एल्यूमीनियम और उसके गुणों के पर्यावरणीय प्रभाव
आपके विचार से एल्युमिनियम आपके दैनिक जीवन में अधिक मौजूद हो सकता है
छवि: बर्नार्ड हर्मेंट Unsplash . में
एल्युमिनियम आधुनिक समाज में सबसे प्रचुर, महत्वपूर्ण और वर्तमान धातुओं में से एक है। यदि आप चारों ओर देखते हैं, तो ऐसी वस्तु को खोजना कठिन होगा, जिसमें कम से कम एक हिस्सा एल्यूमीनियम से बना न हो। लेकिन आखिर एल्युमिनियम है क्या? एल्युमीनियम के पर्यावरणीय प्रभावों के बारे में जानें, इसका इतना उपयोग क्यों किया जाता है, जानें कि इसका पुनर्चक्रण कैसे किया जाता है और इसके गुण क्या हैं।
अल्युमीनियम
रासायनिक तत्व अलीएल्यूमीनियम, शुद्ध होने पर, चांदी की धातु का रूप होता है, हल्का और गंधहीन। एल्युमिनियम को पृथ्वी की पपड़ी में तीसरा सबसे प्रचुर मात्रा में रासायनिक तत्व माना जाता है और धातु तत्वों में सबसे प्रचुर मात्रा में माना जाता है। हालाँकि, यह धात्विक रूप में नहीं पाया जाता है जैसा कि हम जानते हैं, बल्कि विभिन्न खनिजों और मिट्टी में पाया जाता है।
एल्यूमिनियम निष्कर्षण प्रक्रिया
धात्विक एल्यूमीनियम का मुख्य कच्चा माल एल्युमिना है। एल्यूमिना को बायर प्रक्रिया के माध्यम से बॉक्साइट नामक चट्टानों के एक वर्ग से निकाला जाता है। यह अनुमान है कि विश्व में बॉक्साइट का कुल भंडार लगभग 34 बिलियन टन है - ब्राजील के पास इस कुल का 10% (लगभग 3.6 बिलियन टन) है।
एल्यूमिना प्राप्त करने के बाद, जो एक एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al2O3) है, शुद्ध धातु एल्यूमीनियम प्राप्त करना आवश्यक है। यह इलेक्ट्रोलिसिस नामक एक प्रक्रिया के माध्यम से होता है, जिसमें एक विद्युत प्रवाह एल्यूमिना से होकर गुजरता है, जिससे यह धातु एल्यूमीनियम, प्राथमिक एल्यूमीनियम में बदल जाता है।
बॉक्साइट के निष्कर्षण से एल्यूमीनियम के उत्पादन को सरल तरीके से समझाने वाला वीडियो देखें।
एल्यूमिनियम गुण
जब एल्यूमीनियम को शुद्ध धातु प्रारूप में प्रस्तुत किया जाता है, तो इसकी कुछ विशेषताएं होती हैं जो कई क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग की अनुमति देती हैं। इसके गुणों में से हैं:
- ताकत और उच्च गलनांक (660 डिग्री सेल्सियस);
- कम घनत्व (धातु तांबे की तुलना में लगभग चार गुना हल्का);
- उच्च संक्षारण प्रतिरोध;
- अच्छी विद्युत चालकता (तांबे की चालकता का लगभग 60%, उच्च मात्रा निश्चित प्रतिष्ठानों के लिए उपयुक्त होने के कारण, जैसे विद्युत संचरण प्रतिष्ठान, क्योंकि यह हल्का और सस्ता है);
- इसमें प्रकाश को प्रतिबिंबित करने की क्षमता है;
- संसाधित और ढाला जाने में आसान;
- निविड़ अंधकार, बिना गंध और गैर ज्वलनशील (पाउडर एल्यूमीनियम को छोड़कर);
- सामग्री में अन्य तत्वों को जोड़ने की संभावना, इस प्रकार विभिन्न गुणों के साथ मिश्र धातु बनाना;
- पर्यावरण में अत्यधिक प्रचुर मात्रा में;
- 100% पुन: प्रयोज्य।
