ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण: सौर पैनल पुनर्चक्रण में एक सफलता

जैसे-जैसे दुनिया नवीकरणीय ऊर्जा में अपने परिवर्तन को तेज कर रही है, सौर ऊर्जा वैश्विक डीकार्बोनाइजेशन प्रयासों की आधारशिला के रूप में उभरी है। हालाँकि, फोटोवोल्टिक (पीवी) पैनलों का तेजी से प्रसार एक जरूरी चुनौती लेकर आता है, जिसे अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है: उनके 25 से 30 साल के जीवनकाल के अंत में उनके साथ क्या किया जाए। 2030 तक सालाना 8 मिलियन टन सौर कचरा जमा होने की उम्मीद के साथ, उद्योग को कुशल, पर्यावरण-अनुकूल रीसाइक्लिंग प्रौद्योगिकियों को विकसित करने के लिए बढ़ते दबाव का सामना करना पड़ रहा है। सबसे आशाजनक समाधानों में से एक नवीन प्रक्रिया है जिसे ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण के रूप में जाना जाता है - एक रासायनिक रीसाइक्लिंग विधि जो पुनर्परिभाषित कर सकती है कि हम निष्क्रिय सौर मॉड्यूल से मूल्यवान सामग्रियों को कैसे पुनर्प्राप्त करते हैं।

पारंपरिक सौर पैनलों को पुनर्चक्रित करने के लिए बड़ी मात्रा में तापीय और भौतिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पारंपरिक सौर पैनल के पुनर्चक्रण योग्य घटक कांच और धातु हैं, जिनमें से दोनों ने पुनर्चक्रण मार्ग स्थापित किए हैं। हालाँकि, सौर पैनल के पुनर्चक्रण का सबसे चुनौतीपूर्ण हिस्सा ईवीए (एथिलीन - विनाइल एसीटेट) है जिसका उपयोग इनकैप्सुलेंट के रूप में किया जाता है। आज अधिकांश रीसाइक्लिंग सुविधाओं में, पारंपरिक रूप से निर्मित सौर पैनलों को बहुत उच्च तापमान पर जलाकर या थर्मल रूप से उपचारित किया जाता है। यह प्रक्रिया सौर कोशिकाओं के इनकैप्सुलेंट को जला देती है, लेकिन वायुमंडल में बड़ी मात्रा में जहरीली गैसें छोड़ती है, इसके लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और परिणामस्वरूप कम शुद्धता वाली सामग्री प्राप्त होती है, जो आम तौर पर निम्न गुणवत्ता वाले उत्पादों में परिवर्तित हो जाती है।

हम अपने कचरे को देखने के तरीके में एक नाटकीय बदलाव लाएंगे। ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण एक वैकल्पिक विधि है जिसे बायोमास और प्लास्टिक के निपटान के लिए विकसित किया गया है। जर्मनी में फ्राउनहोफर इंस्टीट्यूट और अमेरिका में नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने फोटोवोल्टिक (पीवी) मॉड्यूल के निपटान के लिए नए तरीकों के साथ आने के लिए अनुसंधान के अन्य क्षेत्रों के काम का उपयोग किया है। यह पुराने पीवी मॉड्यूल को टुकड़े-टुकड़े करने या न काटने के द्वारा पूरा किया जाता है, और फिर मॉड्यूल को एक नियंत्रित रासायनिक वातावरण में रखा जाता है जिसमें कई अलग-अलग तरल पदार्थ (पानी, कार्बनिक सॉल्वैंट्स, हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे ऑक्सीकरण एजेंट) शामिल होते हैं, और उन्हें ऑक्सीकरण रिएक्टर में मध्यम गर्मी और मध्यम दबाव में उजागर किया जाता है। पीवी मॉड्यूल का क्रॉस {{4} लिंक्ड पॉलिमर ईवीए एनकैप्सुलेशन ऑक्सीकरण रिएक्टर में होने वाली ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के दौरान ऑक्सीडेटिव रूप से टूट जाता है, और इस प्रकार, लंबी कार्बन श्रृंखला हाइड्रोकार्बन इस प्रतिक्रिया के दौरान ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकरण करके घुलनशील खंडित हाइड्रोकार्बन में परिवर्तित हो जाते हैं।

ईवीए लेटेक्स को तरल (या, कुछ मामलों में, मोमी) उत्पादों में बदलने में कम से कम 30-60 मिनट लग सकते हैं और यह अन्य सभी घटकों (कांच, सिलिकॉन कोशिकाओं और धातुओं) को रासायनिक रूप से परिवर्तित किए बिना इनकैप्सुलेटेड सामग्री से मुक्त कर देगा। एक बार जब सामग्री इस तरीके से संसाधित हो जाती है, तो शीतलन और फ़िल्टरिंग की प्रक्रिया (1) ग्लास को पूरी साफ शीट में पुनर्प्राप्त करने की अनुमति देगी और (2) सिलिकॉन कोशिकाओं को उनकी सफाई बनाए रखने के लिए फ्रैक्चर के बिना नष्ट करने की अनुमति देगी। इसके अलावा, सिलिकॉन कोशिकाओं के सोल्डर जोड़ों से उत्पन्न धातुएं (चांदी और तांबा) अलग हो जाएंगी और एक ठोस अवशेष में बस जाएंगी जिन्हें घनत्व पृथक्करण या इलेक्ट्रोस्टैटिक पृथक्करण विधियों का उपयोग करके आसानी से अलग किया जा सकता है।

