दूषित पाणी स्वच्छ केले जाईल आणि ई-कचऱ्यातून मौल्यवान धातू सापडतील: आयआयटीजीएन आणि यूके संशोधकांचा भारत आणि परदेशात अनोखा प्रयत्न – REVOI

गांधीनगर, 30 सप्टेंबर 2026: आम्ही सामान्यत: तुटलेली कॅमेरा लेन्स, इयरफोन किंवा जुने फोन फेकून देतो ज्यांनी काम करणे थांबवले आहे आणि ते दुरुस्त केले जाऊ शकत नाहीत, कारण ते कार्य करत नसतील तर ते निरुपयोगी दिसतात. तथापि, या वस्तूंमध्ये इतर गोष्टींबरोबरच चुंबक, सुपरकंडक्टिव्हिटी, ऑप्टिक्स आणि बॅटरीमध्ये अनुप्रयोग असलेले दुर्मिळ पृथ्वी घटक (REEs) आहेत. जेव्हा अशा गोष्टी पाण्याचा भाग बनतात, तेव्हा आरईई पुनर्प्राप्त करणे कठीण होते.

दुसरीकडे, औद्योगिक उपक्रम पाण्यामध्ये शिसे, कॅडमियम, निकेल आणि मँगनीज यांसारखे विषारी धातू देखील जोडू शकतात. या अवांछित, हानिकारक धातू प्रदूषकांना पाण्यातून कसे काढायचे हेच नाही तर मौल्यवान आरईई प्रभावीपणे पुनर्प्राप्त करण्याचे आव्हान आता आहे.

एकच रणनीती दोन्ही समस्यांचे निराकरण करण्यात मदत करू शकते तर? या दिशेने प्रयत्न करताना, इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी गांधीनगर (IITGN), केंब्रिज विद्यापीठ आणि बर्मिंगहॅम विद्यापीठातील संशोधकांनी संयुक्तपणे मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (MOFs) नावाच्या अति-सच्छिद्र सामग्रीचा एक वर्ग वापरून प्रोटोकॉल विकसित केला आहे. ते पाण्यातील विषारी धातू प्रभावीपणे कॅप्चर करू शकतात तसेच कचऱ्याच्या प्रवाहातून मौल्यवान आरईई पुनर्प्राप्त करू शकतात. नेचर प्रोटोकॉलमध्ये प्रकाशित केलेला अभ्यास, वास्तविक-जगातील परिस्थितींमध्ये जल उपाय आणि गोलाकार संसाधन अनुप्रयोगांमध्ये MOFs डिझाइन, वैशिष्ट्यीकृत आणि तैनात करण्यासाठी एक फ्रेमवर्क प्रदान करतो.

एक बुद्धिमान फिल्टर

अणु मासेमारी जाळे म्हणून MOF चा विचार करा. त्याची असंख्य छिद्रे एक मोठी होल्डिंग पृष्ठभाग तयार करतात, तर खास डिझाइन केलेली रासायनिक साइट विशिष्ट धातू ठेवण्यासाठी हुकप्रमाणे काम करतात. संशोधकांनी हा सापळा अशाप्रकारे तयार केला आहे की त्यातून आवश्यक धातू प्राधान्याने पकडता येतील. हे शेकडो वेगवेगळ्या रंगाचे कच्चे बॉल असलेल्या बॉक्समधून फक्त लाल आणि हिरव्या रंगाचे गोळे ओळखणे आणि निवडण्यासारखे आहे.

काही MOFs मध्ये प्रति ग्रॅम 7,000 चौरस मीटर अंतर्गत पृष्ठभाग असू शकतात. त्या संख्येच्या दृष्टीकोनातून, एक ग्रॅम पावडरच्या लहान तुकड्यासारखा दिसू शकतो, परंतु त्याच्या आत संपूर्ण फुटबॉल क्षेत्राशी तुलना करता येईल असा पृष्ठभाग व्यापलेला आहे!