एल्युमीनियम, न केवल अपने धातु के रूप में, निर्माण, सामग्री, चीनी मिट्टी की चीज़ें, औद्योगिक प्रक्रियाओं, भोजन, फार्मास्यूटिकल्स, सौंदर्य प्रसाधन, जल उपचार, पैकेजिंग, वाहन, घरेलू बर्तन और हवाई जहाज, जैसे कई क्षेत्रों में अत्यधिक उपयोग किया जाता है।
रत्न बाजार के लिए एल्युमीनियम भी बहुत महत्वपूर्ण है। रूबी, नीलम, गार्नेट (गहरा लाल रंग), जेड और पुखराज की रचनाओं में एल्युमिनियम होता है।
एल्यूमिनियम आधुनिक समाज के विकास के लिए बहुत महत्वपूर्ण था और है। व्यावहारिक रूप से अटूट प्राकृतिक संसाधन माने जाने के बावजूद, इसका निरंतर और बढ़ता हुआ दोहन मानव स्वास्थ्य के लिए जोखिम पेश करने के अलावा पर्यावरण को भी प्रभावित करता है।
ब्राजील के एल्यूमीनियम उद्योग की रूपरेखा
वर्तमान में, ब्राजील सबसे प्राथमिक एल्युमीनियम का उत्पादन करने वाले देशों की रैंकिंग में चौदहवें स्थान पर है और दुनिया के सबसे बड़े एल्यूमिना उत्पादकों में चौथे स्थान पर है। इसके अलावा, ब्राजील के एल्यूमीनियम उद्योग का देश के सकल घरेलू उत्पाद का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो औद्योगिक सकल घरेलू उत्पाद का लगभग 4.9% है।
एल्यूमीनियम के पर्यावरणीय प्रभाव
ऊर्जा की खपत
इस तथ्य के कारण कि एल्यूमीनियम एक बहुत ही स्थिर धातु है, इसके उत्पादन के लिए आवश्यक ऊर्जा बहुत अधिक है, जो उत्पादित प्रत्येक किलो एल्युमीनियम के लिए 16.5 kWh तक पहुंचती है। इस डेटा का अनुवाद: एल्यूमिना के माध्यम से उत्पादित एक किलो एल्युमीनियम, औसतन, एक कंप्यूटर को 8 घंटे, हर दिन, एक महीने तक चालू रखने के लिए ऊर्जा की खपत करता है।
ब्राजील में उत्पादित प्रत्येक टन एल्यूमीनियम के लिए, उद्योग प्रति वर्ष औसतन 14.9 मेगावाट / घंटा (मेगावाट) बिजली की खपत करता है। ऊर्जा की यह मात्रा देश में उत्पादित कुल बिजली का 6% है। बॉक्साइट और एल्युमिना को एल्युमिनियम में बदलने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली ऊर्जा ऐसी है कि उद्योग की यह शाखा देश में बिजली के सबसे बड़े औद्योगिक उपभोक्ताओं की रैंकिंग में सबसे आगे है।
इस अत्यधिक ऊर्जा खपत के लिए धन्यवाद, एल्यूमिना को एल्युमिनियम में बदलने वाले औद्योगिक संयंत्र में इसके उत्पादन के लिए विशेष बिजली उत्पादन स्टेशन होने चाहिए। ऊर्जा रूपांतरण के प्रकार के आधार पर, इसका पर्यावरण पर और भी अधिक प्रभाव पड़ सकता है। अक्सर, ये पावर स्टेशन हाइड्रोइलेक्ट्रिक होते हैं, जो कि कई लोगों के विचार के विपरीत, पूरी तरह से "स्वच्छ" ऊर्जा स्रोत नहीं माना जाता है।
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प्रदूषणकारी गैसों का उत्सर्जन
एल्युमिनियम का उत्पादन, बॉक्साइट के निष्कर्षण से लेकर एल्युमिना के एल्युमिनियम में परिवर्तन तक, कुछ प्रदूषक गैसें उत्पन्न करता है, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और पेरफ्लूरोकार्बन (PFC)। वातावरण में इन गैसों का लगातार उत्सर्जन ग्रीनहाउस प्रभाव में योगदान देता है और ग्लोबल वार्मिंग प्रक्रिया को तेज करता है। महत्वपूर्ण रूप से, पीएफसी गैसें ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा करने में कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) की तुलना में 6,500 से 9,200 गुना अधिक शक्तिशाली हैं।
