একটি বহুল বিতরণযোগ্য মাটি খনিজ, α-আয়রন-(III) অক্সিহাইড্রোক্সাইড, কার্বন ডাই অক্সাইডকে ফর্মিক অ্যাসিডে আলোক হ্রাসের জন্য একটি পুনর্ব্যবহারযোগ্য অনুঘটক হিসাবে পাওয়া গেছে। কৃতিত্ব: অধ্যাপক কাজুহিকো মায়েদা
বায়ুমণ্ডলে ক্রমবর্ধমান CO2 মাত্রা মোকাবেলায় ফর্মিক অ্যাসিড (HCOOH) এর মতো পরিবহনযোগ্য জ্বালানিতে CO2 এর আলোক হ্রাস একটি ভালো উপায়। এই কাজে সহায়তা করার জন্য, টোকিও ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির একটি গবেষণা দল একটি সহজলভ্য লোহা-ভিত্তিক খনিজ নির্বাচন করে এবং এটিকে একটি অ্যালুমিনা সাপোর্টে লোড করে একটি অনুঘটক তৈরি করে যা দক্ষতার সাথে CO2 কে HCOOH-তে রূপান্তর করতে পারে, প্রায় 90% নির্বাচনীতা!
বৈদ্যুতিক যানবাহন অনেক মানুষের কাছে একটি আকর্ষণীয় বিকল্প, এবং এর মূল কারণ হল এগুলিতে কার্বন নির্গমন হয় না। তবে অনেকের কাছে একটি বড় অসুবিধা হল এর রেঞ্জের অভাব এবং দীর্ঘ চার্জিং সময়। এখানেই পেট্রোলের মতো তরল জ্বালানির একটি বড় সুবিধা রয়েছে। তাদের উচ্চ শক্তি ঘনত্বের অর্থ দীর্ঘ রেঞ্জ এবং দ্রুত রিফুয়েলিং।
পেট্রোল বা ডিজেল থেকে ভিন্ন তরল জ্বালানিতে পরিবর্তন করলে কার্বন নির্গমন বন্ধ করা যায় এবং তরল জ্বালানির সুবিধা বজায় রাখা যায়। উদাহরণস্বরূপ, একটি জ্বালানি কোষে, ফর্মিক অ্যাসিড জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গত করার সময় একটি ইঞ্জিনকে শক্তি দিতে পারে। তবে, যদি বায়ুমণ্ডলীয় CO2 কে HCOOH এ হ্রাস করে ফর্মিক অ্যাসিড উৎপন্ন করা হয়, তাহলে একমাত্র নেট আউটপুট হল জল।
আমাদের বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের মাত্রা বৃদ্ধি এবং বিশ্ব উষ্ণায়নে এর অবদান এখন সাধারণ খবর। গবেষকরা সমস্যাটির বিভিন্ন পদ্ধতি নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করার সাথে সাথে একটি কার্যকর সমাধান বেরিয়ে এসেছে - বায়ুমণ্ডলে অতিরিক্ত কার্বন ডাই অক্সাইডকে শক্তি সমৃদ্ধ রাসায়নিকে রূপান্তর করা।
সূর্যালোকে CO2 এর আলোক হ্রাসের মাধ্যমে ফর্মিক অ্যাসিড (HCOOH) এর মতো জ্বালানি উৎপাদন সম্প্রতি অনেকের দৃষ্টি আকর্ষণ করেছে কারণ এই প্রক্রিয়াটির দ্বিগুণ সুবিধা রয়েছে: এটি অতিরিক্ত CO2 নির্গমন হ্রাস করে এবং বর্তমানে আমরা যে শক্তির ঘাটতির মুখোমুখি হচ্ছি তা কমাতেও সাহায্য করে। উচ্চ শক্তি ঘনত্বের হাইড্রোজেনের জন্য একটি চমৎকার বাহক হিসাবে, HCOOH দহনের মাধ্যমে শক্তি সরবরাহ করতে পারে এবং উপজাত হিসাবে কেবল জল ছেড়ে দিতে পারে।
এই লাভজনক সমাধানকে বাস্তবে রূপ দেওয়ার জন্য, বিজ্ঞানীরা আলোক-ক্যাটাল্যাটিক সিস্টেম তৈরি করেছেন যা সূর্যালোকের সাহায্যে কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস করে। এই সিস্টেমে একটি আলো-শোষণকারী সাবস্ট্রেট (অর্থাৎ, একটি আলোক-সংবেদনশীল) এবং একটি অনুঘটক রয়েছে যা CO2 কে HCOOH-তে হ্রাস করার জন্য প্রয়োজনীয় একাধিক ইলেকট্রন স্থানান্তর সক্ষম করে। এবং এইভাবে উপযুক্ত এবং দক্ষ অনুঘটক অনুসন্ধান শুরু হয়!
সাধারণভাবে ব্যবহৃত যৌগিক ইনফোগ্রাফিক্স ব্যবহার করে কার্বন ডাই অক্সাইডের আলোক-অনুঘটক হ্রাস। কৃতিত্ব: অধ্যাপক কাজুহিকো মায়েদা
তাদের দক্ষতা এবং সম্ভাব্য পুনর্ব্যবহারযোগ্যতার কারণে, কঠিন অনুঘটকগুলিকে এই কাজের জন্য সেরা প্রার্থী হিসাবে বিবেচনা করা হয় এবং বছরের পর বছর ধরে, অনেক কোবাল্ট, ম্যাঙ্গানিজ, নিকেল এবং লোহা-ভিত্তিক ধাতু-জৈব কাঠামোর (MOFs) অনুঘটক ক্ষমতা অন্বেষণ করা হয়েছে, যার মধ্যে অন্যান্য ধাতুর তুলনায় পরবর্তীটির কিছু সুবিধা রয়েছে। যাইহোক, এখনও পর্যন্ত রিপোর্ট করা বেশিরভাগ লোহা-ভিত্তিক অনুঘটক শুধুমাত্র প্রধান পণ্য হিসাবে কার্বন মনোক্সাইড তৈরি করে, HCOOH নয়।
তবে, টোকিও ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির (টোকিও টেক) গবেষকদের একটি দল অধ্যাপক কাজুহিকো মায়েদার নেতৃত্বে এই সমস্যাটি দ্রুত সমাধান করে। রাসায়নিক জার্নাল অ্যাঞ্জেওয়ান্ডে চেমিতে প্রকাশিত একটি সাম্প্রতিক গবেষণায়, দলটি α-আয়রন(III) অক্সিহাইড্রোক্সাইড (α-FeO​OH; জিওথাইট) ব্যবহার করে একটি অ্যালুমিনা (Al2O3)-সমর্থিত লোহা-ভিত্তিক অনুঘটক প্রদর্শন করেছে। উপন্যাস α-FeO​OH/Al2O3 অনুঘটকটি চমৎকার CO2 থেকে HCOOH রূপান্তর কর্মক্ষমতা এবং চমৎকার পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা প্রদর্শন করে। অনুঘটকের পছন্দ সম্পর্কে জিজ্ঞাসা করা হলে, অধ্যাপক মায়েদা বলেন: "আমরা CO2 ফটোরিডাকশন সিস্টেমে অনুঘটক হিসাবে আরও প্রচুর উপাদান অন্বেষণ করতে চাই। আমাদের একটি কঠিন অনুঘটক প্রয়োজন যা সক্রিয়, পুনর্ব্যবহারযোগ্য, অ-বিষাক্ত এবং সস্তা। এই কারণেই আমরা আমাদের পরীক্ষার জন্য গোয়েথাইটের মতো ব্যাপকভাবে বিতরণ করা মাটির খনিজগুলি বেছে নিয়েছি।"
দলটি তাদের অনুঘটক সংশ্লেষণের জন্য একটি সহজ গর্ভধারণ পদ্ধতি ব্যবহার করেছিল। এরপর তারা রুথেনিয়াম-ভিত্তিক (Ru) আলোক সংবেদনশীলকারী, ইলেকট্রন দাতা এবং 400 ন্যানোমিটারের বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দৃশ্যমান আলোর উপস্থিতিতে ঘরের তাপমাত্রায় আলোক-অনুঘটকীয়ভাবে CO2 হ্রাস করার জন্য লোহা-সমর্থিত Al2O3 উপাদান ব্যবহার করে।
ফলাফল খুবই উৎসাহব্যঞ্জক। প্রধান পণ্য HCOOH-এর জন্য তাদের সিস্টেমের নির্বাচনী ক্ষমতা ছিল 80-90% এবং কোয়ান্টাম ফলন ছিল 4.3% (যা সিস্টেমের দক্ষতা নির্দেশ করে)।
এই গবেষণায় প্রথমবারের মতো একটি লোহা-ভিত্তিক কঠিন অনুঘটক উপস্থাপন করা হয়েছে যা একটি দক্ষ আলোক সংবেদনশীলকারীর সাথে যুক্ত হলে HCOOH উৎপন্ন করতে পারে। এটি সঠিক সহায়ক উপাদানের (Al2O3) গুরুত্ব এবং আলোক-রাসায়নিক হ্রাস বিক্রিয়ার উপর এর প্রভাব নিয়েও আলোচনা করে।
