Recycled construction and demolition waste as remineralizers: a sustainable use in the regeneration of degraded soils

हर साल, दुनिया में इमारतों के निर्माण और उन्हें गिराने से दस अरब टन से अधिक कचरा उत्पन्न होता है। अकेले ब्राजील में, यह मलबा लगभग एक सौ मिलियन टन है, जो टूटी हुई ईंटों, कंक्रीट और मोर्टार का एक विशाल ढेर है जो अक्सर लैंडफिल में चला जाता है। हालांकि इस सामग्री का एक बड़ा हिस्सा कुचला जाता है और सड़क के आधार या नए निर्माण के लिए पुन: उपयोग किया जाता है, लेकिन एक अलग संभावना उभरी है: क्या इस मलबे का उपयोग पृथ्वी को स्वयं ठीक करने के लिए किया जा सकता है? यह विचार एक सरल अवलोकन पर आधारित है। कई मिट्टियाँ, विशेष रूप से उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में, बारिश और खेती के कारण घिस गई हैं, जिससे वे आवश्यक खनिज खो चुकी हैं जिन्हें पौधों के बढ़ने के लिए आवश्यकता होती है। इसे ठीक करने के लिए, किसान कभी-कभी "रीमिनरलाइज़र" (पुनः खनिज बनाने वाले पदार्थ) मिलाते हैं—पाउडर किए गए पत्थर जो कैल्शियम, पोटेशियम और आयरन जैसे पोषक तत्वों को धीरे-धीरे वापस जमीन में छोड़ देते हैं। ये सामग्रियां फसलों के लिए एक धीमी गति से रिलीज होने वाले भोजन के स्रोत के रूप में कार्य करती हैं, जो सिंथेटिक उर्वरकों के भारी खर्च और पर्यावरणीय पदचिह्न के बिना मिट्टी की प्राकृतिक उर्वरता को बहाल करने में मदद करती हैं। शोधकर्ताओं ने जो प्रश्न पूछा था वह यह था कि क्या हमारे शहरों के अवशेष इसी उद्देश्य के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, जिससे कचरे की समस्या को कृषि के समाधान में बदला जा सके।

यह जानने के लिए, साओ पाउलो विश्वविद्यालय और फेडरल यूनिवर्सिटी ऑफ कैटालो के वैज्ञानिकों की एक टीम ने ब्राजील के चार अलग-अलग शहरों: अराकुआरा, पिरासिकाबा, रिबेराओ प्रेटो और कैटालो से पुनर्चक्रित निर्माण और विध्वंस कचरे के नमूने एकत्र किए। उन्होंने केवल अनुमान नहीं लगाया कि मलबे के ढेरों के भीतर क्या है; उन्होंने 'न्यूट्रॉन एक्टिवेशन एनालिसिस' नामक तकनीक का उपयोग करके सामग्री का सटीक रासायनिक परीक्षण किया। इस प्रक्रिया में, नमूनों पर न्यूक्लियर रिसर्च रिएक्टर में न्यूट्रॉन की बौछार की जाती है, जिससे सामग्री के भीतर के परमाणु अस्थायी रूप से रेडियोधर्मी हो जाते हैं। जैसे ही ये परमाणु वापस अपनी स्थिति में आते हैं, उनके द्वारा उत्सर्जित विशिष्ट ऊर्जा को मापकर, वैज्ञानिक सटीक रूप से पहचान सकते थे कि कौन से तत्व मौजूद थे और उनकी मात्रा कितनी थी। इस पद्धति ने उन्हें बाईस अलग-अलग रासायनिक तत्वों का पता लगाने की अनुमति दी, जो सामान्य पोषक तत्वों से लेकर दुर्लभ मृदा धातुओं तक विस्तृत थे, जिससे प्रत्येक स्थान के कचरे का एक पूर्ण रासायनिक फिंगरप्रिंट प्राप्त हुआ।

