الیکٹرک گاڑیوں اور گرڈ انرجی سٹوریج کے مرکز میں بیٹریوں کا ایک اہم جزو، لیتھیم صاف توانائی کے مستقبل کی کلید ہے۔ لیکن چاندی کی سفید دھات کی پیداوار اہم ماحولیاتی اخراجات کے ساتھ آتی ہے۔ ان میں سے کھردری پانی سے لیتھیم نکالنے کے لیے بہت زیادہ زمین اور وقت درکار ہوتا ہے، جس میں درجنوں مربع میل تک بڑے آپریشن ہوتے ہیں اور اکثر پیداوار شروع کرنے کے لیے ایک سال سے زیادہ وقت درکار ہوتا ہے۔
اب، پرنسٹن کے محققین نے نکالنے کی ایک تکنیک تیار کی ہے جو لتیم کی پیداوار کے لیے درکار زمین اور وقت کی مقدار کو کم کرتی ہے۔ محققین کا کہنا ہے کہ ان کا نظام موجودہ لتیم سہولیات پر پیداوار کو بہتر بنا سکتا ہے اور ان ذرائع کو غیر مقفل کر سکتا ہے جو پہلے بہت چھوٹے یا قابل قدر ہونے کے لیے کمزور نظر آتے تھے۔
تکنیک کا بنیادی، 7 ستمبر کو بیان کیا گیا ہے۔ فطرت کا پانی، تاروں میں بٹے ہوئے غیر محفوظ ریشوں کا ایک مجموعہ ہے، جسے محققین نے پانی سے پیار کرنے والا کور اور پانی کو دور کرنے والی سطح کے لیے انجینئر کیا ہے۔ جب سروں کو نمکین پانی کے محلول میں ڈبو دیا جاتا ہے، تو پانی کیپلیری عمل کے ذریعے تاروں پر سفر کرتا ہے — وہی عمل درخت جڑوں سے پتوں تک پانی کھینچنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ ہر تار کی سطح سے پانی تیزی سے بخارات بن جاتا ہے اور نمک کے آئنوں جیسے سوڈیم اور لتیم کو پیچھے چھوڑ دیتا ہے۔ جیسے جیسے پانی بخارات بننا جاری رکھتا ہے، نمکیات تیزی سے مرتکز ہو جاتے ہیں اور آخر کار تاروں پر سوڈیم کلورائد اور لتیم کلورائد کرسٹل بنتے ہیں، جس سے آسانی سے کٹائی کی جا سکتی ہے۔
نمکیات کو مرتکز کرنے کے علاوہ، تکنیک لتیم اور سوڈیم کو ان کی مختلف جسمانی خصوصیات کی وجہ سے تار کے ساتھ الگ الگ مقامات پر کرسٹلائز کرنے کا سبب بنتی ہے۔ سوڈیم، کم حل پذیری کے ساتھ، تار کے نچلے حصے پر کرسٹلائز ہوتا ہے، جبکہ انتہائی حل پذیر لتیم نمکیات اوپر کے قریب کرسٹلائز ہوتے ہیں۔ قدرتی علیحدگی نے ٹیم کو انفرادی طور پر لتیم اور سوڈیم جمع کرنے کی اجازت دی، یہ ایک ایسا کارنامہ ہے جس کے لیے عام طور پر اضافی کیمیکلز کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔
پرنسٹن میں سول اور ماحولیاتی انجینئرنگ اور اینڈلنگر سنٹر برائے توانائی اور ماحولیات کے پروفیسر زیڈ جیسن رین نے کہا، “ہم نے لیتھیم کو مرتکز کرنے، الگ کرنے اور حاصل کرنے کے لیے بخارات اور کیپلیری عمل کے بنیادی عمل سے فائدہ اٹھانا ہے۔” تحقیقی ٹیم. “ہمیں اضافی کیمیکل لگانے کی ضرورت نہیں ہے، جیسا کہ بہت سی دوسری نکالنے والی ٹیکنالوجیز کا معاملہ ہے، اور یہ عمل روایتی بخارات کے طریقوں کے مقابلے میں بہت زیادہ پانی بچاتا ہے۔”
رین نے مزید کہا کہ لتیم کی محدود فراہمی کم کاربن والے معاشرے میں منتقلی کی راہ میں ایک رکاوٹ ہے۔ “ہمارا نقطہ نظر سستا ہے، چلانے میں آسان ہے، اور بہت کم توانائی کی ضرورت ہے۔ یہ توانائی کے ایک اہم چیلنج کا ماحول دوست حل ہے۔”
ایک تار پر بخارات کا تالاب
روایتی نمکین پانی نکالنے میں نمک کے فلیٹوں، نمکین جھیلوں، یا زمینی پانی کے پانی سے لیتھیم کو مرتکز کرنے کے لیے بہت بڑے بخارات کے تالابوں کی تعمیر شامل ہے۔ اس عمل میں کئی مہینوں سے لے کر چند سال تک کا وقت لگ سکتا ہے۔ یہ کارروائیاں صرف دنیا بھر میں ان مٹھی بھر مقامات پر تجارتی طور پر قابل عمل ہیں جن میں لتیم کی مقدار کافی زیادہ ہے، دستیاب زمین کی کثرت اور بخارات کو زیادہ سے زیادہ بنانے کے لیے خشک آب و ہوا ہے۔ مثال کے طور پر، ریاستہائے متحدہ میں نمکین پانی پر مبنی لیتھیم نکالنے کا صرف ایک فعال آپریشن ہے، جو نیواڈا میں واقع ہے اور سات مربع میل پر محیط ہے۔