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लाल मिट्टी
बेयर प्रक्रिया के स्पष्टीकरण चरण के दौरान एल्यूमिना के उत्पादन में उत्पन्न अघुलनशील अपशिष्ट के लिए लाल मिट्टी लोकप्रिय नाम है। लाल मिट्टी की संरचना प्रक्रिया में प्रयुक्त बॉक्साइट की संरचना के आधार पर भिन्न होती है। लाल मिट्टी में मौजूद सबसे आम तत्व लोहा, टाइटेनियम, सिलिका और एल्यूमीनियम हैं जिन्हें सफलतापूर्वक निकाला नहीं जा सकता है।
लाल मिट्टी बहुत महीन कणों से बनी होती है और अत्यधिक क्षारीय (पीएच 10 ~ 13) होती है। उच्च पीएच के कारण, यह कीचड़ त्वचा के संपर्क में जलने का कारण बन सकती है। साहित्य के आंकड़ों से पता चलता है कि उत्पादित एल्युमिना के प्रत्येक टन के लिए 0.3 और 2.5 टन लाल मिट्टी के बीच भिन्नता उत्पन्न होती है। दुनिया में हर साल इस कचरे का लगभग 90 मिलियन टन उत्पादन होता है। इसका निपटान उपयुक्त स्थानों पर किया जाना चाहिए, आम तौर पर निपटान तालाब, उच्च लागत तकनीकों के साथ बनाए जाते हैं, जो इसके घटकों और सतही जल निकायों और भूजल के परिणामी संदूषण को असंभव बनाते हैं।
NS पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए), अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी, लाल मिट्टी को जहरीला कचरा नहीं मानती है। हालांकि, चूंकि यह धातुओं में एक अत्यंत समृद्ध अवशेष है और इसमें बहुत अधिक क्षारीयता है, इसलिए घोल पर्यावरण पर बहुत मजबूत प्रभाव डाल सकता है, इसके गुणों और स्थिरता को बदल सकता है।
जैसा कि लौह अयस्क टेलिंग बांधों के मामले में होता है, एल्युमीनियम उत्पादन से निकलने वाले अवशेष भी गंभीर दुर्घटनाओं का कारण बन सकते हैं। 2010 में, हंगरी के एक गांव में लाल मिट्टी के रिसाव से नौ लोगों की मौत हो गई थी और तबाही का एक दृश्य था। इस दुर्घटना का परिणाम वीडियो में देखें।
लाल मिट्टी में मौजूद कण बहुत महीन होते हैं, जो उन्हें एक विशाल सतह क्षेत्र बनाता है, जो तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए एक बहुत ही रोचक विशेषता है। लाल मिट्टी के संभावित उपयोगों की खोज के लिए कई शोध किए गए हैं, जैसे कि सिरेमिक उद्योग, सिविल निर्माण, सतह के उपचार और अपशिष्ट उपचार, अन्य।
एल्यूमिनियम रीसाइक्लिंग
एल्यूमीनियम को 100% पुनर्नवीनीकरण सामग्री माना जाता है, क्योंकि यह रीसाइक्लिंग प्रक्रिया में नीचा नहीं होता है। यदि एक किलो एल्युमीनियम को रिसाइकिल किया जाता है, तो सैद्धांतिक रूप से एक किलो की वसूली की जाएगी। इसके अलावा, एक टन एल्युमीनियम को रिसाइकिल करने के लिए प्राथमिक एल्युमीनियम की समान मात्रा का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का केवल 5% ही लगता है, अर्थात एल्युमीनियम के पुनर्चक्रण से 95% बिजली की बचत होती है। इस प्रकार, ब्राजील उन देशों की सूची में एक प्रमुख स्थान रखता है जो एल्यूमीनियम के डिब्बे को सबसे अधिक रीसायकल करते हैं।
