ব্যাপকভাবে বিস্তৃত একটি মৃত্তিকা খনিজ, α-আয়রন-(III) অক্সিহাইড্রোক্সাইড, কার্বন ডাইঅক্সাইডকে আলোক-বিজারিত করে ফরমিক অ্যাসিডে পরিণত করার জন্য একটি পুনর্ব্যবহারযোগ্য অনুঘটক হিসেবে আবিষ্কৃত হয়েছে। সৌজন্যে: অধ্যাপক কাজুহিকো মায়েদা
বায়ুমণ্ডলে ক্রমবর্ধমান CO2-এর মাত্রা মোকাবেলার একটি ভালো উপায় হলো CO2-কে আলোক-বিজারনের মাধ্যমে ফরমিক অ্যাসিড (HCOOH)-এর মতো পরিবহনযোগ্য জ্বালানিতে রূপান্তর করা। এই কাজে সহায়তার জন্য, টোকিও ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির একটি গবেষক দল সহজলভ্য একটি লোহা-ভিত্তিক খনিজ নির্বাচন করে সেটিকে অ্যালুমিনা আধারের উপর স্থাপন করেছে, যার ফলে এমন একটি অনুঘটক তৈরি হয়েছে যা প্রায় ৯০% নির্বাচনক্ষমতাসহ দক্ষতার সাথে CO2-কে HCOOH-এ রূপান্তরিত করতে পারে।
বৈদ্যুতিক যানবাহন অনেকের কাছেই একটি আকর্ষণীয় বিকল্প, এবং এর একটি প্রধান কারণ হলো এগুলো থেকে কোনো কার্বন নিঃসরণ হয় না। তবে, অনেকের জন্য এর একটি বড় অসুবিধা হলো এর কম পরিসীমা এবং দীর্ঘ চার্জিং সময়। এখানেই গ্যাসোলিনের মতো তরল জ্বালানির একটি বড় সুবিধা রয়েছে। এর উচ্চ শক্তি ঘনত্বের কারণে এটি দীর্ঘ পরিসীমা এবং দ্রুত রিফুয়েলিং করতে পারে।
গ্যাসোলিন বা ডিজেলের পরিবর্তে অন্য কোনো তরল জ্বালানি ব্যবহার করলে কার্বন নিঃসরণ বন্ধ করা সম্ভব, এবং একই সাথে তরল জ্বালানির সুবিধাও বজায় থাকে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ফুয়েল সেলে ফরমিক অ্যাসিড পানি ও কার্বন ডাইঅক্সাইড নির্গমনের মাধ্যমে ইঞ্জিনকে শক্তি জোগাতে পারে। তবে, যদি বায়ুমণ্ডলীয় CO2-কে HCOOH-এ বিজারিত করে ফরমিক অ্যাসিড তৈরি করা হয়, তাহলে এর একমাত্র নিট উৎপাদ হবে পানি।
আমাদের বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের ক্রমবর্ধমান মাত্রা এবং বিশ্ব উষ্ণায়নে এর অবদান এখন একটি সাধারণ খবর। গবেষকরা এই সমস্যার বিভিন্ন পন্থা নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করার পর একটি কার্যকর সমাধান সামনে এসেছে—বায়ুমণ্ডলের অতিরিক্ত কার্বন ডাই অক্সাইডকে শক্তি-সমৃদ্ধ রাসায়নিকে রূপান্তরিত করা।
সূর্যালোকের উপস্থিতিতে কার্বন ডাই অক্সাইডের (CO2) আলোক-বিজারণের মাধ্যমে ফরমিক অ্যাসিড (HCOOH)-এর মতো জ্বালানি উৎপাদন সম্প্রতি ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, কারণ এই প্রক্রিয়ার দ্বৈত সুবিধা রয়েছে: এটি অতিরিক্ত CO2 নির্গমন হ্রাস করে এবং আমরা বর্তমানে যে জ্বালানি সংকটের সম্মুখীন, তা কমাতেও সাহায্য করে। উচ্চ শক্তি ঘনত্ব সম্পন্ন হাইড্রোজেনের একটি চমৎকার বাহক হিসেবে, HCOOH দহনের মাধ্যমে শক্তি সরবরাহ করতে পারে এবং উপজাত হিসেবে কেবল পানি নির্গত করে।
এই লাভজনক সমাধানকে বাস্তবে রূপ দিতে, বিজ্ঞানীরা আলোক-অনুঘটকীয় ব্যবস্থা তৈরি করেছেন যা সূর্যালোকের সাহায্যে কার্বন ডাই অক্সাইডকে বিজারিত করে। এই ব্যবস্থায় একটি আলো-শোষণকারী অধঃস্তর (অর্থাৎ, একটি ফটোসেনসিটাইজার) এবং একটি অনুঘটক থাকে, যা CO2-কে HCOOH-এ বিজারিত করার জন্য প্রয়োজনীয় একাধিক ইলেকট্রন স্থানান্তরে সক্ষম করে। আর এভাবেই উপযুক্ত ও কার্যকর অনুঘটকের সন্ধান শুরু হলো!