"এই গবেষণার অন্তর্দৃষ্টি কার্বন ডাই অক্সাইডকে অন্যান্য দরকারী রাসায়নিক পদার্থে আলোক হ্রাসের জন্য নতুন নোবেল ধাতু-মুক্ত অনুঘটক তৈরিতে সহায়তা করতে পারে।" আমাদের গবেষণা দেখায় যে সবুজ শক্তি অর্থনীতির পথ জটিল নয়। এমনকি সহজ অনুঘটক প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলিও দুর্দান্ত ফলাফল দিতে পারে এবং এটি সুপরিচিত যে অ্যালুমিনার মতো যৌগ দ্বারা সমর্থিত হলে পৃথিবীতে প্রচুর পরিমাণে যৌগগুলি CO2 হ্রাসের জন্য একটি নির্বাচনী অনুঘটক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, "প্রফেসর মায়েদা উপসংহারে বলেন।
তথ্যসূত্র: "অ্যালুমিনা-সমর্থিত আলফা-আয়রন (III) অক্সিহাইড্রোক্সাইড একটি পুনর্ব্যবহারযোগ্য কঠিন অনুঘটক হিসাবে দৃশ্যমান আলোর অধীনে CO2 ফটোরিডাকশন" দ্বারা দাহেইয়ন আন, ডাঃ শুন্তা নিশিওকা, ডঃ শুহেই ইয়াসুদা, ডাঃ তোমোকি কানাজাওয়া, ডঃ ইয়োশিনোবু কামাকুরা, প্রো। নোজাওয়া, প্রফেসর কাজুহিকো মায়েদা, 12 মে 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"এখানেই পেট্রোলের মতো তরল জ্বালানির একটি বড় সুবিধা রয়েছে। তাদের উচ্চ শক্তি ঘনত্বের অর্থ দীর্ঘ পরিসর এবং দ্রুত জ্বালানি ভরার ক্ষমতা।"
কিছু সংখ্যা কেমন হবে? ফর্মিক অ্যাসিডের শক্তি ঘনত্ব পেট্রোলের সাথে কীভাবে তুলনা করা যায়? রাসায়নিক সূত্রে মাত্র একটি কার্বন পরমাণু থাকায়, আমার সন্দেহ আছে যে এটি পেট্রোলের কাছাকাছিও পৌঁছাবে।
তাছাড়া, এর গন্ধ খুবই বিষাক্ত এবং অ্যাসিড হিসেবে এটি পেট্রোলের চেয়েও বেশি ক্ষয়কারী। এগুলো অমীমাংসিত প্রকৌশলগত সমস্যা নয়, তবে যদি না ফর্মিক অ্যাসিড ব্যাটারির পরিসর বৃদ্ধি এবং জ্বালানি ভরার সময় কমাতে উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে, তাহলে সম্ভবত এই প্রচেষ্টার কোনও মূল্য নেই।
যদি তারা মাটি থেকে গোয়েথাইট উত্তোলনের পরিকল্পনা করে, তাহলে এটি হবে একটি শক্তি-নিবিড় খনির কাজ এবং পরিবেশের জন্য সম্ভাব্য ক্ষতিকর।
তারা মাটিতে প্রচুর গোয়েথাইটের কথা উল্লেখ করতে পারে কারণ আমার সন্দেহ, প্রয়োজনীয় কাঁচামাল পেতে এবং গোয়েথাইট সংশ্লেষণের জন্য তাদের বিক্রিয়া করতে আরও শক্তির প্রয়োজন হবে।
এই প্রক্রিয়ার সমগ্র জীবনচক্রটি দেখা এবং সবকিছুর শক্তি খরচ গণনা করা প্রয়োজন। নাসা বিনামূল্যে উৎক্ষেপণ বলে কোনও জিনিস খুঁজে পায়নি। অন্যদের এটি মনে রাখা দরকার।
SciTechDaily: ১৯৯৮ সালের পর থেকে সেরা প্রযুক্তিগত খবরের আবাসস্থল। ইমেল বা সোশ্যাল মিডিয়ার মাধ্যমে সর্বশেষ প্রযুক্তিগত খবরের সাথে আপডেট থাকুন।
বারবিকিউর ধোঁয়াটে এবং মাতাল স্বাদের কথা ভাবলেই বেশিরভাগ মানুষের লালা ঝরিয়ে ওঠে। গ্রীষ্ম এসে গেছে, এবং অনেকের জন্যই...