पीएच संवेदनशील

ही मोठी अंतर्गत पृष्ठभाग एमओएफला शोषक म्हणून आकर्षक बनवते. सोप्या भाषेत सांगायचे तर ते त्यांच्या पृष्ठभागावरील पदार्थांसाठी अडथळा म्हणून काम करतात. पारंपारिक पद्धती जसे की पर्जन्य, कोग्युलेशन आणि फ्लोक्युलेशन पाणी शुध्दीकरणासाठी उपयुक्त ठरू शकतात, त्या सामान्यतः pH साठी संवेदनशील असतात, सर्वोत्तम उतारा अरुंद श्रेणींमध्ये मर्यादित असतो.

व्यापकपणे सांगायचे तर, पर्जन्यवृष्टीमुळे जड अशुद्धता स्थिर होऊ शकते, कोग्युलेशन अशुद्धता एकत्र मिसळते आणि फ्लोक्युलेशन लहान अशुद्धता क्लस्टर्सला मोठ्या गुच्छांमध्ये विभाजित करते जे वेगळे केले जाऊ शकतात.

या पद्धतींसाठी मोठ्या पायाभूत सुविधांची देखील आवश्यकता असते आणि मोठ्या प्रमाणात गाळ तयार होतो, एक प्रकारचा गाळ सारखा कचरा ज्याची हाताळणी आणि विल्हेवाट लावली पाहिजे. इलेक्ट्रोकेमिकल उपचारासारख्या इतर प्रक्रियांचा आर्थिक आणि पर्यावरणीय खर्च जास्त असतो.

शोषण एक प्रभावी पर्याय प्रदान करते जे ऑपरेट करण्यास सोपे आहे, विस्तृत लागू आहे आणि दूषित घटकांच्या कमी सांद्रतेवर देखील प्रभावी राहते. या पद्धतीमध्ये, विशेष तयार केलेल्या पृष्ठभागाच्या दिशेने लक्ष्य धातूंच्या आत्मीयतेवर लक्ष केंद्रित केले जाते. त्यामुळे, त्यात अत्यंत निवडक फिल्टरप्रमाणे ९०-९९% दूषित पदार्थ काढून टाकण्याची क्षमता आहे! शोषण आधारित पद्धतींचा वापर करून, दुय्यम दूषित पदार्थांची निर्मिती टाळता येऊ शकते आणि सामग्री पुन्हा सक्रिय केली जाऊ शकते आणि पुनर्वापरासाठी पुन्हा वापरली जाऊ शकते. या क्षेत्रात, धातू पकडण्यासाठी आणि पुनर्प्राप्त करण्यासाठी त्यांच्या असाधारण डिझाइन लवचिकतेमुळे एमओएफचे विशेष महत्त्व आहे.

प्रयोगशाळेपासून वास्तविक जगापर्यंत

औद्योगिक द्रव सांडपाणी, जे उत्पादन, खाणकाम आणि रासायनिक प्रक्रिया सुविधांमधून पाण्याच्या शरीरात सोडले जाणारे टाकाऊ पदार्थ आहेत, त्यामध्ये केवळ एकच नाही तर अनेक धातू तसेच कीटकनाशके, डिटर्जंट्स आणि सेंद्रिय प्रदूषक यांसारखे इतर प्रदूषक असतात. प्रोटोकॉल एका पद्धतीचे वर्णन करते ज्याचा वापर एमओएफचा वापर शोषक म्हणून केला जाऊ शकतो आणि नियंत्रित परिस्थितीत धातू पुनर्प्राप्त करण्यासाठी आणि काढण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

प्रोटोकॉलमध्ये जटिल वास्तविक-जगातील परिस्थितींमध्ये चाचणी समाविष्ट असते. उदाहरणार्थ, क्षारीय (pH ~ 8.5), गढूळ आणि विरघळलेल्या घन अशुद्धता जास्त असलेले सांडपाणी वापरून काढणे आणि पुनर्प्राप्तीचे मूल्यांकन केले गेले. कृत्रिम समुद्रातील पाणी आणि ई-कचऱ्यापासून मिळालेल्या नमुन्यांमध्येही या पद्धतीची चाचणी घेण्यात आली. या अभ्यासात विकसित केलेला कार्यप्रवाह समान शोषक आणि इतर प्रदूषकांवर लागू केला जाऊ शकतो.

