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यह लेख विंगिफाई अर्थ द्वारा प्रायोजित किया गया है

स्थिरता के लिए एक महत्वपूर्ण जीत में, शोधकर्ताओं ने भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान, मद्रास (आईआईटी-एम) ने सौर तापीय ऊर्जा का उपयोग करके पुनर्नवीनीकरण निर्माण और विध्वंस मलबे को संसाधित करने का एक दिलचस्प तरीका तैयार किया है। सिविल इंजीनियरिंग विभाग के वीएस राजू चेयर प्रोफेसर, प्रोफेसर रवींद्र गेट्टू के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने संरचनात्मक-ग्रेड पुनर्नवीनीकरण कंक्रीट समुच्चय (आरसीए) का उत्पादन करने के लिए विध्वंस से अपशिष्ट कंक्रीट को गर्म करने के लिए केंद्रित सौर विकिरण का उपयोग किया।

शोधकर्ताओं का तर्क है कि पारंपरिक यांत्रिक क्रशिंग से प्राप्त आरसीए की तुलना में यह आरसीए गुणवत्ता में अधिक था। उनका दावा है कि इस तकनीक का उपयोग करके बनाया गया कंक्रीट पुलों, इमारतों और सड़कों जैसे संरचनात्मक अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

इस तकनीक का प्रदर्शन राजस्थान के माउंट आबू में महिलाओं द्वारा संचालित एक प्रसिद्ध शैक्षिक, परोपकारी और आध्यात्मिक संगठन – ब्रह्मा कुमारीज़ के मुख्यालय ‘शांतिवन’ में ‘इंडिया वन सोलर थर्मल पावर प्लांट’ में किया गया था। इस सौर तापीय विद्युत संयंत्र में उच्च दबाव पर उत्पन्न भाप का उपयोग करके बिजली का उत्पादन करने के लिए 770 सौर सांद्रक हैं।

2017 से चालू यह संयंत्र लगभग 25,000 लोगों के समुदाय को उचित लागत और कम रखरखाव पर बिजली प्रदान करता है। अपशिष्ट कंक्रीट के उपचार के लिए पूर्ण-स्तरीय परीक्षणों में दो सांद्रकों का उपयोग किया गया था। इस प्रदर्शन के निष्कर्ष हाल ही में प्रतिष्ठित और सहकर्मी-समीक्षा पत्रिका में प्रकाशित हुए थे, सामग्री और संरचनाएँ.

प्रकाशित पेपर का सह-लेखन शोधकर्ता रोहित प्रजापति, सुरेंद्र सिंह, बीके जयसिम्हा राठौड़ और प्रोफेसर रवींद्र गेट्टू ने भी किया था।

लेकिन यह आरसीए खुदरा विक्रेताओं से खरीदे गए पारंपरिक कंक्रीट से कैसे तुलना करता है?

से बात हो रही है बेहतर भारतप्रोफ़ेसर गेटू कहते हैं, “विध्वंस कचरे से कुचले गए कंक्रीट में आमतौर पर पत्थर के समुच्चय की सतह पर बहुत सारा पुराना कठोर सीमेंट चिपका होता है। यह उन्हें नए कंक्रीट में पुनर्चक्रण के लिए अनुपयुक्त बना सकता है क्योंकि पुराना सीमेंट मोर्टार कमजोरी के क्षेत्रों का कारण बनता है और पानी के प्रवेश की अनुमति देता है।

वह कहते हैं, “सौर ऊर्जा के माध्यम से हीटिंग के साथ उत्पादित आरसीए में पत्थर के समुच्चय पर बहुत कम पुराना सीमेंट मोर्टार चिपकता है, जो उन्हें संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए बेहतर बनाता है। तो, ऐसे समुच्चय से बना कंक्रीट प्राचीन (प्राकृतिक) पत्थर के समुच्चय से बने पारंपरिक समुच्चय जितना ही अच्छा होगा। यह पुलों, इमारतों और सड़कों जैसे सभी संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए सच होगा।

