ओतकाम करणार्‍या लघु आणि मध्यम कारखान्यातील ग्रीन सॅंडचा पुनर्वापर करण्यासाठी अत्यंत प्रभावी पर्याय संशोधकांनी विकसित केला आहे.
नळांपासून ते वाहनातील गेयरबॉक्स पर्यन्त, आपल्या दैनंदिन वापरातील वस्तूंपैकी सुमारे ७०% वस्तू "सॅंड कास्टिंग" नावाच्या ओतकाम पद्धतीने कारखान्यात निर्माण केल्या जातात. यासाठी सुमारे ८०% वाळू आणि सुमारे १०% चिकणमाती ह्याचे मिश्रण करून तयार केलेल्या 'ग्रीन सॅंड' च्या साच्यात वितळलेले धातू ओतले जातात. यावेळेस तापमान १५०० डिग्री सेल्सियस पर्यंत वर जाते व या तापमानाला वाळूच्या कणांवर चिकणमातीचा एक थर निर्माण होतो. अशी वाळू परत ओतकामासाठी वापरता येत नाही. प्रदूषण करू शकणारी ही वाळू तशीच टाकून देणे योग्य नाही. योग्य पद्धतीने वाळूची विल्हेवाट लावायचा खर्च लघु ओतकाम कारखान्यांच्या दृष्टीने खूप असतो. यावर एक उपाय भारतीय तंत्रज्ञान संस्था, मुंबई येथील संशोधकांकडे अाहे. त्यांनी ग्रीन सॅंडचा पुनर्वापर करण्याची प्रभावी आणि वाजवी पद्धत प्रस्तावित केली आहे.
ग्रीन सॅंडचा पुनर्वापर करण्याच्या विद्यमान पद्धती एका तासात अनेक टन वाळूवर प्रक्रिया करू शकतात, पण या पद्धती अत्यंत महाग असतात. भारतातील ४६०० ओतकाम कारखान्यांपैकी सुमारे ८०% कारखाने लघु आणि मध्यम आकाराचे आहेत व त्यांना प्रतिदिन सुमारे फक्त १००० किलो वाळू वर प्रक्रिया करावी लागते, त्यामुळे त्यांना विद्यमान पुनर्वापर पद्धती परवडत नाहीत. ग्रीन सॅंड पाण्यात किंवा कचर्‍यात फेकून देणे हाच पर्याय त्यांच्याकडे उरतो. पण वापरलेल्या ग्रीन सॅंडमध्ये शिसे आणि टिन ह्यासारखे जड धातू असतात, जे जमिनीत व पाण्यात शोषले जाऊन प्रदूषण होते. म्हणून ग्रीन सॅंड फेकण्यावर कायद्याने निर्बंध आहेत. एकीकडे वापरलेल्या वाळूची विल्हेवाट कशी लावावी का प्रश्न असताना, दुसरीकडे अनेक राज्यात वाळू खणण्यावर बंदी आणल्यामुळे नवीन वाळू विकत घेणे पण खर्चिक असते. त्यामुळे ग्रीन सॅंडचा पुनर्वापर करणे हा आकर्षक पर्याय ठरतो.
ह्या अभ्यासाचे प्रमुख शास्त्रज्ञ, भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई येथील प्राध्यापक संजय महाजनी आणि त्यांच्या सहकार्‍यांनी ग्रीन सॅंड पुन्हा वापरता येण्याजोगी करता येण्यासाठी खर्चिक अश्या उष्णता-प्रक्रिया पद्धती ऐवजी यांत्रिकी पद्धती प्रस्तावित केल्या आहेत. संशोधकांनी "अब्रेशन अँड सिव्हिंग युनिट" हे घर्षण आणि चाळणे ह्या संकल्पनांवर चालणारे यंत्र वापरुन वाळूच्या कणांवरील चिकणमाती काढण्यासाठी एक वाजवी आणि कार्यक्षम पद्धत विकसित केली आहे.
ग्रीन सॅंडचा पुनर्वापर करता येण्यासाठी त्यावरील चिकणमातीचा थर काढणे अनिवार्य असते. हा थर काढण्यासाठी संशोधकांनी तीन यांत्रिक पद्धतींची चाचणी केली. पहिल्या पद्धतीत एका उभ्या नळीत वाळू ठेवून त्यात ऊच्च दाबाने हवा सोडली, जेणेकरून वाळूचे कण एकमेकांवर घासले जावेत. दुसर्‍या पद्धतीत उभ्या नळीच्या ऐवजी आडवी नळी वापरली. असे केल्याने वाळूचे कण नळीच्या भिंतींवर पण आपटले गेले. तिसर्‍या पद्धतीत घर्षण वाढवण्यासाठी वाळूत छोट्या आकाराची वजने टाकून ती एका हलणार्‍या चाळणी वर ठेवली ज्यामुळे चिकणमाती वेगळी करणे सोपे झाले. त्यांनी तिन्ही पद्धतीसाठी लागणारा खर्च, आणि न निघालेल्या चिकणमातीचे प्रमाण मोजले.