एल्यूमीनियम के पुनर्चक्रण के लाभों में से हैं:
- अपने गुणों को खोए बिना अनंत बार पुनर्नवीनीकरण करने की क्षमता;
- एक किलो एल्युमीनियम का पुनर्चक्रण खरोंच से एक किलो एल्युमीनियम के उत्पादन के लिए आवश्यक ऊर्जा का केवल 5% खर्च करता है;
- पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम का प्रत्येक टन नौ टन CO2 बचाता है (प्रत्येक टन CO2 लगभग 4800 किमी ड्राइविंग के बराबर है);
- प्रत्येक टन पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम में पांच टन बॉक्साइट संरक्षित होता है।
- प्रत्येक पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम एक टीवी को 3 घंटे तक छोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा बचा सकता है।
एल्यूमीनियम रीसाइक्लिंग प्रक्रिया में मूल रूप से तब तक हीटिंग होता है जब तक कि यह पूरी तरह से पिघल न जाए, जब एल्यूमीनियम तरल हो जाए। फिर इसे पिंड बनाने के लिए सांचों में डाला जाता है और फिर जमने तक ठंडा किया जाता है। डिब्बे के पुनर्चक्रण के लिए पहले कागज, प्लास्टिक और एल्युमिनियम के अलावा अन्य किसी भी सामग्री को हटाने के लिए एक निरीक्षण आवश्यक है। निरीक्षण के बाद, डिब्बे को कम जगह लेने के लिए कुचल दिया जाता है और जल्दी से "पिघला" जाता है।
एल्यूमीनियम के पुनर्चक्रण के बारे में कुछ किंवदंतियाँ हैं। उनमें से एक अंगूठी की संरचना से संबंधित है। कहानी के अनुसार, यदि आप एक या दो लीटर की पीईटी बोतल में डिब्बे के छल्ले से भरते हैं, तो इसकी कीमत 100 रियास से अधिक होगी, क्योंकि अंगूठी में सोने या चांदी जैसी कीमती धातुएं होंगी। यह झूठी सूचना है। वास्तव में, अंगूठी की कीमत कैन से कम होती है, क्योंकि इसकी संरचना एल्यूमीनियम में कम होती है। इसलिए कुछ संस्थान बड़ी मात्रा में अंगूठियां प्राप्त करते हैं और व्हीलचेयर खरीदने के लिए पैसे का उपयोग करके सामग्री को एक सेट के रूप में बेचते हैं। यह उन कहानियों में से एक है जो प्रसारित करती हैं और संदेह पैदा करती हैं, लेकिन यह एक किंवदंती नहीं है। वास्तव में इस प्रकार के दान में शामिल परियोजनाएं हैं ।
- लेख में और जानें: "सील कर सकते हैं: एल्युमिनियम कैन से निकालें या न निकालें"।
आपके दैनिक जीवन में एल्युमिनियम
एल्युमीनियम समाज के दैनिक जीवन में बहुत मौजूद है। वर्तमान में, इस तत्व के बिना औद्योगिक विकास की गति को बनाए रखना असंभव होगा। यह उन वस्तुओं का एक बड़ा हिस्सा बनाता है जिनका हम उपयोग करते हैं और उपभोग करते हैं: सोडा के डिब्बे, एंटीपर्सपिरेंट्स, बुलेटप्रूफ ग्लास, जल शोधन तंत्र, हवाई जहाज के पंख, साथ ही रसोई के बर्तन जैसे कटलरी और धूपदान। इस पाठ को पढ़ने के लिए आप जिस इलेक्ट्रॉनिक उपकरण का उपयोग कर रहे हैं, उसके कुछ हिस्सों में एल्युमिनियम होना निश्चित है।