सौर तापीय ऊर्जा का उपयोग करके अपशिष्ट कंक्रीट का पुनर्चक्रण
इंडिया वन सोलर प्लांट, शांतिवन, राजस्थान में ब्रह्माकुमारीज़ स्टाफ के साथ आईआईटीएम टीम

समस्या को समझना

तुम्हारे बोले बगैर यह हो जाएगा कंक्रीट सबसे आम सामग्री है सार्वभौमिक रूप से निर्माण में उपयोग किया जाता है, जिसका वार्षिक उत्पादन 10-30 बिलियन टन के बीच होने का अनुमान है। विभिन्न अध्ययनों के अनुसार, कंक्रीट बनाने के लिए आवश्यक सहित निर्माण समुच्चय की वैश्विक खपत 2024 में 63 बिलियन टन तक पहुंचने का अनुमान है।

वस्तुतः सभी कुल मांगें वर्तमान में व्यापक उत्खनन और खनन से पूरी होती हैं, जिससे प्राथमिक खनिज संसाधनों की कमी हो जाती है। इसके अलावा, गंभीर पर्यावरणीय क्षति से बचने के लिए नदी की रेत के खनन पर प्रतिबंध के कारण कई देशों में बारीक समुच्चय की भारी कमी है।

इस बीच, निर्माण गतिविधियों से काफी अपशिष्ट उत्पन्न होता है, जिसका अनुमान लगभग 3 बिलियन टन प्रति वर्ष है। कुछ विकसित देश निर्माण और विध्वंस (सी एंड डी) कचरे का 90% तक पुनर्चक्रण करते हैं जबकि अन्य अभी भी बड़ी मात्रा में लैंडफिल में डंपिंग का सहारा लेते हैं।

अपशिष्ट कंक्रीट से निपटने के लिए आज भारत में कौन से पारंपरिक तरीकों का उपयोग किया जाता है?

प्रोफ़ेसर गेटू कहते हैं, “भारत में अधिकांश अपशिष्ट कंक्रीट को लैंडफिल और निचले इलाकों में फेंक दिया गया है, या निर्माण स्थलों में आधार के रूप में उपयोग किया गया है। कई शहरों ने हाल ही में अपने यहां लाए गए अपशिष्ट कंक्रीट को संसाधित करने के लिए रीसाइक्लिंग संयंत्र स्थापित किए हैं। वे नए कंक्रीट सहित कई अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए कुचले हुए कंक्रीट को अलग करते हैं, कुचलते हैं और छांटते हैं। हालाँकि, खरीदार के लिए लागत खदानों से प्राप्त प्राचीन समुच्चय से अधिक हो सकती है। इसके अलावा, पुनर्नवीनीकरण कंक्रीट के उपयोग के बारे में उपयोगकर्ताओं के बीच झिझक है क्योंकि उत्पत्ति और प्रसंस्करण स्पष्ट नहीं है।

समुच्चय की वैकल्पिक आपूर्ति प्रदान करने का एक तर्कसंगत तरीका सी एंड डी कचरे का पुनर्चक्रण है, जो समुच्चय के लिए खनन को कम करेगा और लैंडफिल में उपयोग की जाने वाली जगह को खाली कर देगा। वर्तमान अध्ययन संकेंद्रित सौर ऊर्जा के उपयोग के माध्यम से हानिकारक उत्सर्जन के संबंध में पारंपरिक थर्मोमैकेनिकल तकनीकों की सीमाओं को कम करने का प्रयास करता है।

प्रक्रिया

संस्थान द्वारा जारी प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, “हीटिंग के लिए संकेंद्रित सौर ऊर्जा का उपयोग करने से, कंक्रीट कचरे के थर्मो-मैकेनिकल लाभकारी के परिणामस्वरूप उच्च गुणवत्ता वाली पुनर्चक्रण योग्य सामग्री प्राप्त होती है। यह कंक्रीट में पत्थर (नीली धातु) समुच्चय और रेत का स्थान ले सकता है।

“इस अग्रणी अध्ययन में, एक विध्वंस स्थल से कंक्रीट को बड़े परावर्तकों और कच्चा लोहा रिसीवरों के माध्यम से केंद्रित सौर विकिरण का उपयोग करके 550 डिग्री सेल्सियस से अधिक तक गर्म किया गया था और बाद में प्राचीन समुच्चय के समान गुणों के साथ मोटे और महीन आरसीए प्राप्त करने के लिए यांत्रिक रूप से साफ़ किया गया था।” प्रेस विज्ञप्ति में आगे कहा गया है।

तो “कंक्रीट कचरे का थर्मोमैकेनिकल लाभकारी” का क्या मतलब है?

