतरनाक बना रहता है, अपितु जब जियोमेल्टिंग के साथ संसाधित किया जाता है, तो रेडियोधर्मी पदार्थ स्थिर हो जाते हैं।

बाहरी संबंध

 * Energy bulletin article