ग्राफीन के इस तेज़ विकास से जुड़े पर्यावरणीय जोखिम – उत्पादन प्रक्रिया में होने वाला प्रदूषण

हालाँकि, ग्राफीन सामग्री से जुड़ी पर्यावरणीय चिंताओं पर लगभग कोई ध्यान ही नहीं दिया जा रहा है, लेकिन ग्राफीन के औद्योगिक उत्पादन की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाली पर्यावरणीय समस्याएँ अब सामने आ रही हैं। क्या ग्राफीन का बड़े पैमाने पर उत्पादन पर्यावरण को प्रभावित करेगा? पीछे रह जाने वाले प्रदूषण को कैसे हटाया जाए? – “ये वे मुद्दे हैं जिन पर हम एक साथ चर्चा करते हैं।” ”शियामेन कैना ग्राफीन टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड के परिचालन निदेशक फांग चोंगचिंग ने कहा। चर्चा के परिणामों में बहुत अधिक मतभेद रहे। जियांगसु प्रांत के चांगझोउ शहर में स्थित **वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थान ‘जियानन ग्राफीन रिसर्च इंस्टीट्यूट’ के मानद अध्यक्ष फेंग गुआनपिंग का मानना है कि ग्राफीन उद्योग, हरित एवं पर्यावरण-अनुकूल उद्योग है। लेकिन कुछ गुमनाम उद्योग विशेषज्ञों की राय एक अन्य चरम पर है; उनका मानना है कि कुछ ग्राफीन उत्पादन करने वाली कंपनियाँ “वास्तव में पर्यावरणीय मूल्यांकन में सफल ही नहीं हो पातीं”。 वर्तमान में, औद्योगिक क्षेत्र में ग्राफीन उत्पादन हेतु रासायनिक वाष्प अवक्षेपण विधि (CVD) एवं ऑक्सीकरण-अपचयन विधियों का उपयोग अधिक किया जा रहा है; हालाँकि ये प्रक्रियाएँ अभी पूरी तरह विकसित नहीं हुई हैं। रासायनिक वाष्प अवक्षेपण विधि में, मीथेन जैसी कार्बन युक्त गैसों का उपयोग किया जाता है; उच्च तापमान पर, कार्बन परमाणु धातुओं की सतह पर एक-एक करके व्यवस्थित हो जाते हैं, जिससे वर्ग मीटर में मापे जाने वाली ग्राफीन झिल्लियाँ बनती हैं। उद्योग जगत में आम तौर पर यह माना जाता है कि इस तरीके से उत्पादन करने से पर्यावरण पर कोई बोझ नहीं पड़ता। पर्यावरणीय जोखिम मुख्य रूप से ऑक्सीकरण-अपचयन विधि में ही मौजूद होता है। इस तैयारी विधि में, ग्रेफाइट को मजबूत अम्ल के साथ प्रतिक्रिया दिलाकर ऑक्सीडाइज्ड ग्रेफाइट बनाया जाता है; इसके बाद इसे विघटित करके ग्रेफीन ऑक्साइड तैयार किया जाता है। अंत में, रिड्यूसेंट मिलाकर ग्रेफीन पाउडर प्राप्त किया जाता है। ऑक्सीकरण-अपचयन विधि में बड़ी मात्रा में पानी एवं सल्फ्यूरिक एसिड की आवश्यकता होती है; साथ ही इससे बड़ी मात्रा में अम्लीय अपशिष्ट जल एवं अपशिष्ट एस उत्पादित ग्राफीन पाउडर में आमतौर पर कई परतों में कार्बन परमाणु होते हैं; इसलिए, वास्तविक एक-परतीय ग्राफीन की तुलना में इसके गुणों में कमी आ जाती है। देश में आखिर कितनी ग्राफीन उत्पादन करने वाली कंपनियाँ हैं, इसका कोई विश्वसनीय आंकड़ा उपलब्ध नहीं है। कुछ कंपनियाँ अपनी उत्पादन क्षमता एवं उत्पादन विधियों को भी बाहरी लोगों से छिपाती हैं। गठबंधन के महासचिव ली यीचुन के अनुमान के अनुसार, वर्तमान में ऐसी 3 कंपनियाँ हैं जो ग्राफीन फिल्मों का बड़े पैमाने पर उत्पादन कर रही हैं। वहीं, ग्राफीन पाउडर का बड़े पैमाने पर उत्पादन करने वाली 5 कंपनियाँ हैं; डोंगगुआन में 1 कंपनी ग्राफीन स्लरी का बड़े पैमाने पर उत्पादन कर रही है। इसके अलावा, दो-तीन दर्जन कंपनियों ने ग्राफीन उत्पादन हेतु प्रायोगिक सुविधाएँ भी स्थापित की हैं। ग्राफीन पाउडर उत्पादन करने वाली कंपनियों में से अधिकांश, ऑक्सीकरण-अपचयन विधि का ही उपयोग करती हैं। “एक्सपैंडेड ग्रेफाइट बनाने हेतु, प्रति टन ग्रेफाइट में दो टन सल्फ्यूरिक एसिड मिलाया जाता है; यह भी पर्यावरण के लिए अगर आप फिर से यही तरीका (ऑक्सीकरण-अपचयन विधि) इस्तेमाल करेंगे, तो क्या यह पर्यावरण को और अधिक प्रदूष ”होंगना (डोंगगुआन) न्यू मटेरियल्स टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड, ग्राफीन स्लरी का उत्पादन करती है, कंपनी के अध्यक्ष ली ची ने कहा। इस कंपनी की विनिर्माण प्रक्रिया उपरोक्त दोनों प्रक्रियाओं से अलग है; “यह व्यावसायिक गोपनीयता का विषय है, इसे बताया नहीं जा सकता।” हालाँकि, वास्तविक प्रदूषण इतना गंभीर नहीं है। कंपनियों की कुल संख्या कम होने एवं उत्पादन क्षमता कम होने के अलावा, एक और कारण यह है कि अधिकांश कंपनियाँ हर दिन काम नहीं करतीं। ली यीचुन का कहना है कि वर्तमान में ग्राफीन के अनुप्रयोग उसके उत्पादन एवं उद्योगीय विकास की गति के साथ तालमेल नहीं बिठा पा रहे हैं, जिससे ग्राफीन के उत्पादन एवं उद्योगीय विक “(कई कंपनियाँ) तो बस उत्पादन लाइनें ही स्थापित करती हैं; एक बार उत्पादन किया जाता है, और जब नीचे के स्तर पर ग्राहक मिल जाते हैं, तब ही फिर से उत्पादन किया जाता है। ” हालाँकि, एक बार जब इसका अनुप्रयोग संभव हो जाए, तो ग्राफीन उद्योग का विकास तेजी से हो सकता है। 29 अक्टूबर, 2015 को आयोजित “चीनी अंतर्राष्ट्रीय ग्रेफीन नवाचार सम्मेलन” में, उद्योग एवं सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय के कच्चे माल उद्योग विभाग के निदेशक झोउ चांगयी ने बताया कि ग्रेफीन सहित नए सामग्री उद्योगों के विकास हेतु “13वीं पंचवर्षीय योजना” जल्द ही जारी की जाएगी। “इस साल ग्राफीन के औद्योगिक उपयोग की शुरुआत है; अनुमान है कि इस साल इसकी बिक्री पाँच करोड़ रुपये होगी, जबकि अगले साल यह आंकड़ा कम से कम कई दस करोड़ रुपये तक हो ”ली यीचुन ने कहा, “डोंगगुआन होंगना के मामले में, पिछले साल वहाँ सिर्फ सौ टन क्षमता वाली ही प्रसंस्करण लाइन थी, जबकि इस साल वहाँ दस हजार टन क्षमता वाली लाइन है। ऐसी लाइनों को तैयार करने में ”