प्रोफेसर गेटू हमें यह प्रक्रिया समझाते हैं। “थर्मोमैकेनिकल लाभकारी में, विध्वंस से निकले अपशिष्ट कंक्रीट को लगभग 500 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, परिवेश के तापमान तक ठंडा किया जाता है, और मिलिंग द्वारा यांत्रिक रूप से साफ़ किया जाता है। गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रिया पुराने सीमेंट मोर्टार और पत्थर समुच्चय के बीच के बंधन को उनके बीच थर्मल विस्तार में अंतर के कारण कमजोर कर देती है, जिसके परिणामस्वरूप चिपकने वाले मोर्टार के बिना ‘स्वच्छ’ समुच्चय बन जाते हैं। इसलिए, समुच्चय की गुणवत्ता बेहतर है,” वे कहते हैं।

इस अध्ययन से मुख्य निष्कर्ष क्या निकले? प्रोफेसर गेटू के अनुसार, तीन हैं।

1. यह देखा गया कि रिफ्लेक्टर-रिसीवर सेटअप के उपयोग से लगभग 500 डिग्री सेल्सियस का आवश्यक तापमान प्राप्त किया जा सकता है और लंबे समय तक बनाए रखा जा सकता है।

इस बिंदु पर विस्तार से बताते हुए, वे कहते हैं, “केंद्रित सौर विकिरण का उपयोग करने में पहली चुनौती यह सुनिश्चित करना था कि अपशिष्ट कंक्रीट के टुकड़ों को लगभग एक घंटे तक 500 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जा सके, क्योंकि यह पहले प्रदर्शित नहीं किया गया था। यह इंडिया वन सोलर थर्मल पावर प्लांट में परिष्कृत रिफ्लेक्टर के कारण संभव हुआ जो सूर्य को ट्रैक करता है और ऊर्जा को एक छोटे से क्षेत्र पर केंद्रित करता है, जो रिसीवर का मुंह है। रिसीवर कच्चे लोहे से बना होता है जो गर्मी को अवशोषित करता है और कंक्रीट कचरे को समान रूप से गर्म रखता है।

2. उत्पादित समुच्चय के गुण इलेक्ट्रिक भट्ठी में उत्पादित आरसीए के गुणों के साथ तुलनीय पाए गए, पुनर्नवीनीकरण उत्पादों की कुल उपज फ़ीड कंक्रीट का 90% थी।

3. आरसीए से बने कंक्रीट पर प्रारंभिक परिणाम विशिष्ट कंक्रीट अनुप्रयोगों के लिए इसकी उपयुक्तता का संकेत देते हैं।

बेकार कंक्रीट
इमारत को ध्वस्त करना और कंक्रीट को बर्बाद करना

किसी समस्या का समाधान

इस शोध पहल का इतिहास 2016 में आईआईटी मद्रास के पूर्व निदेशक प्रोफेसर भास्कर राममूर्ति के साथ निर्माण की स्थिरता पर चर्चा के दौरान का है। उन्होंने प्रोफेसर गेटू से कंक्रीट के पुनर्चक्रण की चुनौतियों और पुराने कंक्रीट को कुचलने के लिए उच्च ऊर्जा आवश्यकता के बारे में पूछा था।

“प्रोफेसर राममूर्ति ने मुझसे पूछा कि क्या इसे और अधिक व्यवहार्य बनाने का कोई अन्य तरीका है। मैंने कहा कि कंक्रीट को गर्म करने से सामग्रियों को अलग करना आसान हो जाएगा, लेकिन इसके लिए फिर से बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी। बाद में, उन्होंने मुझे और सौर ऊर्जा पर काम करने वाले एक सहकर्मी को बुलाया और पूछा कि क्या हम यह देखने के लिए मिलकर काम कर सकते हैं कि क्या केंद्रित सौर विकिरण पुराने कंक्रीट को गर्म कर सकता है, जिससे इसे रीसायकल करना आसान हो जाएगा, ”वह याद करते हैं।