भोजन के मामले में, एल्यूमीनियम हवा के साथ प्रतिक्रिया करता है और ऑक्सीजन के साथ एक सुरक्षात्मक परत बनाता है, जिससे एल्यूमीनियम को भोजन में स्थानांतरित होने से रोका जा सकता है। यह उल्लेखनीय है कि स्पंज के किसी न किसी भाग के साथ एल्यूमीनियम पैन के अंदर रेत या धोने की अनुशंसा नहीं की जाती है, क्योंकि यह इस सुरक्षा को तोड़ सकता है, जिससे एल्यूमीनियम उजागर हो जाता है। अगर ऐसा हुआ है, तो कुछ मिनट के लिए पानी उबालें, पानी निकाल दें और पैन को सुखाए बिना इसे पूरी तरह से सूखने तक गर्म करें।
विषाक्तता
एल्युमिनियम प्रकृति का एकमात्र प्रचुर तत्व है जिसका जीव की किसी भी जैविक प्रणाली के लिए कोई महत्वपूर्ण कार्य नहीं है, जो कि विकासवादी दृष्टिकोण से अजीब है, क्योंकि प्रकृति आमतौर पर जैविक प्रणालियों के लिए सबसे प्रचुर तत्वों को महत्वपूर्ण के रूप में चुनती है। "हमारे पास कोई सबूत नहीं है कि कोई भी जीव किसी भी लाभकारी उद्देश्य के लिए सक्रिय रूप से एल्यूमीनियम का उपयोग करता है", यूनाइटेड किंगडम में कील विश्वविद्यालय से बायोइनऑर्गेनिक केमिस्ट्री के प्रोफेसर और एल्युमीनियम इकोटॉक्सिकोलॉजी के विशेषज्ञ क्रिस्टोफर एक्सले कहते हैं।
यूएस फूड एंड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन (एफडीए), ब्राजीलियन एल्युमिनियम एसोसिएशन (एबीएएल) और यूरोपियन एल्युमीनियम एसोसिएशन (यूरोपीय एल्यूमिनियम) दावा करते हैं कि स्वस्थ लोगों के लिए एल्यूमीनियम में कोई विषाक्तता नहीं है, क्योंकि धातु में आंतों का अवशोषण कम होता है - अवशोषित होने वाला छोटा हिस्सा संचार प्रणाली में प्रवेश करता है, जिसे बाद में वृक्क प्रणाली द्वारा समाप्त कर दिया जाता है।
हालांकि, बिगड़ा हुआ गुर्दा समारोह या पुरानी गुर्दे की विफलता वाले लोग और समय से पहले बच्चे अपने शरीर में एल्यूमीनियम जमा कर सकते हैं। हड्डी के ऊतकों में, धातु कैल्शियम के साथ "विनिमय" करता है, जिससे अस्थिदुष्पोषण होता है, और मस्तिष्क के ऊतकों में यह एन्सेफैलोपैथी का कारण बन सकता है। एफडीए खाद्य पदार्थों और टीकों में एल्यूमीनियम लवण को "आम तौर पर सुरक्षित (जीआरएएस) के रूप में मान्यता प्राप्त" के रूप में वर्गीकृत करता है। कुछ टीकों में, FDA एल्युमीनियम लवणों को ऐसे योजक के रूप में मानता है जो वांछित प्रभाव को बढ़ाते हैं।
कुछ विद्वान और वैज्ञानिक इन कथनों से सहमत नहीं हैं और एल्युमिनियम और विभिन्न प्रतिक्रियाओं और रोगों के बीच सीधा संबंध साबित करने का प्रयास करते हैं। यद्यपि आज तक कोई प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं है, एल्यूमीनियम को विभिन्न एलर्जी, स्तन कैंसर और यहां तक कि अल्जाइमर से जोड़ने के बहुत सारे सबूत हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि इन मामलों में एल्यूमीनियम की उपस्थिति सामान्य से बहुत अधिक है (सामान्य बात यह होगी कि एल्यूमीनियम नहीं होगा), लेकिन किसी भी अध्ययन ने यह साबित नहीं किया है कि एल्युमीनियम का इन बीमारियों की शुरुआत से सीधा संबंध है, या यदि उच्च स्तर का इन रोगियों में एल्युमीनियम की बीमारी का परिणाम है।