সাধারণভাবে ব্যবহৃত যৌগ ব্যবহার করে কার্বন ডাই অক্সাইডের আলোক অনুঘটকীয় বিজারণের ইনফোগ্রাফিক। সৌজন্যে: অধ্যাপক কাজুহিকো মায়েদা
তাদের কার্যকারিতা এবং সম্ভাব্য পুনর্ব্যবহারযোগ্যতার কারণে, কঠিন অনুঘটকগুলোকে এই কাজের জন্য সর্বোত্তম প্রার্থী হিসেবে বিবেচনা করা হয়, এবং বছরের পর বছর ধরে অনেক কোবাল্ট, ম্যাঙ্গানিজ, নিকেল এবং লোহা-ভিত্তিক মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (MOF)-এর অনুঘটকীয় ক্ষমতা অন্বেষণ করা হয়েছে, যার মধ্যে শেষেরটির অন্যান্য ধাতুর তুলনায় কিছু সুবিধা রয়েছে। তবে, এখন পর্যন্ত রিপোর্ট করা বেশিরভাগ লোহা-ভিত্তিক অনুঘটক প্রধান উৎপাদ হিসেবে শুধুমাত্র কার্বন মনোক্সাইড তৈরি করে, HCOOH নয়।
তবে, টোকিও ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির (টোকিও টেক) অধ্যাপক কাজুহিকো মায়েদার নেতৃত্বে গবেষকদের একটি দল দ্রুত এই সমস্যার সমাধান করে। সম্প্রতি রাসায়নিক জার্নাল ‘অ্যাঙ্গেভান্ডটে কেমি’-তে প্রকাশিত একটি গবেষণায়, দলটি আলফা-আয়রন(III) অক্সিহাইড্রোক্সাইড (α-FeO​​​OH; জিওথাইট) ব্যবহার করে একটি অ্যালুমিনা (Al2O3)-সমর্থিত লোহা-ভিত্তিক অনুঘটক প্রদর্শন করেছে। এই অভিনব α-FeO​​​OH/Al2O3 অনুঘটকটি CO2 থেকে HCOOH-এ চমৎকার রূপান্তর কর্মক্ষমতা এবং চমৎকার পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা প্রদর্শন করে। তাদের অনুঘটক পছন্দের বিষয়ে জিজ্ঞাসা করা হলে, অধ্যাপক মায়েদা বলেন: “আমরা CO2 ফোটোরিডাকশন সিস্টেমে অনুঘটক হিসেবে আরও সহজলভ্য মৌলগুলো অন্বেষণ করতে চাই। আমাদের এমন একটি কঠিন অনুঘটক প্রয়োজন যা সক্রিয়, পুনর্ব্যবহারযোগ্য, অ-বিষাক্ত এবং সস্তা। একারণেই আমরা আমাদের পরীক্ষার জন্য জিওথাইটের মতো ব্যাপকভাবে বিস্তৃত মাটির খনিজ বেছে নিয়েছি।”
দলটি তাদের অনুঘটক সংশ্লেষণ করতে একটি সরল ইমপ্রেগনেশন পদ্ধতি ব্যবহার করেছিল। এরপর তারা একটি রুথেনিয়াম-ভিত্তিক (Ru) ফটোসেনসিটাইজার, ইলেকট্রন দাতা এবং ৪০০ ন্যানোমিটারের বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দৃশ্যমান আলোর উপস্থিতিতে কক্ষ তাপমাত্রায় আলোক-অনুঘটকীয়ভাবে CO2 বিজারিত করার জন্য লোহা-সমর্থিত Al2O3 উপাদান ব্যবহার করে।
ফলাফল অত্যন্ত উৎসাহব্যঞ্জক। প্রধান উৎপাদ HCOOH-এর ক্ষেত্রে তাদের সিস্টেমের সিলেক্টিভিটি ছিল ৮০-৯০% এবং কোয়ান্টাম ইল্ড ছিল ৪.৩% (যা সিস্টেমটির কার্যকারিতা নির্দেশ করে)।
