वैश्विक तापमान वृद्धि को नियंत्रित करने के लिए जीवाश्म ईंधन उत्सर्जन से कार्बन डाइऑक्साइड को पकड़ने की एक नई कार्बन कैप्चर विधि विकसित की गई है ।
ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन जलवायु परिवर्तन का सबसे बड़ा कारण है। बड़े पैमाने पर औद्योगीकरण और मानवीय गतिविधियों के कारण इन महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन होता है। इनमें से अधिकांश ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन जीवाश्म ईंधन जलाने से निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) है। औद्योगीकरण के युग की शुरुआत से ही वायुमंडल में CO2 की कुल सांद्रता में 40 प्रतिशत से अधिक की वृद्धि हुई है। ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में यह निरंतर वृद्धि पृथ्वी को गर्म कर रही है , जिसे ' ग्लोबल वार्मिंग ' कहा जाता है। कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला है कि उत्सर्जन समय के साथ पृथ्वी के औसत सतह तापमान में वृद्धि के लिए जिम्मेदार है, जो वर्षा के पैटर्न, तूफानों की तीव्रता, समुद्र के स्तर आदि में बदलाव के कारण 'जलवायु परिवर्तन' का संकेत देता है। इसलिए, उत्सर्जन से कार्बन डाइऑक्साइड को 'पकड़ने या ग्रहण करने' के उपयुक्त तरीके विकसित करना जलवायु परिवर्तन से निपटने का एक महत्वपूर्ण पहलू है। कार्बन कैप्चर तकनीक दशकों से मौजूद है, लेकिन हाल ही में पर्यावरणीय चिंताओं के कारण इस पर अधिक ध्यान दिया गया है।
एक नई कार्बन कैप्चर पद्धति
कार्बन कैप्चर की मानक प्रक्रिया में गैसीय मिश्रण से CO2 को अलग करना, फिर उसे भंडारण स्थल तक ले जाना और वायुमंडल से दूर, आमतौर पर भूमिगत रूप से संग्रहित करना शामिल है। यह प्रक्रिया अत्यधिक ऊर्जा खपत वाली है और इसमें कई तकनीकी समस्याएं, जोखिम और सीमाएं शामिल हैं, उदाहरण के लिए, भंडारण स्थल पर रिसाव की उच्च संभावना। Chem पत्रिका में प्रकाशित एक नए अध्ययन में कार्बन कैप्चर के एक आशाजनक विकल्प का वर्णन किया गया है। अमेरिका के ऊर्जा विभाग के वैज्ञानिकों ने कोयला जलाने वाले बिजली संयंत्रों से CO2 को हटाने की एक अनूठी विधि विकसित की है और यह प्रक्रिया उद्योग में वर्तमान में उपयोग की जा रही मानक विधियों की तुलना में 24 प्रतिशत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
शोधकर्ताओं ने बिस्-इमिनोगुआनिडीन (BIGs) नामक प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले कार्बनिक यौगिकों पर काम किया, जिनमें पिछले अध्ययनों के अनुसार ऋणात्मक आवेशित आयनों से जुड़ने की क्षमता होती है। उनका मानना था कि BIGs का यह विशेष गुण बाइकार्बोनेट आयनों पर भी लागू होना चाहिए। इस प्रकार, BIGs एक शोषक (एक ऐसा पदार्थ जो अन्य अणुओं को एकत्रित करता है) की तरह कार्य कर सकते हैं और CO2 को ठोस चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) में परिवर्तित कर सकते हैं। सोडा लाइम कैल्शियम और सोडियम हाइड्रॉक्साइड का मिश्रण है, जिसका उपयोग स्कूबा गोताखोरों, पनडुब्बियों और अन्य बंद श्वसन वातावरणों में सांस से निकलने वाली हवा को छानने और CO2 के किसी भी खतरनाक संचय को रोकने के लिए किया जाता है। इस हवा को कई बार पुनर्चक्रित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, स्कूबा गोताखोरों के लिए रीब्रीदर उन्हें लंबे समय तक पानी के नीचे रहने में सक्षम बनाते हैं, जो अन्यथा असंभव है।
