दुर्लभ मृदाएँ वास्तव में कितनी दुर्लभ हैं?

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दुर्लभ मृदा तत्व, 17 धातुओं का एक समूह, पृथ्वी की पपड़ी में अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, लेकिन उनका निष्कर्षण अत्यंत कठिन है।

नियोडिमियम, दुर्लभ मृदा तत्वों में से एक है जिसका खनन अत्यंत कठिन है। फोटो: आरएचजे/गेटी — नियोडिमियम, दुर्लभ मृदा तत्वों में से एक है जिसका खनन अत्यंत कठिन है। फोटो: *आरएचजे/गेटी*

दुर्लभ मृदा तत्वों में कई उपयोगी गुण होते हैं जो उन्हें ऊर्जा और प्रौद्योगिकी उद्योगों में बहुत लोकप्रिय बनाते हैं। इस समूह में 17 धातुएँ शामिल हैं, जिनमें आवर्त सारणी में सबसे नीचे स्थित 15 धात्विक तत्व, और 2 तत्व यिट्रियम और स्कैंडियम शामिल हैं।

इनमें से सबसे मूल्यवान तत्व नियोडिमियम, प्रेजोडिमियम, टेरबियम और डिस्प्रोसियम हैं, जो शक्तिशाली लघु चुम्बकों की तरह काम करते हैं और स्मार्टफ़ोन, इलेक्ट्रिक कार बैटरियों और पवन टर्बाइन जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक प्रमुख घटक हैं। हालाँकि, इन आधुनिक आवश्यकताओं का उत्पादन करने वाली कंपनियों और सरकारों के लिए दुर्लभ मृदा तत्वों की सीमित आपूर्ति एक बड़ी चिंता का विषय है।

दुर्लभ मृदाएँ वास्तव में इतनी दुर्लभ नहीं हैं। विभिन्न तत्वों की क्रिस्टलीय प्रचुरता (पृथ्वी की पपड़ी में उनकी औसत प्रचुरता) पर किए गए यूएसजीएस अध्ययन के अनुसार, अधिकांश दुर्लभ मृदाएँ लगभग उतनी ही मात्रा में पाई जाती हैं जितनी सामान्य धातुएँ जैसे तांबा और जस्ता। वर्जीनिया टेक के प्रोफ़ेसर आरोन नोबल कहते हैं, "ये निश्चित रूप से चाँदी, सोना और प्लैटिनम जैसी धातुओं जितनी दुर्लभ नहीं हैं।"

लेकिन प्राकृतिक स्रोतों से इन्हें निकालना बेहद मुश्किल है। वेस्ट वर्जीनिया वाटर रिसर्च इंस्टीट्यूट के निदेशक पॉल ज़िमकिविक्ज़ कहते हैं, "समस्या यह है कि ये एक जगह पर केंद्रित नहीं हैं। पूरे अमेरिका में हर किलोग्राम शेल में लगभग 300 मिलीग्राम रेयर अर्थ होते हैं।"

सामान्यतः, धातुएँ पृथ्वी की पपड़ी में विभिन्न भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं, जैसे लावा प्रवाह, जलतापीय गतिविधि और पर्वत निर्माण के कारण जमा होती हैं। हालाँकि, दुर्लभ मृदा तत्वों के असामान्य रासायनिक गुणों के कारण, ये विशेष परिस्थितियों में अक्सर एक साथ जमा नहीं होते। दुर्लभ मृदा तत्वों के अंश पूरे ग्रह में बिखरे हुए हैं, जिससे उनका निष्कर्षण अप्रभावी हो जाता है।

कभी-कभी, अम्लीय भूमिगत वातावरण कुछ स्थानों पर दुर्लभ मृदा तत्वों की मात्रा को थोड़ा बढ़ा सकता है। लेकिन इन स्थानों का पता लगाना तो बस पहली चुनौती है।

प्रकृति में, धातुएँ अयस्कों नामक मिश्रण के रूप में पाई जाती हैं, जिनमें धातु के अणु अन्य अधातुओं (प्रति-आयन) से मज़बूत आयनिक बंधों द्वारा बंधे होते हैं। शुद्ध धातुएँ प्राप्त करने के लिए, लोगों को इन बंधों को तोड़ना पड़ता है और अधातुओं को अलग करना पड़ता है। इस कार्य की कठिनाई उस धातु और अधातु पर निर्भर करती है जिससे वे बंधी हैं।

"तांबा अयस्क आमतौर पर सल्फाइड (सल्फर और अन्य तत्वों से बने रसायन) के रूप में आता है। आप अयस्क को उस बिंदु तक गर्म करते हैं जहाँ सल्फाइड गैस के रूप में निकल जाता है और शुद्ध तांबा रिएक्टर की तली में गिर जाता है। यह निष्कर्षण की एक बहुत ही आसान प्रक्रिया है। कुछ अन्य प्रकारों, जैसे आयरन ऑक्साइड, को धातु मुक्त करने के लिए योजकों की आवश्यकता होती है। लेकिन दुर्लभ मृदाओं को अलग करना कहीं अधिक जटिल है," ज़िमकिविक्ज़ बताते हैं।

दुर्लभ मृदा धातुओं में तीन धनात्मक आवेश होते हैं और ये फॉस्फेट काउंटरआयनों के साथ अत्यंत प्रबल आयनिक बंध बनाते हैं, जिनमें से प्रत्येक में तीन ऋणात्मक आवेश होते हैं। इसलिए, निष्कर्षण प्रक्रिया में धनात्मक धातु और ऋणात्मक फॉस्फेट के बीच के अत्यंत प्रबल बंध को तोड़ना आवश्यक है।

नोबल ने कहा, "दुर्लभ मृदा अयस्क रासायनिक रूप से बहुत स्थिर खनिज होते हैं, और इन्हें तोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा और रासायनिक शक्ति की आवश्यकता होती है। आमतौर पर, इस प्रक्रिया के लिए अत्यंत कम पीएच, कठोर परिस्थितियों और अत्यंत उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, क्योंकि अयस्क में बंध अविश्वसनीय रूप से मजबूत होते हैं।"

शुद्ध तत्वों को अलग करने में आने वाली कठिनाई के कारण इन्हें "दुर्लभ मृदा" नाम दिया गया है। कुछ विशेषज्ञ वर्तमान आपूर्ति पर दबाव कम करने के लिए औद्योगिक कचरे और पुराने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से इन मूल्यवान धातुओं के पुनर्चक्रण और निष्कर्षण के नए तरीकों पर शोध कर रहे हैं। वे नए यौगिकों में दुर्लभ मृदा के अद्वितीय चुंबकीय और इलेक्ट्रॉनिक गुणों को पुनः निर्मित करने का भी प्रयास कर रहे हैं, इस उम्मीद में कि ये अधिक सुलभ विकल्प बनेंगे। हालाँकि, बढ़ती माँग के बावजूद, वर्तमान में दुर्लभ मृदा का कोई व्यवहार्य विकल्प नहीं है।

थू थाओ ( लाइव साइंस के अनुसार)

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