এই গবেষণাপত্রে সর্বপ্রথম এমন একটি লোহা-ভিত্তিক কঠিন অনুঘটক উপস্থাপন করা হয়েছে যা একটি কার্যকর ফটোসেনসিটাইজারের সাথে যুক্ত হলে HCOOH উৎপন্ন করতে পারে। এতে উপযুক্ত সহায়ক উপাদান (Al2O3)-এর গুরুত্ব এবং আলোক-রাসায়নিক বিজারণ বিক্রিয়ার উপর এর প্রভাব নিয়েও আলোচনা করা হয়েছে।
এই গবেষণা থেকে প্রাপ্ত অন্তর্দৃষ্টি কার্বন ডাই অক্সাইডকে আলোক-বিজারিত করে অন্যান্য দরকারী রাসায়নিকে রূপান্তরের জন্য নতুন মূল্যবান ধাতু-মুক্ত অনুঘটক তৈরিতে সাহায্য করতে পারে। “আমাদের গবেষণা দেখায় যে সবুজ শক্তি অর্থনীতির পথ জটিল নয়। এমনকি সাধারণ অনুঘটক তৈরির পদ্ধতিও দারুণ ফল দিতে পারে, এবং এটি সর্বজনবিদিত যে পৃথিবীতে প্রচুর পরিমাণে প্রাপ্ত যৌগসমূহকে, যদি অ্যালুমিনার মতো যৌগ দ্বারা সমর্থিত করা হয়, তবে CO2 বিজারণের জন্য একটি নির্বাচনী অনুঘটক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে,” উপসংহারে বলেন অধ্যাপক মায়েদা।
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 গ্যাসোলিনের মতো তরল জ্বালানির একটি বড় সুবিধা রয়েছে। এদের উচ্চ শক্তি ঘনত্বের কারণে দীর্ঘ পথ পাড়ি দেওয়া যায় এবং দ্রুত জ্বালানি ভরা যায়।
কিছু সংখ্যা দিয়ে ভাবা যাক? ফর্মিক অ্যাসিডের শক্তি ঘনত্বকে গ্যাসোলিনের সাথে তুলনা করলে কেমন হয়? এর রাসায়নিক সংকেতে মাত্র একটি কার্বন পরমাণু থাকায়, আমার সন্দেহ হয় এটি গ্যাসোলিনের কাছাকাছিও আসতে পারবে।
এর পাশাপাশি, এর গন্ধ অত্যন্ত বিষাক্ত এবং অ্যাসিড হওয়ায় এটি গ্যাসোলিনের চেয়েও বেশি ক্ষয়কারী। এগুলো এমন কোনো প্রকৌশলগত সমস্যা নয় যার সমাধান করা যায় না, কিন্তু গাড়ির পাল্লা বাড়ানো এবং ব্যাটারি রিচার্জ করার সময় কমানোর ক্ষেত্রে ফরমিক অ্যাসিড যদি উল্লেখযোগ্য সুবিধা না দেয়, তবে এই প্রচেষ্টা সম্ভবত সার্থক নয়।
যদি তারা মাটি থেকে গোয়েথাইট উত্তোলনের পরিকল্পনা করত, তবে তা হতো একটি শক্তি-নিবিড় খনন কার্যক্রম এবং যা পরিবেশের জন্য সম্ভাব্য ক্ষতিকর।
তারা মাটিতে প্রচুর পরিমাণে গোথাইটের কথা উল্লেখ করতে পারে, কারণ আমার ধারণা, গোথাইট সংশ্লেষণ করার জন্য প্রয়োজনীয় কাঁচামাল সংগ্রহ ও সেগুলোর বিক্রিয়া ঘটাতে আরও বেশি শক্তির প্রয়োজন হবে।
প্রক্রিয়াটির সম্পূর্ণ জীবনচক্র খতিয়ে দেখা এবং সবকিছুর শক্তি ব্যয় হিসাব করা প্রয়োজন। নাসা বিনামূল্যে উৎক্ষেপণ বলে কিছু খুঁজে পায়নি। অন্যদের এই বিষয়টি মনে রাখা প্রয়োজন।
সাইটেক ডেইলি: ১৯৯৮ সাল থেকে সেরা প্রযুক্তি সংবাদের ঠিকানা। ইমেইল বা সোশ্যাল মিডিয়ার মাধ্যমে সর্বশেষ প্রযুক্তি সংবাদের সাথে আপ-টু-ডেট থাকুন।
বারবিকিউ-এর ধোঁয়াটে ও মন মাতানো স্বাদের কথা ভাবলেই বেশিরভাগ মানুষের মুখে জল চলে আসে। গ্রীষ্মকাল এসে গেছে, এবং অনেকের জন্য…