प्रदूषण नियंत्रण पर कुल लागत का 10% खर्च होता है। “अन्य ग्राफीन उत्पादक कंपनियों का आकार अभी इतना बड़ा नहीं है; इसलिए उन्हें ऐसी तत्काल आवश्यकता महसूस नहीं हो रही है।” हम तो इतने परेशान हो जाते हैं कि अगर वह (खतरनाक कचरा संसाधन करने वाली कंपनी) एक दिन भी कचरा लेने न आए, तो हमें छत से कूदने का मन करने लगत ” 8 ऐसे 5 मीटर ऊँचे रिएक्शन टैंकों के सामने खड़े होकर, भारी मशीनों की गर्जना की आवाज़ के बीच, चांगझोउ सिक्स्थ एलिमेंट मटेरियल्स टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड (जिसे संक्षेप में “सिक्स्थ एलिमेंट” कहा जाता है) के प्रबंधक लुओ होंगझोंग चिंतित दिख रहे थे। छठा तत्व, उन कुछ ऐसी कंपनियों में से एक है, जो हर दिन काम करती हैं। सौ टन की वार्षिक उत्पादन क्षमता है, अर्थात् प्रतिदिन औसतन तीन सौ किलोग्राम से अधिक उत्पादन होता है। लुओ होंगझोंग के अनुसार, घरेलू स्तर पर ऑक्सीकरण-अपचयन विधि से ग्राफीन पाउडर उत्पन्न करने वाली कंपनियों में यह कंपनी सबसे आगे है। ऑक्सीकरण-अपचयन विधि से ग्राफीन उत्पादन में पानी एवं अम्ल की आवश्यकता होती है; यह इस क्षेत्र में सर्वमान्य तथ्य है। लेकिन विभिन्न कारखानों में उत्पादन प्रक्रियाएँ अलग-अलग होती हैं, इसलिए विशिष्ट अनुपात भी अलग-अलग हो लुओ होंगझोंग ने छठे तत्व से संबंधित आंकड़ों की गणना की: ग्राफीन का एक टन उत्पादन करने हेतु 40 से 50 टन सल्फ्यूरिक एसिड, एवं 120 से 150 टन ताज़ा पानी की आवश्यकता होती है। उर्वरक उत्पादन के उस उद्योग में, जहाँ सल्फ्यूरिक एसिड की खपत सबसे अधिक होती है, प्रति टन फॉस्फेट उर्वरक बनाने हेतु लगभग 360 किलोग्राम सल्फ्यूरिक एसिड की आवश्यकता होती है। चीनी जल संसाधन एवं हाइड्रोइलेक्ट्रिक अनुसंधान संस्थान द्वारा 2015 में प्रकाशित “हमारे देश में अधिक जल-खपत वाले औद्योगिक क्षेत्रों में जल-उपयोग की दक्षता का मूल्यांकन” नामक रिपोर्ट के अनुसार, 2011 में चीनी तेल उद्योग में प्रति टन उत्पाद बनाने हेतु 1.1-7.3 टन जल की आवश्यकता थी। केवल अशुद्धियों को हटाने की प्रक्रिया में ही, एक टन ग्राफीन उत्पन्न करने हेतु लगभग 30 टन पानी की आवश्यकता होती है। लुओ होंगझोंग के अनुसार, जब 2013 में छठा तत्व बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जाने लगा, तो एक टन ग्राफीन को धोने हेतु 50-60 टन पानी की आवश्यकता होती थी। लेकिन अब 1:30 का पानी-उपयोग-अनुपात, प्रक्रिया में सुधार का परिणाम है। उसके लिए और भी परेशानी की बात यह है कि अपशिष्ट एसिड को संसाधित करने में बहुत अधिक लागत आती है अभिकारक के रूप में कम से कम 1:40 के अनुपात में सल्फ्यूरिक एसिड को अभिक्रिया टैंक में मिलाया जाता है। अभिक्रिया पूरी होने के बाद, सांद्रता कम होने के कारण अपशिष्ट एसिड की मात्रा लगभग दोगुनी हो जाती है। संबंधित नियमों के अनुसार, इन अपशिष्ट अम्लों को ऐसी कंपनियों को ही सौंपा जाना चाहिए, जिनके पास खतरनाक अपशिष्टों के निपटान हेतु आवश्यक योग्यत “एक टन सल्फ्यूरिक एसिड की कीमत खरीदते समय केवल 500 रुपये है; लेकिन जब यह दो टन अपशिष्ट एसिड में बदल जाता है, तो इसे संसाधित करने वाली कंपनी मुझसे 800 रुपये लेती है। मैंने इस पर 1300 रुपये खर्च किए, यह राशि काफी अधिक है। ”लुओ होंगझोंग को बहुत दबाव महसूस हो रहा है। लुओ होंगझोंग ने ‘साउथर्न वीकेंड’ के पत्रकारों को बताया कि वर्तमान में कारखाने में उत्पादन से उत्पन्न होने वाले अपशिष्टों के निपटान हेतु आने वाली लागत, कुल लागत का 10% है। “अन्य रासायनिक उद्यमों का हिस्सा 1% होना ही बहुत बड़ी बात है। वर्तमान में एक टन ग्राफीन बनाने की लागत दो से तीन मिलियन है; हमारे विचार से यह अभी भी बहुत अधिक है। ” अमेरिका के मोंटक्लेयर स्टेट यूनिवर्सिटी के रसायन विभाग के असिस्टेंट प्रोफेसर होउ शिफेंग ने शानडोंग के जिनिंग शहर में एक कारखाना स्थापित किया है; वहाँ भी ऑक्सीकरण-अपचयन विधि का उपयोग करके ग्राफीन उत्पादित किया जाता है। वर्तमान में इस कारखाने की वार्षिक उत्पादन क्षमता 2 टन है, जबकि 30 टन उत्पादन क्षमता वाली एक और उत्पादन लाइन का निर्माण हाल ही में पूरा हुआ है। उन्होंने कहा कि कारखाने में तीनों प्रकार के अपशिष्टों के निपटान हेतु आने वाली लागत, कुल लागत का 10% से “थोड़ी अधिक” हो सकती है। उसकी फैक्ट्री में, एक टन ग्राफीन बनाने पर बीस-तीस टन अपशिष्ट अम्ल उत्पन्न होता है। “यह दबाव काफी अधिक है। ईमानदारी से कहूँ तो, यह वाकई में एक बड़ी समस्या है।