ध्रुव मेनन (BTech, IITGN) म्हणाले, “माझ्यासाठी, सर्वात मनोरंजक बाब म्हणजे आमच्या प्रोटोकॉलमधील MOF ने लक्षणीय शोषण क्षमता दर्शविली. ते पुढे म्हणाले, “प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की तांबे-आधारित MOF च्या एक ग्रॅममध्ये सुमारे अर्धा ग्रॅम शिसे (490 mg/g), आणि सुमारे पाच ग्रॅम कॅडमियम (264 mg/g) आणि मँगनीज (226 mg/g) असू शकते. दुर्मिळ-पृथ्वी घटकांसाठी, ते सुमारे एक तृतीयांश ग्रॅम प्रति ग्रॅम 1 m/3mg/3mg/3ymg/3ymg. यात य्ट्रियम, 335 mg/g dysprosium, 337 mg/g europium आणि 345 mg/g युरोपियम असू शकते.

टिकाऊपणाच्या दिशेने

प्रो. सुपार्ब मिश्रा यांनी स्पष्ट केल्याप्रमाणे, “एकाच वेळी अनेक पर्यावरणीय आव्हानांना तोंड देऊ शकतील अशा पध्दतींची गरज आहे. आमचे लक्ष पर्यावरणीय उपाय अनुप्रयोगांमध्ये वापरण्यासाठी MOFs च्या कार्यक्षमतेवर अभियांत्रिकी करण्यावर होते. तथापि, हे समजून घेणे महत्त्वाचे आहे की नियंत्रित बॅच प्रयोग जटिल सांडपाण्यांमधील वर्तनाचा पूर्णपणे अंदाज लावू शकत नाहीत. घटक, जीवन-सायकल, मोठ्या प्रमाणात जीवनमान यांसारखे घटक. मूल्यांकन, आणि नियामक चाचणीचा विचार करणे आवश्यक आहे,” डॉ. मिश्रा IITGN मधील साहित्य अभियांत्रिकी विभागातील जिग्नाबेन पटेल चेअर प्रोफेसर आणि बायो नॅनो मटेरिअल्स ग्रुपचे प्रमुख अन्वेषक आहेत.

या अभ्यासात सामील असलेल्या इतर टीम सदस्यांमध्ये प्रथमेश भदाणे (पीएचडी, IITGN; पोस्टडॉक्टरल फेलो, IIT बॉम्बे), प्रिया महतो (डॉक्टरल विद्यार्थी, IITGN), प्रतीक गोयल (पीएचडी, IITGN), डॉ. आइसोल्ट लिंच (प्राध्यापक, भूगोल विद्यालय, पृथ्वी आणि पर्यावरण विज्ञान, चॅरोपॅनिस्ट स्कूल ऑफ भूगोल), डॉ. फेलो, बर्मिंगहॅम विद्यापीठ).

हे संशोधन भारत सरकारच्या क्रिटिकल मिनरल रिसायकलिंग इन्सेंटिव्ह स्कीमच्या अनुषंगाने आहे, जो राष्ट्रीय गंभीर खनिज मिशनचा एक भाग आहे, ज्यात ई-कचरा आणि बॅटरी कचऱ्याच्या वाढत्या प्रमाणासह, दुय्यम स्त्रोतांपासून गंभीर खनिजे वेगळे आणि तयार करण्यासाठी स्थानिक पुनर्वापर क्षमता विकसित करणे आहे. IIT गांधीनगर हे IIT (ISM) धनबाद येथे आयोजित नॅशनल क्रिटिकल मिनरल्स मिशनवरील सेंटर ऑफ एक्सलन्समध्ये भागीदार आहे. हे निष्कर्ष यूके-इंडिया टेक्नॉलॉजी सिक्युरिटी इनिशिएटिव्हशी सुसंगत आहेत, ज्यामध्ये कचऱ्याच्या प्रवाहातून गंभीर खनिजांचे शाश्वत उत्खनन आणि पुनर्प्राप्तीसाठी सहकार्य समाविष्ट आहे. ते युनायटेड नेशन्स सस्टेनेबल डेव्हलपमेंट गोल्स (SDGs) 6, 9 आणि 12 सह देखील संरेखित करतात, जे स्वच्छ पाणी आणि स्वच्छता, उद्योग आणि नवकल्पना आणि जबाबदार वापर आणि उत्पादन यावर लक्ष केंद्रित करतात.