Evaluating Potentials of Coal-gangue-derived Building Materials Utilization in China: based on GCAM with Multi-dimensional Corrections
यह अध्ययन एक बहु-आयामी GCAM ढांचे का उपयोग करता है जो यह प्रकट करता है कि निर्माण सामग्री में चीन के कोयला गैंग (coal gangue) का उपयोग संरचनात्मक रूप से 100 Mt/वर्ष पर सीमित है, जो यह दर्शाता है कि क्षमता सीमाओं को पार करने और वर्तमान निर्माण-सामग्री-प्रथम दृष्टिकोण की तुलना में अधिक पर्यावरणीय लाभ प्राप्त करने के लिए बिजली उत्पादन और माइन बैकफिल (mine backfill) की ओर स्थानांतरित होने वाली एक प्रांत-विभेदित, विविध रणनीति आवश्यक है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
हर साल, चीन की कोयला खदानें कोयला गैंग (coal gangue) के रूप में भारी मात्रा में चट्टानी कचरा पैदा करती हैं। यह सामग्री, जो दशकों में अरबों टन तक जमा हो जाती है, ऊर्जा निकालने की प्रक्रिया का एक उपोत्पाद है। लंबे समय तक, इसका मानक समाधान इस चट्टान को कुचलकर ईंटों, सीमेंट और अन्य निर्माण सामग्रियों में बदलना रहा है। इसके पीछे का तर्क तर्कसंगत लग रहा था: निर्माण परियोजनाएं भारी मात्रा में सामग्री का उपभोग करती हैं, और नए संसाधनों को खोदने के बजाय इस कचरे का उपयोग करना पर्यावरण और अर्थव्यवस्था दोनों के लिए फायदेमंद है। हालांकि, यह दृष्टिकोण इस धारणा पर आधारित है कि यह कचरा आसानी से उन निर्माण स्थलों तक पहुँच सकता है जहाँ इसकी आवश्यकता है, और वह चट्टान स्वयं हर काम के लिए पर्याप्त अच्छी है। जैसे-जैसे देश एक हरित भविष्य की ओर बढ़ रहा है और कोयले का उत्पादन कम हो रहा है, मौजूदा कचरे के पहाड़ों का क्या किया जाए, यह प्रश्न अत्यंत महत्वपूर्ण हो गया है। चुनौती न केवल चट्टान के उपयोग खोजने की है, बल्कि यह समझने की भी है कि कौन सा उपयोग कहाँ तर्कसंगत है, और क्या सभी कचरे को ईंटों में बदलने की पुरानी रणनीति वास्तव में राष्ट्रीय स्तर पर काम कर सकती है।
बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक परिष्कृत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके इस लंबे समय से चली आ रही धारणा का परीक्षण करने का निर्णय लिया, जो यह सिम्युलेट (simulate) करता है कि पूरी अर्थव्यवस्था में ऊर्जा और सामग्रियां कैसे चलती हैं। उन्होंने एक विस्तृत ढांचा तैयार किया जो एक साथ चार अलग-अलग दृष्टिकोणों से समस्या को देखता है: चट्टान की गुणवत्ता, इसे तय करने की दूरी, इसे ले जाने और संसाधित करने की पूर्ण पर्यावरणीय लागत, और समय के साथ तकनीक में होने वाला सुधार। सभी कोयला गैंग को एक समान मानने के बजाय, उन्होंने इसे वास्तव में इसमें मौजूद तत्वों के आधार पर विभिन्न श्रेणियों में विभाजित किया। इसमें से कुछ कार्बन से भरपूर था और बिजली बनाने के लिए बेहतर था; कुछ में एल्युमीनियम की मात्रा अधिक थी और मूल्यवान धातुओं को निकालने के लिए इसे संसाधित किया जा सकता था; और शेष साधारण चट्टान थी जो निर्माण कार्य के लिए उपयुक्त थी। उन्होंने यह भी मानचित्रित किया कि कचरा वास्तव में कहाँ उत्पन्न हो रहा है और निर्माण बाजार कहाँ स्थित हैं, और सैकड़ों मील की लंबी दूरी तक भारी चट्टानों को ले जाने की लागत की गणना की।
इस सिमुलेशन के परिणामों ने एक ऐसी सीमा को उजागर किया जिसे अब तक अनदेखा किया गया था। शोधकर्ताओं ने पाया कि कोयला गैंग का उपयोग मुख्य रूप से निर्माण सामग्री के रूप में करने की रणनीति सालाना लगभग 10 करोड़ टन पर संरचनात्मक रूप से सीमित है। यह सीमा तकनीक की कमी या निर्माण परियोजनाओं की कमी के कारण नहीं है, बल्कि भूगोल और भौतिकी के कारण है। अधिकांश कचरा उत्तर-पश्चिम के अंतर्देशीय प्रांतों से आता है, जबकि सबसे बड़े निर्माण बाजार दूर स्थित पूर्वी और दक्षिणी तटों पर स्थित हैं। भारी, कम मूल्य वाली निर्माण सामग्री को इतनी लंबी दूरी तक ले जाने की लागत स्वयं सामग्री के मूल्य से कहीं अधिक हो जाती है। कई मामलों में, परिवहन लागत उत्पाद की कीमत से तीन से पांच गुना अधिक होगी, जिससे यह परियोजना आर्थिक रूप से असंभव हो जाएगी। इसके अलावा, अध्ययन ने दिखाया कि निर्माण क्षेत्र संतृप्ति (saturation) के बिंदु पर पहुँच रहा है, जिसका अर्थ है कि यह कचरे की विशाल मात्रा को अवशोषित नहीं कर सकता, विशेष रूप रूप से जब उस कचरे को फ्लाई ऐश और स्टील स्लैग जैसे अन्य औद्योगिक उपोत्पादों के साथ प्रतिस्पर्धा करनी पड़ती है।
