जियोमेल्टिंग

जियोमेल्ट एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा खतरनाक, दूषित सामग्री (जैसे रेडियोधर्मी कचरा) और भारी धातु (रसायन विज्ञान) ) साफ मिट्टी, औद्योगिक खनिजों के मिश्रण, और/या ग्लास मुक्त  के साथ मिलाया जाता है और एक अत्यंत कठोर और लीच-प्रतिरोधी ग्लास उत्पाद बनाने के लिए पिघलाया जाता है। विट्रिफिकेशन प्रारंभिक मिश्रण में मौजूद लगभग सभी अकार्बनिक प्रदूषकों (यानी, रेडियोन्यूक्लाइड्स और भारी धातुओं) को ग्लास मैट्रिक्स में शामिल करके स्थिर कर देता है। पायरोलिसिस द्वारा पिघल में कार्बनिक कचरे को नष्ट कर दिया जाता है, और पिघलने की प्रक्रिया के दौरान जारी गैसीय दूषित पदार्थों को अलग से इलाज किया जाता है।

अमेरिकी ऊर्जा विभाग के पीएनएनएल द्वारा 1980 में विकसित किया गया (पीएनएनएल), जियोमेल्ट प्रक्रिया को दो तरीकों में से एक में तैनात किया गया है: दबे हुए रेडियोधर्मी और खतरनाक कचरे के सीटू|इन-सीटू (इन-प्लेस) उपचार, और इन-कंटेनर विट्रिफिकेशन (आईसीवी), जो एक्स-सीटू उपचार है जहां रेडियोधर्मी और खतरनाक कचरे को एक दुर्दम्य-पंक्तिबद्ध स्टील कंटेनर में विट्रिफाइड किया जाता है।

विट्रिफिकेशन
जियोमेल्टिंग कांच में रूपांतर  के सिद्धांत पर आधारित है, वह प्रक्रिया जिसके द्वारा एक ग्लास बनता है। 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) मौजूद होना चाहिए। इन ग्लास फॉर्मर्स में आमतौर पर सिलिकॉन और ऑक्सीजन होते हैं और अधिकांश मिट्टी में मौजूद 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 एक स्थिर ग्लास यौगिक तब भी बनता है जब मूल पिघला हुआ मिश्रण वजन से 33-40% अपशिष्ट पदार्थ तक होता है, कचरे के प्रकार के आधार पर।

पिघलना
सबसे पहले, अपशिष्ट को मिश्रण को गर्म करने के लिए उपयुक्त इलेक्ट्रोड (विद्युत कंडक्टर) के साथ स्थापित एक बड़े कंटेनर में ग्लास फॉर्मर्स वाली मिट्टी के साथ मिलाया जाता है। इस्तेमाल किया गया कंटेनर या तो भूमिगत है (सबसर्फेस प्लानर विट्रीफिकेशन, या एसपीवी) या जमीन के ऊपर (इन-कंटेनर विट्रीफिकेशन, या आईसीवी)। दोनों ही मामलों में, अपशिष्ट/मिट्टी के मिश्रण को कंटेनर में लोड किया जाता है और इलेक्ट्रोड चालू होने पर हीटिंग प्रक्रिया शुरू होती है। स्थानिक प्रतिबंधों के कारण, संपूर्ण मिश्रण एक ही समय में नहीं पिघल सकता। 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 जारी रखती हैं। लगभग 36-58 के बाद घंटे, सभी मिश्रण पिघला हुआ है और संवहन धारा परिणामी मिश्रण के भीतर सजातीय (रसायन विज्ञान) (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। एक 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। पिघलने के समय को अनुकूलित करने के लिए बहुत बड़े इलेक्ट्रोड कैवर्न के भीतर स्थित हैं। इसके बाद खतरनाक कचरे को गुफा के अंदर मिट्टी के साथ मिलाया जाता है और पिघलाना शुरू किया जाता है। कांच उत्पाद बनने के बाद, इसे या तो जमीन में छोड़ दिया जाता है या एक निपटान सुविधा के लिए स्थानांतरित कर दिया।

फायदे
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 बाद विट्रिफाइड द्रव्यमान की पुनर्प्राप्ति। एसपीवी पिघलने की लागत लगभग $355-461 प्रति टन है संसाधित कचरे की। $555 प्रति किलोग्राम की निपटान लागत की तुलना में (या $500,000 प्रति टन) परमाणु अपशिष्ट, एसपीवी बहुत लागत प्रभावी है। काम पर कर्मचारी के चोटिल होने का जोखिम भी बहुत कम होता है क्योंकि पिघलने की प्रक्रिया भूमिगत होती है और कार्यस्थल पर श्रमिकों से दूर होती है। अंत में, पिघली हुई गुफाओं का कोई आकार प्रतिबंध नहीं है, इसलिए एसपीवी एक बार में बहुत बड़ी मात्रा में कचरे को संभाल सकता है।