अगर इसके बारे में न बताया जाए, तो पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभावों के बारे में कुछ पता ही नहीं चलेगा। इसलिए, विकास करते समय पर्यावरण की रक्षा करना ही आवश्यक है।

यह देखकर मुझे 10 साल पहले का पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन याद आ गया।

कानून-व्यवस्था + नैतिकता + जिम्मेदारी = स्वच्छ उत्पादन

पिछले कुछ वर्षों में हमेशा ही ऐसे ही तरीके अपनाए गए, जिनमें पर्यावरण की कोई परवाह ही नहीं की गई। फिल्म से होने वाला लाभ, बाकी चीजों को छोड़कर, अब तो बेहतर होना चाहिए। अपनी संतानों को भी परेशानी में डालना उचित नहीं है।

वर्तमान में **“तेज़ गति से काम करने”** की नीति को देखते हुए, ऐसा लगता है कि अगला लक्ष्य पॉलीसिलिकॉन ही होगा।

यह मुझे पिछले कुछ वर्षों में फोटोवोल्टिक उद्योग की याद दिलाता है! वास्तव में, वर्तमान में सबसे अच्छी ग्राफीन पाउडर तैयार करने की विधि “ठोस-चरण इंसर्शन” है; इस विधि में ग्राफीन की सतह को किसी तीव्र अम्ल/क्षार द्वारा नष्ट नहीं किया जाता। ग्राफीन में कोई विशेष फंक्शनल ग्रुप भी नहीं होता। अनुप्रयोगों के लिए, ग्राफीन को संशोधित करने में हर कोई स्वतंत्र रूप से भाग ले सकता है! आपसी संवाद हेतु स्वागत है। वीचैट आईडी: six_river