जब शोधकर्ताओं ने अपने मॉडल को इन स्थानिक वास्तविकताओं के अनुसार समायोजित किया, तो उन्होंने पाया कि कचरे का एक बड़ा हिस्सा निर्माण सामग्री के रूप में बिल्कुल भी उपयोग नहीं किया जा सकता है। एक परिदृश्य में, इस स्थानिक बेमेल (spatial mismatch) ने निर्माण सामग्री के उपयोग की क्षमता को एक तिहाई से अधिक कम कर दिया। हालांकि, अध्ययन यहाँ समाप्त नहीं हुआ। कचरे को उसकी गुणवत्ता के आधार पर अन्य मार्गों की ओर पुनर्निर्देशित करके, टीम ने खोई हुई क्षमता का एक महत्वपूर्ण हिस्सा वापस पाने का तरीका खोज निकाला। उच्च-कार्बन वाली चट्टान को बिजली उत्पन्न करने के लिए पावर प्लांटों में भेजा गया, और उच्च-एल्युमीनियम वाली चट्टान को धातुओं के निष्कर्षण के लिए संसाधित किया गया। इस बदलाव ने प्रणाली को उस 6 करोड़ टन कचरे का उपयोग करने की अनुमति दी जो अन्यथा उपयोग करने में असंभव होता। जब उन्होंने यह देखने के लिए फिर से गणना की कि क्या यह नया आवंटन परिवहन की और अधिक समस्याएं पैदा करता है, तो उन्होंने पाया कि प्रणाली और भी अधिक रिकवरी कर सकती है, और अंततः एक संचयी पुनरनिर्देशन (cumulative redirection) प्राप्त किया जो प्रारंभिक हानि से अधिक था। इस प्रक्रिया ने दिखाया कि एक विविध दृष्टिकोण, जो अलग-अलग प्रकार की चट्टानों के लिए अलग-अलग तरीकों का उपयोग करता है, सभी कचरे को एक ही निर्माण सामग्री के मार्ग में जबरन डालने की तुलना में कहीं अधिक प्रभावी है।
शोधकर्ताओं ने इन विभिन्न विकल्पों के पर्यावरणीय प्रभाव का भी अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि केवल इस बात को गिनना कि कितनी नई सामग्री को कचरे द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, पर्याप्त नहीं है। जब उन्होंने भारी चट्टानों को लंबी दूरी तक ले जाने से होने वाले उत्सर्जन और एल्युमीनियम-समृद्ध चट्टान को संसाधित करने के लिए आवश्यक रसायनों को शामिल किया, तो कुल जलवायु लाभ पिछले अनुमानों की तुलना में काफी कम पाया गया। वास्तव में, शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड में कमी लगभग 20 प्रतिशत कम थी, जैसा कि केवल मूल संसाधनों के विस्थापन को देखते हुए गणना की जाती। यह इस बात पर प्रकाश डालता है कि कचरे को बहुत दूर ले जाना या ऊर्जा-गहन रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करना पर्यावरणीय लाभ का एक बड़ा हिस्सा खत्म कर सकता है। अध्ययन ने यह परीक्षण किया कि क्या सरकारी नीतियां, जैसे कि कार्बन टैक्स या सब्सिडी, प्रणाली को अधिक कचरे का उपयोग करने के लिए मजबूर कर सकती हैं। परिणामों ने दिखाया कि हालांकि ये वित्तीय उपकरण आंकड़ों को थोड़ा बहुत प्रभावित कर सकते हैं, लेकिन वे भौतिक और भौगोलिक सीमाओं को नहीं तोड़ सकते। सब्सिडी को उनके द्वारा प्रदान किए गए जलवायु लाभ के अनुपात में बहुत महंगा पाया गया, जबकि कार्बन मूल्य निर्धारण (carbon pricing) ने उपयोग में केवल मामूली वृद्धि की।
अंततः, अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि सभी कोयला गैंग के लिए निर्माण सामग्री को प्राथमिकता देने की पुरानी रणनीति अब राष्ट्रीय स्तर पर व्यवहार्य नहीं है। समाधान एक अनुकूलित दृष्टिकोण में निहित है जहाँ प्रत्येक प्रांत अपने स्थानीय परिस्थितियों के अनुकूल कचरे का उपयोग करे। उन क्षेत्रों में जो निर्माण स्थलों के करीब हैं, ईंटें बनाना अभी भी एक अच्छा विकल्प है। उच्च-कार्बन वाले क्षेत्रों में, बिजली के लिए चट्टान को जलाना एक तार्किक विकल्प है। एल्युमीनियम-समृद्ध चट्टान वाले क्षेत्रों में, निष्कर्षण ही आगे का रास्ता है, बशर्ते कि उत्सर्जन को कम करने के लिए स्वच्छ रासायनिक विधियों को विकसित किया जाए। खनन किए गए खाली स्थानों को भरने और परिदृश्य को बहाल करने के लिए भी कचरे का उपयोग करने की भूमिका है, एक ऐसी विधि जो लंबी दूरी के परिवहन को पूरी तरह से टाल देती है। शोध का सुझाव है कि नीति के माध्यम से अकेले निर्माण सामग्री क्षेत्र में अधिक कचरे को धकेलने का प्रयास करना प्रतिकूल है। इसके बजाय, एक लचीली, बहु-पथ प्रणाली जो भूगोल की सीमाओं और चट्टान की विशिष्ट विशेषताओं का सम्मान करती है, चीन के कोयला गैंग के विशाल भंडार के प्रबंधन का सबसे यथार्थवादी और पर्यावरणीय रूप से सुदृढ़ तरीका प्रदान करती है।
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