راهکاری نوین برای بازیافت پسماندهای نیروگاهی

پژوهشگران دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، به تکنیکی نوین برای بازیابی فلزات از پسماندهای نیروگاهی دست یافتند.

به گزارش قطره دانشگاه تهران، در پژوهشی که به سرپرستی دکتر فرشته رشچی، عضو هیئت علمی دانشکده متالورژی و مواد دانشکدگان فنی دانشگاه تهران انجام شده، روشی نوین و سازگار با محیط زیست برای بازیافت غبار نیروگاهی معرفی شده است.

دکتر رشچی در توضیح اهمیت بازیافت پسماند نیروگاهی اظهار داشت: «از سوزاندن سوخت فسیلی در نیروگاه‌ها، به خصوص محصولات نفتی سنگین، پسماند جامدی با ترکیبات آلی و معدنی پیچیده به وجود می‌آید که غبار نیروگاهی (Fly Ash) نام دارد. تخمین زده شده که به ازای سوزاندن هر هزار لیتر نفت سنگین در نیروگاه‌ها، 2.5 تا 3 کیلوگرم غبار تولید می‌شود که به دلیل داشتن ذرات بسیار ریز و همچنین ترکیبات فلزی قابل حل در آب، یکی از منابع اصلی آلودگی محیط زیست است. غبارات نیروگاهی به سادگی با باد جابه‌جا می‌شوند و یا در تماس با آب در آن حل شده و به آب، خاک و یا حتی آب شیرین زیرزمینی نفوذ می‌کنند.»

استاد دانشکدگان فنی افزود: «از سوی دیگر، وانادیوم و نیکل که در غبار نیروگاهی یافت می‌شوند، در صنایع مختلفی مانند ساخت آلیاژها، کاتالیزورها و باتری‌ها کاربرد دارند و بازیافت آن‌ها می‌تواند اهمیت اقتصادی داشته باشد. در بسیاری از موارد، غلظت فلزات استراتژیکی مانند نیکل و وانادیم در غبار نیروگاهی، از غلظت آنها در منابع معدنی این فلزات به مراتب بالاتر است. این امر جذابیت اقتصادی بازیافت غبار نیروگاهی را دوچندان می‌کند.»

این متخصص استخراج فلزات، درباره فعالیت‌های جاری پژوهشگران دانشگاه تهران در این زمینه گفت: «گروه پژوهشی بازیافت مواد در دانشکده متالورژی و مواد دانشکدگان فنی، نزدیک به یک دهه است که درباره روش‌های بازیافت غبارات نیروگاهی پژوهش می‌کند. نتیجه تحقیقات تازه این گروه در آزمایشگاه بازیافت مواد دانشکدگان فنی نشان می‌دهد که به‌کارگیری امواج مایکروویو، سرعت فرایند بازیافت را تا چند ده برابر بیشتر می‌کند.»

وی توضیح داد: «در این پژوهش، لیچینگ (leaching) غبارات چند نیروگاه با استفاده از حلال‌های آلی تحت شرایط مایکروویو مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس ارزیابی چرخه حیات (LCA ) و بررسی‌های محیط زیستی، آشکار شد که استفاده از انرژی مایکروویو، زمان فرایند و در نتیجه میزان مصرف انرژی و اثرات محیط زیستی فرایند را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد. در واقع تابش مایکروویو ترک‌ها و شکاف‌هایی در ساختار خاکستر ایجاد می‌کند که به فرایند انحلال سرعت می‌بخشد. این روش، موانع سینتیکی را برطرف کرده و به بازیابی فلزات با بازدهی بالاتر و در زمان کوتاه‌تر کمک می‌کند. به عنوان مثال، انحلال وانادیم در اگزالیک اسید بدون استفاده از مایکروویو به حدود چهار ساعت زمان نیاز داشت، در حالی که با کمک مایکروویو این زمان به تنها 5 دقیقه کاهش یافت.»

عضو هیئت علمی دانشکده متالورژی و مواد درباره یافته‌های این مطالعه توضیح داد: «این پژوهش نشان داد که روش انحلال به کمک مایکروویو با استفاده از اگزالیک اسید یک راهکار مؤثر، سریع و سازگار با محیط زیست برای مدیریت پسماند غبار نیروگاهی است که نه تنها به بهبود استخراج فلزات ارزشمند کمک می‌کند، بلکه اثرات منفی کمتری بر محیط زیست دارد. در نتیجه، می‌توان از این فناوری به‌عنوان راهکاری پایدار برای کاهش آلودگی ناشی از غبار نیروگاهی و بازیابی منابع معدنی ارزشمند بهره برد.»

دکتر رشچی در پایان خاطرنشان کرد: «این یافته‌ها می‌تواند به توسعه روش‌های پایدار بازیافت مواد از پسماندها منجر شود و برای صنایع مختلف، کاربردی و اثرگذار باشد.»

نتایج تحقیقات تازه گروه پژوهشی بازیافت مواد که به سرپرستی دکتر رشچی و همکاری امیرحسین حمیدی، یاسمن سعیدبسطامی، سینا شکیبانیا، علیرضا محمودی، هلنا نوری‌زاده و برخی دیگر از دانشجویان مقاطع ارشد و دکتری دانشگاه تهران، همچنین دکتر احسان وحیدی، دانش‌آموخته دانشگاه تهران و استاد دانشگاه نوادا انجام شده، در قالب مقاله در نشریات متعدد منتشر شده و از طریق پیوندهای زیر یافتنی است:

Fly ash treatment via conventional and microwave-assisted organic acid leaching: kinetics and life cycle assessment

Microwave irradiation for the recovery enhancement of fly ash components: Thermodynamic and kinetic aspects

Valorization of fly ash by nickel ferrite and vanadium oxide recovery through pyro-hydrometallurgical processes: Technical and environmental assessment

Characterization and Ethanol-Sensing Behavior of Nanostructured Vanadium Pentoxide Recovered from Oil Fly Ash

Recovery of vanadium from spent refinery catalysts: optimizing the process and analyzing the environmental impact