কাওয়ানিশি, জাপান, ১৫ নভেম্বর, ২০২২ /পিআরনিউজওয়্যার/ — জনসংখ্যা বিস্ফোরণের কারণে বিশ্বজুড়ে জলবায়ু পরিবর্তন, প্রাকৃতিক সম্পদের অবক্ষয়, প্রজাতি বিলুপ্তি, প্লাস্টিক দূষণ এবং বন উজাড়ের মতো পরিবেশগত সমস্যা আরও তীব্র হচ্ছে।
কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO2) একটি গ্রিনহাউস গ্যাস এবং জলবায়ু পরিবর্তনের অন্যতম প্রধান কারণ। এই প্রেক্ষাপটে, “কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ (CO2 ফোটোরিডাকশন)” নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়া উদ্ভিদের মতোই CO2, জল এবং সৌরশক্তি থেকে জ্বালানি ও রাসায়নিক পদার্থের জন্য জৈব কাঁচামাল উৎপাদন করতে পারে। একই সাথে, এটি CO2 নির্গমনও হ্রাস করে, কারণ শক্তি এবং রাসায়নিক সম্পদ উৎপাদনের জন্য CO2 কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহৃত হয়। তাই, কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণকে অন্যতম আধুনিক সবুজ প্রযুক্তি হিসেবে বিবেচনা করা হয়।
এমওএফ (মেটাল অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক) হলো অজৈব ধাতু এবং জৈব লিঙ্কারের গুচ্ছ দ্বারা গঠিত অতিছিদ্রযুক্ত পদার্থ। এদেরকে ন্যানোমিটার পরিসরে আণবিক স্তরে নিয়ন্ত্রণ করা যায় এবং এদের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল অনেক বেশি। এই বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, এমওএফ গ্যাস সংরক্ষণ, পৃথকীকরণ, ধাতু শোষণ, অনুঘটক, ঔষধ সরবরাহ, জল পরিশোধন, সেন্সর, ইলেকট্রোড, ফিল্টার ইত্যাদিতে প্রয়োগ করা যেতে পারে। সম্প্রতি, এমওএফ-এর মধ্যে কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) শোষণের ক্ষমতা আবিষ্কৃত হয়েছে, যা আলোক-বিজারিত CO2, অর্থাৎ কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ ঘটাতে পারে।
অন্যদিকে, কোয়ান্টাম ডট হলো অতি-পাতলা 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 বা কয়েক হাজার পরমাণু বা অণু দিয়ে 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। এদের উচ্চ আলো শোষণ ক্ষমতা, একাধিক এক্সাইটন তৈরি করার সক্ষমতা এবং বৃহৎ পৃষ্ঠতলের কারণে এই কোয়ান্টাম ডটগুলো কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণেও প্রয়োগ করা যেতে পারে।
গ্রিন সায়েন্স অ্যালায়েন্সের অধীনে এমওএফ এবং কোয়ান্টাম ডট উভয়ই সংশ্লেষণ করা হয়েছে। পূর্বে, কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের জন্য বিশেষ অনুঘটক হিসেবে ফর্মিক অ্যাসিড উৎপাদনে তারা সফলভাবে এমওএফ কোয়ান্টাম ডট যৌগিক পদার্থ ব্যবহার করেছেন। তবে, এই অনুঘটকগুলো গুঁড়ো আকারে থাকে এবং প্রতিটি প্রক্রিয়ায় পরিস্রাবণের মাধ্যমে এই অনুঘটকের গুঁড়ো সংগ্রহ করতে হয়। তাই, যেহেতু এই প্রক্রিয়াগুলো অবিচ্ছিন্ন নয়, তাই বাস্তব শিল্পক্ষেত্রে এগুলোর প্রয়োগ কঠিন।
এর জবাবে, গ্রিন সায়েন্স অ্যালায়েন্স কোং লিমিটেডের জনাব তেতসুরো কাজিনো, জনাব হিরোহিসা ইওয়াবায়াশি এবং ড. রিয়োহেই মোরি তাদের প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই বিশেষ কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ অনুঘটকগুলোকে স্বল্পমূল্যের টেক্সটাইল শিটে স্থির করেন এবং ফর্মিক অ্যাসিড উৎপাদনের একটি নতুন প্রক্রিয়া উদ্ভাবন করেন, যা বাস্তব শিল্পক্ষেত্রে অবিচ্ছিন্নভাবে চালানো সম্ভব। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ বিক্রিয়া সম্পন্ন হওয়ার পর, ফর্মিক অ্যাসিডযুক্ত পানি নিষ্কাশনের জন্য বের করে নেওয়া যায় এবং কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ পুনরায় শুরু করার জন্য পাত্রে নতুন বিশুদ্ধ পানি যোগ করা যায়।
ফর্মিক অ্যাসিড হাইড্রোজেন জ্বালানির বিকল্প হতে পারে। বিশ্বজুড়ে হাইড্রোজেন প্রযুক্তির প্রসারে বাধা দেওয়ার অন্যতম প্রধান কারণ হলো, হাইড্রোজেন মহাবিশ্বের ক্ষুদ্রতম পরমাণু হওয়ায় এটি সংরক্ষণ করা কঠিন এবং উচ্চ সিলিং ক্ষমতা সম্পন্ন হাইড্রোজেন ট্যাঙ্ক তৈরি করা অত্যন্ত ব্যয়বহুল। এছাড়াও, হাইড্রোজেন গ্যাস বিস্ফোরক হতে পারে এবং নিরাপত্তার ঝুঁকি তৈরি করতে পারে। ফর্মিক অ্যাসিড তরল হওয়ায় জ্বালানি হিসেবে এর সংরক্ষণ সহজ। প্রয়োজনে, ফর্মিক অ্যাসিডকে ঘটনাস্থলেই হাইড্রোজেন উৎপাদনের অনুঘটক হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। এছাড়াও, ফর্মিক অ্যাসিড বিভিন্ন রাসায়নিকের কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করা যায়।
যদিও কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের কার্যকারিতা এখনও কম, গ্রীন সায়েন্স অ্যালায়েন্স এর বাস্তব প্রয়োগ প্রতিষ্ঠার লক্ষ্যে কার্যকারিতা বৃদ্ধির জন্য সংগ্রাম চালিয়ে যাবে।