কাওয়ানিশ, জাপান, ১৫ নভেম্বর, ২০২২ /পিআরনিউজওয়্যার/ — বিশ্বের জনসংখ্যা বৃদ্ধির কারণে সৃষ্ট জলবায়ু পরিবর্তন, সম্পদ হ্রাস, প্রজাতি বিলুপ্তি, প্লাস্টিক দূষণ এবং বন উজাড়ের মতো পরিবেশগত সমস্যাগুলো আরও গুরুতর হয়ে উঠছে।
কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO2) একটি গ্রিনহাউস গ্যাস এবং জলবায়ু পরিবর্তনের অন্যতম প্রধান কারণ। এই প্রেক্ষাপটে, “কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ (কার্বন ডাইঅক্সাইডের আলোক-বিজারণ)” নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উদ্ভিদের মতোই কার্বন ডাইঅক্সাইড, জল এবং সৌরশক্তি থেকে জ্বালানি ও রাসায়নিক পদার্থের জন্য জৈব কাঁচামাল উৎপাদন করা যায়। একই সাথে, এটি CO2 নির্গমন হ্রাস করে, যা শক্তি এবং রাসায়নিক উৎপাদনের জন্য কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহৃত হয়। তাই, কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণকে অন্যতম উন্নত সবুজ প্রযুক্তি হিসেবে গণ্য করা হয়।
MOF (মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক) হলো অজৈব ধাতু এবং জৈব লিঙ্কারের গুচ্ছ দ্বারা গঠিত অতি-ছিদ্রযুক্ত পদার্থ। এদেরকে ন্যানো পরিসরে আণবিক স্তরে নিয়ন্ত্রণ করা যায় এবং এদের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল অনেক বেশি। এই বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, MOF গ্যাস সংরক্ষণ, পৃথকীকরণ, ধাতু শোষণ, অনুঘটক, ঔষধ সরবরাহ, জল পরিশোধন, সেন্সর, ইলেকট্রোড, ফিল্টার ইত্যাদিতে প্রয়োগ করা যেতে পারে। সম্প্রতি দেখা গেছে যে MOF-এর CO2 শোষণ করার ক্ষমতা রয়েছে, যা CO2 ফোটোরিডাকশন বা কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে জৈব পদার্থ উৎপাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে।
অন্যদিকে, কোয়ান্টাম ডট হলো অতি ক্ষুদ্র পদার্থ (০.৫–৯ ন্যানোমিটার) যার আলোকীয় বৈশিষ্ট্য কোয়ান্টাম রসায়ন এবং কোয়ান্টাম বলবিদ্যার নিয়ম মেনে চলে। এদেরকে “কৃত্রিম পরমাণু বা কৃত্রিম অণু” বলা হয়, কারণ প্রতিটি কোয়ান্টাম ডট মাত্র কয়েকটি থেকে হাজার হাজার পরমাণু বা অণু দ্বারা গঠিত। এই আকারের পরিসরে, কোয়ান্টাম কনফাইনমেন্ট এফেক্ট নামে পরিচিত একটি ভৌত ​​ঘটনার কারণে ইলেকট্রনের শক্তিস্তরগুলো আর অবিচ্ছিন্ন থাকে না এবং বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। এক্ষেত্রে, নির্গত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কোয়ান্টাম ডটের আকারের উপর নির্ভর করবে। এই কোয়ান্টাম ডটগুলো তাদের উচ্চ আলো শোষণ ক্ষমতা, একাধিক এক্সাইটন তৈরি করার ক্ষমতা এবং বৃহৎ পৃষ্ঠতলের কারণে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণেও প্রয়োগ করা যেতে পারে।
গ্রিন সায়েন্স অ্যালায়েন্স MOF এবং কোয়ান্টাম ডট উভয়ই সংশ্লেষণ করেছে। পূর্বে, তারা কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের জন্য একটি বিশেষ অনুঘটক হিসেবে ফর্মিক অ্যাসিড উৎপাদনে সফলভাবে MOF-কোয়ান্টাম ডট যৌগ ব্যবহার করেছে। তবে, এই অনুঘটকগুলো গুঁড়ো আকারে থাকে এবং প্রতিটি প্রক্রিয়ায় পরিস্রাবণের মাধ্যমে এই অনুঘটকের গুঁড়ো সংগ্রহ করতে হয়। তাই, বাস্তব শিল্পক্ষেত্রে এর প্রয়োগ কঠিন, কারণ এই প্রক্রিয়াগুলো অবিচ্ছিন্ন নয়।
এর জবাবে, গ্রিন সায়েন্স অ্যালায়েন্স কোং লিমিটেডের জনাব কাজিনো তেৎসুরো, জনাব ইওয়াবায়াশি হিরোহিসা এবং ডঃ মোরি রিয়োহেই তাদের প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই বিশেষ কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ অনুঘটকগুলোকে একটি সস্তা টেক্সটাইল কাপড়ের উপর স্থির করেন এবং একটি নতুন ফর্মিক অ্যাসিড প্ল্যান্ট চালু করেন। এই প্রক্রিয়াটি ব্যবহারিক শিল্প প্রয়োগের জন্য অবিচ্ছিন্নভাবে চালানো যেতে পারে। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ বিক্রিয়া সম্পন্ন হওয়ার পর, ফর্মিক অ্যাসিডযুক্ত জল বের করে নিষ্কাশন করা যায় এবং তারপর কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ পুনরায় শুরু করার জন্য পাত্রে নতুন বিশুদ্ধ জল যোগ করা যেতে পারে।
ফর্মিক অ্যাসিড হাইড্রোজেন জ্বালানির বিকল্প হতে পারে। বিশ্বব্যাপী হাইড্রোজেন-ভিত্তিক সমাজ ব্যবস্থা গ্রহণে বাধার অন্যতম প্রধান কারণ হলো, মহাবিশ্বের ক্ষুদ্রতম পরমাণু হাইড্রোজেন সংরক্ষণ করা কঠিন এবং হাইড্রোজেনের একটি ভালোভাবে সীল করা আধার নির্মাণ করা অত্যন্ত ব্যয়বহুল হবে। এছাড়াও, হাইড্রোজেন গ্যাস বিস্ফোরক হতে পারে এবং নিরাপত্তার ঝুঁকি তৈরি করতে পারে। ফর্মিক অ্যাসিড জ্বালানি হিসেবে সংরক্ষণ করা অনেক সহজ, কারণ এটি তরল। প্রয়োজনে, ফর্মিক অ্যাসিড বিক্রিয়ায় অনুঘটক হিসেবে কাজ করে ঘটনাস্থলেই হাইড্রোজেন উৎপাদন করতে পারে। এছাড়াও, ফর্মিক অ্যাসিড বিভিন্ন রাসায়নিকের কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
যদিও বর্তমানে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের কার্যকারিতা এখনও খুব কম, তবুও গ্রিন সায়েন্স অ্যালায়েন্স এর কার্যকারিতা বাড়াতে এবং সত্যিকারের ফলিত কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ প্রবর্তন করতে সংগ্রাম চালিয়ে যাবে।