इस बैठक के तुरंत बाद, एक पीएचडी आवेदक, रोहित प्रजापति थे, जिन्होंने अपने प्रवेश साक्षात्कार में उन्हें बताया कि वह कंक्रीट के पुनर्चक्रण पर काम करना चाहते थे। इसलिए, संबंधित प्रोफेसरों ने उन्हें डॉक्टरेट कार्यक्रम में ले लिया और उन्होंने इस विषय पर काम करना शुरू कर दिया।

“हमने शुरू में आवश्यक तापमान और हीटिंग की अवधि का अध्ययन करने के लिए कंक्रीट को एक इलेक्ट्रिक भट्टी में गर्म किया। परिणाम बहुत आशाजनक थे. हालाँकि, हमें कंक्रीट को गर्म करने के लिए सौर परावर्तक का उपयोग करने की अनुमति देने वाला कोई नहीं मिला। या तो उत्पादित तापमान बहुत कम था या उपकरण अन्य परियोजनाओं में लगे हुए थे, या वे चिंतित थे कि कंक्रीट के टुकड़े रिफ्लेक्टर में दर्पण को तोड़ देंगे, ”वह याद करते हैं।

इस कठिन समय के दौरान, प्रोफ़ेसर गेटू के सहयोगी ने लापरवाही से उल्लेख किया कि ब्रह्मा कुमारीज़ द्वारा संचालित एक सौर संयंत्र में विशाल रिफ्लेक्टर थे। इसके बाद, प्रोफेसर गेट्टू ने एक रिश्तेदार से संपर्क किया जो ब्रह्मा कुमारीज़ का अनुयायी था। अंततः उस व्यक्ति ने उसे डॉ. जयसिम्हा से मिलवाया, जो इंडिया वन सोलर थर्मल पावर प्लांट चलाते हैं।

“जब मैंने उसे समझाया कि हम क्या करना चाहते हैं, तो उसने तुरंत हमें दो रिफ्लेक्टर का उपयोग करने की अनुमति दे दी, और जैसा कि वे कहते हैं, बाकी इतिहास है,” वह याद करते हैं।

वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग

प्रोफेसर गेटू कहते हैं, “वर्तमान अध्ययन का मुख्य उद्देश्य इस अवधारणा का प्रमाण विकसित करना था कि नए कंक्रीट के लिए अच्छी गुणवत्ता वाली पुनर्चक्रण योग्य सामग्री का उत्पादन करने के लिए कंक्रीट कचरे के थर्मोमैकेनिकल लाभकारी में सौर विकिरण का उपयोग किया जा सकता है।”

यह अध्ययन सांद्रण के उपयोग के लिए मजबूत सबूत प्रस्तुत करता है सौर ऊर्जा बड़े पैमाने पर अपशिष्ट कंक्रीट के पुनर्चक्रण के वादे के साथ अपशिष्ट कंक्रीट को पुनर्चक्रित करना। इससे निर्माण और विध्वंस अपशिष्ट प्रसंस्करण के ऊर्जा पदचिह्न में काफी कमी आएगी और कच्चे माल और बिजली में बचत होगी। अंतिम परिणाम एक चक्राकार अर्थव्यवस्था का निर्माण भी है।

हालाँकि, वह आगे कहते हैं, “हमें विस्तार की व्यवहार्यता का अध्ययन करने के लिए एक पायलट प्लांट स्थापित करने के लिए धन की आवश्यकता है। हम इस बात को लेकर काफी आश्वस्त हैं कि यह किया जा सकता है।’ अभी तक किसी ने हमसे संपर्क नहीं किया है क्योंकि हमने हाल ही में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए हैं।”

प्रणिता भट्ट द्वारा संपादित; छवियाँ आईआईटी-मद्रास के सौजन्य से



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