سٹرنگ تکنیک کہیں زیادہ کمپیکٹ ہے اور لتیم کی پیداوار بہت تیزی سے شروع کر سکتی ہے۔ اگرچہ محققین خبردار کرتے ہیں کہ اپنی ٹیکنالوجی کو لیبارٹری سے صنعتی پیمانے پر پیمانہ کرنے کے لیے اضافی کام کرنا پڑے گا، لیکن ان کا اندازہ ہے کہ یہ موجودہ آپریشنز کے 90 فیصد سے زیادہ کے لیے درکار زمین کی مقدار کو کم کر سکتا ہے اور 20 سے زیادہ بخارات کے عمل کو تیز کر سکتا ہے۔ روایتی بخارات کے تالابوں کے مقابلے میں کئی بار، ممکنہ طور پر ایک ماہ سے بھی کم وقت میں ابتدائی لتیم کی فصل حاصل کرنا۔
کومپیکٹ، کم لاگت، اور تیز رفتار کارروائیوں سے لتیم کے نئے ذرائع، جیسے ناکارہ تیل اور گیس کے کنویں اور جیوتھرمل برائن، جو کہ فی الحال لتیم نکالنے کے لیے بہت چھوٹے یا بہت پتلے ہیں، شامل کرنے کے لیے رسائی کو بڑھا سکتے ہیں۔ محققین نے کہا کہ تیز بخارات کی شرح زیادہ مرطوب آب و ہوا میں کام کرنے کی بھی اجازت دے سکتی ہے۔ وہ اس بات کی بھی تحقیقات کر رہے ہیں کہ آیا یہ ٹیکنالوجی سمندری پانی سے لتیم نکالنے کی اجازت دے گی۔
مطالعہ کے شریک مصنف اور سابق اینڈلنگر سینٹر سن سیانگ (سیان) زینگ نے کہا، “ہمارا عمل ایک تار پر بخارات کے تالاب کو ڈالنے جیسا ہے، جس سے ہمیں نمایاں طور پر کم مقامی نقش کے ساتھ اور اس عمل کے زیادہ درست کنٹرول کے ساتھ لیتھیم کی فصل حاصل کرنے کی اجازت ملتی ہے۔” ممتاز پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو۔ “اگر پیمانہ کیا جائے تو ہم ماحول دوست لتیم نکالنے کے لیے نئے منظر کھول سکتے ہیں۔”
چونکہ تار تیار کرنے کے لیے مواد سستے ہیں اور ٹیکنالوجی کو چلانے کے لیے کیمیائی علاج کی ضرورت نہیں ہے، محققین نے کہا کہ اضافی اضافہ کے ساتھ، ان کا نقطہ نظر وسیع پیمانے پر اپنانے کے لیے ایک مضبوط امیدوار ہوگا۔ مقالے میں، محققین نے 100 لتیم نکالنے والے تاروں کی ایک صف بنا کر اپنے نقطہ نظر کی ممکنہ توسیع پذیری کا مظاہرہ کیا۔
رین کی ٹیم پہلے سے ہی اس تکنیک کی دوسری نسل تیار کر رہی ہے جو زیادہ کارکردگی، اعلی تھرو پٹ، اور کرسٹلائزیشن کے عمل پر زیادہ کنٹرول کے قابل بنائے گی۔ وہ تخلیقی تحقیقی تعاون کو فعال کرنے کے لیے اہم ابتدائی مدد فراہم کرنے کا سہرا پرنسٹن کیٹالیسس انیشیٹو کو دیتا ہے۔ مزید برآں، ان کی ٹیم نے حال ہی میں NSF پارٹنرشپس برائے انوویشن ایوارڈ اور پرنسٹن کے انٹلیکچوئل پراپرٹی (IP) ایکسلریٹر فنڈ سے تحقیق اور ترقی کے عمل میں مدد کے لیے ایک ایوارڈ حاصل کیا، جس میں لیتھیم کے علاوہ دیگر اہم معدنیات کو نکالنے کے طریقہ کار میں ترمیم کرنے کے طریقے شامل ہیں۔ مکینیکل اور ایرو اسپیس انجینئرنگ کے اسسٹنٹ پروفیسر اور اینڈلنگر سینٹر فار انرجی اینڈ انوائرمنٹ کے ساتھ مل کر، رین نے کرسٹلائزیشن کے عمل کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے پرنسٹن سینٹر فار کمپلیکس میٹریلز سے سیڈ فنڈنگ بھی حاصل کی۔
Zheng ایک سٹارٹ اپ، PureLi Inc. کے آغاز کی قیادت کر رہا ہے، تاکہ ٹیکنالوجی کو بہتر بنانے کا عمل شروع کیا جا سکے اور آخرکار اسے وسیع تر بازار تک پہنچایا جا سکے۔ Zheng کو پرنسٹن میں افتتاحی START انٹرپرینیورز کوہورٹ میں چار محققین میں سے ایک کے طور پر منتخب کیا گیا تھا، جو کہ ایک اکیڈمک فیلوشپ اور سٹارٹ اپ ایکسلریٹر ہے جو کہ جامع انٹرپرینیورشپ کو فروغ دینے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
ژینگ نے کہا، “ایک محقق کے طور پر، آپ خود جانتے ہیں کہ بہت سی نئی ٹیکنالوجیز بہت مہنگی ہیں یا اس کی پیمائش کرنا مشکل ہے۔” “لیکن ہم اس کے بارے میں بہت پرجوش ہیں، اور کچھ اضافی کارکردگی میں بہتری کے ساتھ، ہم سمجھتے ہیں کہ اس میں دنیا پر حقیقی اثر ڈالنے کی ناقابل یقین صلاحیت ہے۔”
>Source link>
>>Join our Facebook Group be part of community. <<