एक अनूठी विधि जो कम ऊर्जा की मांग करती है
इसी समझ के आधार पर उन्होंने एक CO2 पृथक्करण चक्र विकसित किया जिसमें जलीय BIG विलयन का उपयोग किया गया। इस विशेष कार्बन-कैप्चर विधि में, उन्होंने द्रव गैस को विलयन से गुजारा, जिससे CO2 अणु BIG शोषक से बंध गए और इस बंधन के कारण वे ठोस कार्बनिक चूना पत्थर के रूप में क्रिस्टलीकृत हो गए। जब इन ठोसों को 120 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया गया, तो बंधी हुई CO2 मुक्त हो गई जिसे संग्रहित किया जा सकता था। चूंकि यह प्रक्रिया मौजूदा कार्बन-कैप्चर विधियों की तुलना में अपेक्षाकृत कम तापमान पर होती है, इसलिए प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा कम हो जाती है। साथ ही, ठोस शोषक को पानी में फिर से घोला जा सकता है और पुन: उपयोग के लिए पुनर्चक्रित किया जा सकता है।
वर्तमान कार्बन-कैप्चर प्रौद्योगिकियों में कई स्थायी मुद्दे हैं जैसे भंडारण की समस्या, उच्च ऊर्जा लागत आदि। प्राथमिक मुद्दा तरल सॉर्बेंट्स का उपयोग है जो या तो वाष्पित हो जाते हैं या समय के साथ विघटित हो जाते हैं और उन्हें गर्म करने के लिए कुल ऊर्जा का कम से कम 60 प्रतिशत की आवश्यकता होती है जो कि बहुत है उच्च। वर्तमान अध्ययन में ठोस सॉर्बेंट ने ऊर्जा सीमा को पार कर लिया क्योंकि CO2 एक क्रिस्टलीकृत ठोस बाइकार्बोनेट नमक से कब्जा कर लिया गया है जिसके लिए लगभग 24 प्रतिशत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। लगातार 10 चक्रों के बाद भी कोई शर्बत हानि नहीं हुई। ऊर्जा की यह कम आवश्यकता कार्बन कैप्चर की लागत को कम कर सकती है और जब हम अरबों टन CO2 पर विचार करते हैं, तो यह विधि ग्रीनहाउस उत्सर्जन को पर्याप्त कैप्चर के माध्यम से शून्य बनाकर बहुत प्रभावशाली हो सकती है।
इस अध्ययन की एक सीमा CO2 अवशोषण क्षमता और अवशोषण दर का अपेक्षाकृत कम होना है, जो पानी में BIG शोषक की सीमित घुलनशीलता के कारण है । शोधकर्ता इस सीमा को दूर करने के लिए इन BIG शोषकों में अमीनो एसिड जैसे पारंपरिक विलायकों को मिलाने पर विचार कर रहे हैं। वर्तमान प्रयोग छोटे पैमाने पर किया गया है जिसमें निकास गैसों से 99 प्रतिशत CO2 को हटाया गया है। इस प्रक्रिया को और अधिक अनुकूलित करने की आवश्यकता है ताकि इसे प्रतिदिन कम से कम एक टन CO2 को विभिन्न प्रकार के उत्सर्जन से अवशोषित करने के लिए बढ़ाया जा सके। यह विधि उत्सर्जन में संदूषण को संभालने में सक्षम होनी चाहिए। कार्बन कैप्चर तकनीक का अंतिम लक्ष्य किफायती और ऊर्जा कुशल विधि का उपयोग करके सीधे वायुमंडल से CO2 को अवशोषित करना होगा।
***
स्रोत (रों)
विलियम्स एन एट अल। 2019 क्रिस्टलीय हाइड्रोजन-बंधुआ बाइकार्बोनेट डिमर्स के माध्यम से CO2 कैप्चर। केम.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
***