परिणामों से पता चला कि कचरे की संरचना एक समान नहीं थी। जबकि सभी नमूनों में पौधों के जीवन के लिए आवश्यक तत्व जैसे लोहा, कैल्शियम और पोटेशियम शामिल थे, विशिष्ट मिश्रण इस बात पर निर्भर करता था कि सामग्री कहाँ से आई है। उदाहरण के लिए, कैटालो शहर के नमूने अन्य तीन शहरों की तुलना में कैल्शियम और पोटेशियम के साथ-साथ कई दुर्लभ मृदा तत्वों के उल्लेखनीय रूप से उच्च स्तर के साथ सामने आए। यहाँ तक कि एक ही शहर के भीतर भी, विभिन्न ढेरों से निकले कचरे में स्पष्ट अंतर थे। यह परिवर्तनशीलता बताती है कि पुनर्चक्रित निर्माण कचरे की रासायनिक संरचना स्थानीय भूविज्ञान और उस क्षेत्र में उपयोग की जाने वाली विशिष्ट इमारतों और सामग्रियों से गहराई से जुड़ी हुई है। शोधकर्ताओं ने पाया कि कुछ स्थानों पर कैल्शियम लगभग पांच प्रतिशत वजन और लोहा लगभग छह प्रतिशत वजन तक पहुँचते हुए, कैल्शियम और लोहा सबसे प्रचुर तत्व थे, जबकि पोटेशियम का स्तर विभिन्न स्थलों में काफी उतार-चढ़ाव भरा था।

सुरक्षा एक प्राथमिक चिंता थी, क्योंकि कृषि भूमि पर कचरा लगाने के लिए यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि जहरीले पदार्थ खाद्य आपूर्ति को दूषित न करें। अध्ययन ने भारी धातुओं और अन्य हानिकारक तत्वों की जाँच की जो ब्राजील के कानून द्वारा विनियमित हैं, जैसे आर्सेनिक और कैडमियम। विश्लेषण ने दिखाया कि इन जहरीले तत्वों का स्तर कानूनी सीमाओं से बहुत नीचे था, जो यह संकेत देता है कि सामग्री विषाक्तता के दृष्टिकोण से सुरक्षित है। हालाँकि, अध्ययन ने व्यापक उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण बाधा पर भी प्रकाश डाला। आधिकारिक तौर पर मिट्टी के पुन: खनिज बनाने वाले पदार्थ के रूप में वर्गीकृत होने के लिए, सामग्री को उन विशिष्ट न्यूनतम सीमाओं को पूरा करना होगा जो यह प्रदान करती है कि कुल पौधों के पोषक तत्व कितने हैं। जबकि कैटालो से प्राप्त कचरे ने इन आवश्यकताओं को पूरा किया, अन्य तीन शहरों के नमूने, विशेष रूप से कैल्शियम और पोटेशियम ऑक्साइड की संयुक्त सामग्री के मामले में, पीछे रह गए। इसका अर्थ यह है कि हालांकि सामग्री सुरक्षित है, लेकिन यह स्वतः ही एक उर्वरक नहीं है; इसकी प्रभावशीलता पूरी तरह से इसके विशिष्ट रासायनिक नुस्खे पर निर्भर करती है।

शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि पुनर्चक्रित निर्माण कचरा निम्नीकृत मिट्टी को पुनर्जीवित करने के उपकरण के रूप में वास्तविक क्षमता रखता है, लेकिन इसे एक एकल, समान उत्पाद के रूप में नहीं माना जा सकता है। चार शहरों में पाई गई रासायनिक विविधता इस तथ्य को सिद्ध करती है कि एक स्थान से प्राप्त मलब का एक बैच मिट्टी के लिए एक उत्कृष्ट संशोधन हो सकता है, जबकि कुछ मील दूर से प्राप्त एक बैच में उपयोगी होने के लिए पर्याप्त पोषक तत्व नहीं हो सकते हैं। यह निष्कर्ष कृषि में ऐसे पदार्थों को लागू करने से पहले सावधानीपूर्वक परीक्षण और चयन की आवश्यकता पर जोर देता है। एक व्यापक समाधान के बजाय, अध्ययन सुझाव देता है कि कृषि में निर्माण कचरे के उपयोग का भविष्य प्रत्येक स्थानीय आपूर्ति के अद्वितीय रासायनिक हस्ताक्षर को समझने में निहित है। सही प्रकार की पुनर्चक्रित सामग्री को सही मिट्टी के साथ मिलाकर, शहरी कचरे के चक्र को पूरा करते हुए हमें खिलाने वाली भूमि को ठीक करना संभव हो सकता है।