थर्मल पायरोलिसिस (500-600 डिग्री) या मैकेनिकल श्रेडिंग की तुलना में, ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण कम तापमान पर संचालित होता है, जिससे ऊर्जा खपत में अनुमानित 40-60% की कटौती होती है। यह हैलोजेनेटेड बैकशीट जलाने के सामान्य उपोत्पादों जैसे हाइड्रोजन फ्लोराइड या डाइऑक्सिन जैसी कोई जहरीली गैसें नहीं पैदा करता है। इसके अलावा, यह प्रक्रिया पुन: प्रयोज्य रासायनिक उपोत्पाद उत्पन्न करती है: तरलीकृत कार्बनिक अंश को बुनियादी रसायनों या ईंधन योजकों में परिष्कृत किया जा सकता है, जिससे पुनर्चक्रणकर्ताओं के लिए राजस्व धाराएं जुड़ जाती हैं।

प्रारंभिक पायलट अध्ययन प्रभावशाली पुनर्प्राप्ति दर प्रदर्शित करते हैं। एक यूरोपीय संघ द्वारा चलाए गए 2023 परीक्षण में, ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण हासिल किया गया:

90-95% शुद्ध ग्लास रिकवरी (with >85% अक्षुण्ण चादरें)

96% सिलिकॉन रिकवरी(नगण्य धातु संदूषण के साथ)

98% चांदी की रिकवरीसेल फिंगर्स और बसबार्स से।

ये आंकड़े पारंपरिक यांत्रिक रीसाइक्लिंग के बिल्कुल विपरीत हैं, जो आम तौर पर केवल 60-70% ग्लास को पुनर्प्राप्त करता है और अधिकांश चांदी खो देता है (<20% recovery) due to comminution.

अपने वादे के बावजूद, ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण अभी तक गीगावाट पैमाने पर तैनाती के लिए तैयार नहीं है। दो प्रमुख बाधाएँ बनी हुई हैं: रिएक्टर लागत और प्रतिक्रिया समय। हालाँकि, निरंतर प्रवाह रिएक्टर डिज़ाइन में हालिया प्रगति और हवा (शुद्ध ऑक्सीजन के बजाय) जैसे कम लागत वाले ऑक्सीडेंट इस अंतर को कम कर रहे हैं। डेनमार्क के तकनीकी विश्वविद्यालय के 2024 जीवन चक्र मूल्यांकन में पाया गया कि यदि प्रति वर्ष 10,000 टन के पैमाने पर लागू किया जाता है, तो ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण की लागत यूरोपीय संघ के देशों में लैंडफिल शुल्क के साथ प्रतिस्पर्धी हो सकती है, खासकर जब पुनर्प्राप्त चांदी के राजस्व को फैक्टरिंग किया जाता है।

सौर ऊर्जा उद्योग ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण के महत्व को स्वीकार करना शुरू कर रहा है। एसईआईए ने आधिकारिक तौर पर मई 2024 तक अपने राष्ट्रीय पीवी रीसाइक्लिंग रोडमैप में ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण को "एक महत्वपूर्ण उभरती हुई तकनीक" के रूप में लेबल किया है। जर्मनी से सोलसाइकल और कनाडा से पीवी रिन्यू सहित कई स्टार्टअप हैं जो 2025 के अंत तक पायलट परियोजनाएं स्थापित करने की योजना बना रहे हैं जो पहले चरण के दौरान सालाना 5,000 टन अंतिम जीवन सौर पैनलों को संसाधित करेंगे जब वे चल रहे होंगे।

चूँकि सौर स्थापनाएँ तेजी से बढ़ रही हैं (2030 तक वैश्विक क्षमता 6 टेरावाट से अधिक होने की उम्मीद है), स्केलेबल, स्वच्छ, पर्यावरण के अनुकूल रीसाइक्लिंग के अवसर फीके होते रहेंगे। ऑक्सीडेटिव द्रवीकरण सौर उद्योग को एक सार्थक तकनीकी समाधान देता है और नकारात्मक पर्यावरणीय प्रभावों के बिना वास्तव में गोलाकार फोटोवोल्टिक अर्थव्यवस्था (आज के पैनल कल के कच्चे माल बन जाते हैं) बनाने के लिए एक खाका भी स्थापित करता है। शेष बाधाएँ केवल निवेश और उचित समन्वय के क्षेत्रों में हैं। हालाँकि, अपने अंतिम जीवन उत्पादों के संबंध में अत्यधिक अपव्ययी उद्योग के रूप में देखे जाने के बाद, इस नए रासायनिक विकास में अंततः सौर उद्योग के जीवनचक्र और स्वच्छ ऊर्जा के वादे को संरेखित करने की क्षमता है।