संशोधकांना आढळून आले की घर्षण आणि चाळणे पद्धत सर्वोत्तम ठरली. प्राध्यापक महाजनी ह्यांनी दोन टप्प्यांची पद्धत सुचवली, ज्यात पहिल्या टप्प्यात वाळूचे कण 'अगेट'च्या छोट्या खड्यांवर घासले जातात आणि दुसर्‍या टप्प्यात चिकणमाती चाळली जाते. वाळूच्या कणांवरील चिकणमातीचा थर निघेल पण वाळूचे कण अजून बारीक होऊ नयेत अशा वजनाचे अगेटचे खडे त्यांनी निवडले. सुमारे ४० ग्राम वजनाचे खडे योग्य असतात असे संशोधकांना आढळले. दुसर्‍या टप्प्यात ५० मायक्रॉन (मानवी केसांच्या जाडीचे) आकाराची छिद्र असलेली जाळी लावलेले गोल फिरणारे पिंप वापरले. ह्या टप्प्यात वाळूचे कण एकमेकांवर घासले जातात ज्यामुळे कणांवरील चिकणमातीचा थर निघून जातो. वाळूच्या कणांपेक्षा चिकणमातीचे कण लहान असल्यामुळे ते चाळणीतून चाळले जातात आणि राहिलेली वाळू परत ओतकामासाठी वापरण्या योग्य होते.
काही वेळा ग्रीन सॅंडमध्ये आर्द्रतेचे प्रमाण अधिक असले तर घासले जाऊन सुद्धा चिकणमातीचा थर नीट निघत नाही. म्हणून प्रक्रिया करण्यापूर्वी वाळूतील आर्द्रता कमी करण्यासाठी एक हीटर आणि ब्लोअर प्रणाली वापरून वाळूवर गरम हवा फवारली जाते. पिंप फिरवण्याची गती, अगेट खड्यांचा आकार आणि वजन, वाळूतील आर्द्रता आणि तापमान ह्या सर्व घटकांचा परिणाम वरील प्रणाली वापरून वाळूवरील चिकणमाती किती प्रभावीपणे काढता येईल यावर होतो.
ही प्रस्तावित पद्धत खरंच किती कार्यक्षम आणि वाजवी आहे? संशोधकांनी गणित केले की दोन टप्प्याची प्रस्तावित पद्धत वापरल्यास खरच रु ५५० प्रति टन आला व २.२% चिकणमाती उरली. ह्याच्या तुलनेत उभ्या नळीच्या पद्धतीत व आडव्या नळीच्या पद्धतीत अनुक्रमे रु २७०० प्रति टन आणि रु ५६०० प्रति टन एवढा खर्च आला आणि ४.४% आणि २.२% एवढी चिकणमाती उरली. इतर दोन पद्धतींच्या तुलनेत प्रस्तावित दोन टप्प्यांची पद्धत बसवण्यासाठी खर्च अधिक येत असला तरीही नवीन प्रक्रिया वापरण्याची किंमत कमी आहे. नव्याने वाळू विकत घ्यायची झाल्यास ती सुमारे रु ३२०० प्रति टन किंमतीला मिळते. म्हणजेच, ही पद्धत वापरल्यास नवीन वाळू विकत घेण्याच्या तुलनेत सुमारे ८३% बचत होते.
संशोधकांनी प्रति तास १०० किलो ग्रीन सॅंडवर प्रक्रिया करणार्‍या यंत्राचा नमुना बनवला आहे. लोकांचा त्याला चांगला प्रतिसाद आहे. आतापर्यन्त मिळालेल्या यशाबद्दल बोलताना प्राध्यापक महाजनी म्हणाले, "शासकीय तंत्रनिकेतन महाविद्यालय, कोल्हापूर, महाराष्ट्र इथे आम्ही दोन टप्प्याचे यंत्र बसवले आहे. कोल्हापूर क्षेत्रात ओतकामाचे अनेक कारखाने आहेत. आम्ही अशा छोट्या कारखान्यातून वाळू एकत्र करून त्यावर प्रक्रिया करतो. आतापर्यन्त दिसलेले परिणाम समाधानकारक आहे. स्थानिक लोकांनी आमच्या कामाचे कौतुक केले आहे आणि प्रक्रिया केलेली वाळू वापरणे सुरू केले आहे."
'जर्नल ऑफ मटेरियल्स प्रॉसेसिंग टेक्नॉलॉजी' ह्यात प्रकाशित झालेला वरील अभ्यास लघु आणि मध्यम ओतकाम कारखान्याच्या मालकांसाठी अत्यंत उपयोगी आहे. ह्या शोधामुळे त्यांना पर्यावरण कायद्यांचे पालन करणे, आणि वाजवी किंमतीत वापरलेली वाळू परत वापरता येणे शक्य होईल. संशोधक आता ह्या पद्धतीत सुधारणा करण्याचा प्रयत्न करत आहेत.
प्राध्यापक महाजनी भविष्यातील योजनेबद्दल सांगताना म्हणतात, "उष्णता-प्रक्रिया आणि यांत्रिक पद्धती एकत्रित वापरणारे यंत्र विकसित करण्याचा प्रयत्न आम्ही करत आहोत. उष्णतेचा व्यय कमीत कमी व्हावा म्हणजे प्रक्रियेची किंमत कमी होईल असा प्रयत्न आम्ही करत आहोत."