नुकसान
एसपीवी अपनी कमियों के बिना नहीं आता है। एक 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। एक बार साइट पर सभी संदूषक हटा दिए जाने या नष्ट हो जाने के बाद, परियोजना को संचालन जारी रखने के लिए स्थानांतरित करना होगा। उपचार दल के आने के तुरंत बाद पिघलना शुरू नहीं हो सकता क्योंकि गुफाओं को खोदने और इलेक्ट्रोड को अंदर रखने में कुछ घंटे लगते हैं।

इन-कंटेनर विट्रिफिकेशन (ICV)
रेत की एक 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 बाद कांच के उत्पाद को आकार देती है। त्वरित उत्तराधिकार में पिघलाया जाता है; एक बार जब एक पिघला हुआ ठंडा हो जाता है, तो दूसरे अपशिष्ट कंटेनर को इलेक्ट्रोड से लोड किया जाता है और प्रक्रिया फिर से शुरू होती है। विट्रिफाइड ग्लास को फिर निपटान सुविधा के लिए भेजा जाता है।

फायदे
क्योंकि ये मेल्ट एक 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 तरह कांच उत्पाद को खोदने की जरूरत 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 शामिल हैं।

नुकसान
ICV मेल्ट्स के अपने डाउनसाइड्स भी हैं। ICV पिघलने की सबसे तात्कालिक चिंता लागत है। ICV को उपचार सुविधा की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि या तो एक नई सुविधा का निर्माण किया जाना चाहिए या नई प्रक्रिया को समायोजित करने के लिए मौजूदा सुविधा का नवीनीकरण किया जाना चाहिए। दोनों तरीकों में काफी पूंजी निवेश की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया के लिए सुविधा तैयार होने के बाद भी, आईसीवी पिघलने की लागत लगभग 1,585 डॉलर प्रति टन है प्रसंस्कृत अपशिष्ट (एक एसपीवी मेल्ट की लागत का 3-4 गुना)। 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 जहां कर्मचारी मौजूद 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 कब्जा कर लिया जाता है और एक उपचार प्रणाली के माध्यम से भेजा गया इसके बाद यह लगभग 99.9999% दूषित पदार्थों को हटा देता है। मानक उपचार प्रक्रियाएं निस्पंदन से फैली हुई हैं गीला स्क्रबर को (गैसीय संदूषकों को हटाने के लिए तरल का उपयोग करना), हालांकि सटीक प्रक्रिया गैसों के उपचार पर निर्भर करती है।

अनुप्रयोग
खतरनाक सामग्री को हटाना और उपचार करना अक्सर बहुत मुश्किल होता है। दूषित पदार्थ मिट्टी में रिस सकते हैं, एक कीचड़ के भीतर समाहित, या खर्च किए गए परमाणु रिएक्टर कोर के भीतर मौजूद हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि कोई खतरा मौजूद है, प्रत्येक को मानक अपशिष्ट प्रबंधन प्रक्रियाओं का उपयोग करके उपचार और निपटान की एक अलग विधि की आवश्यकता होती है। जियोमेल्टिंग के साथ, हालांकि, 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 (कैंसर पैदा करने वाले पदार्थ) और अक्सर समय के साथ महत्वपूर्ण शारीरिक कार्यों (जैसे श्वास) को क्षीण कर देते हैं। पिघलने की 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 बिगाड़ सकते हैं और मानसिक/शारीरिक बीमारियों का कारण बनता है इंसानों में। धातुओं के मिश्रण के बावजूद, जियोमेल्टिंग इन भारी धातुओं को एक ग्लास मैट्रिक्स में अलग कर देता है और उन्हें पर्यावरण में प्रवेश करने से रोकता है, आसपास के लिए उत्पन्न खतरे को समाप्त करना।

रेडियोधर्मी सामग्री
परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के आगमन के बाद से, परमाणु ऊर्जा का पर्यावरणीय प्रभाव (रेडियोधर्मी पदार्थों का फैलाव) पर्यावरण के लिए एक 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, लेकिन जब जियोमेल्टिंग के साथ संसाधित किया जाता है, तो रेडियोधर्मी पदार्थ स्थिर हो जाते हैं।

बाहरी संबंध

 * Energy bulletin article