वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड का निरंतर जारी होना ग्लोबल वार्मिंग और जलवायु परिवर्तन का एक प्रमुख चालक है, साथ ही मौसम की चरम घटनाओं में भी वृद्धि हुई है। जोहान्स गुटेनबर्ग यूनिवर्सिटी मेनज़ (जेजीयू) के शोधकर्ताओं ने अब कार्बन डाइऑक्साइड को इथेनॉल में प्रभावी ढंग से परिवर्तित करने के लिए एक विधि प्रस्तुत की है, जो तब रासायनिक अनुप्रयोगों के लिए एक टिकाऊ कच्चे माल के रूप में उपलब्ध है। “हम ग्रीनहाउस गैस CO को हटा सकते हैं2 जेजीयू रसायन विज्ञान विभाग के प्रोफेसर कार्स्टन स्ट्रेब ने समझाया, “पर्यावरण से और इसे एक स्थायी कार्बन चक्र में फिर से शामिल करें।” , यह टिकाऊ भी होगा – और वर्तमान में ईंधन के लिए इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली खाद्य फसलें फिर से भोजन के लिए उपलब्ध होंगी, कार्स्टन स्ट्रेब के अनुसार, रूपांतरण तकनीक, जो अब तक प्रयोगशाला पैमाने पर की गई है, को भी साकार किया जा सकता है। शोध के परिणाम बड़े पैमाने पर प्रकाशित किए गए हैं एसीएस कटैलिसीस.
कुशल अग्रानुक्रम प्रणाली चयनात्मक इलेक्ट्रोकैटलिटिक रूपांतरण प्राप्त करती है
CO का विद्युतरासायनिक रूपांतरण2 इथेनॉल जैसे मल्टीकार्बन उत्पादों के लिए, उच्च ऊर्जा घनत्व ईंधन और मूल्यवान रासायनिक कच्चे माल प्राप्त करने का एक आदर्श तरीका होगा, जबकि एक ही समय में सीओ का उपयोग करना होगा2 एक अग्रदूत के रूप में और इस प्रकार इसे कुछ हद तक वायुमंडल से हटा दिया गया। “इसे प्राप्त करने के लिए, हमें उच्च चयनात्मकता के साथ इस रूपांतरण में सक्षम उपयुक्त उत्प्रेरक की आवश्यकता है ताकि हम वांछित उत्पाद की उच्च उपज प्राप्त कर सकें, जो – हमारे मामले में – इथेनॉल है,” स्ट्रेब ने कहा।
इस उद्देश्य से, उनकी शोध टीम ने एक विशेष इलेक्ट्रोड डिज़ाइन किया है जहाँ रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं। इसे काले पाउडर से लेपित किया जाता है जिसमें कोबाल्ट और तांबा सटीक मात्रा में होता है। दोनों धातुओं को भी इलेक्ट्रोड पर बहुत विशिष्ट स्थिति में बैठना पड़ता है। स्ट्रेब ने कहा, “प्रारंभिक चुनौती कार्बन डाइऑक्साइड को प्रतिक्रिया करने के लिए तैयार करना है।” “अणु के परमाणुओं के बीच के बंधन बहुत मजबूत होते हैं, लेकिन कोबाल्ट उन्हें तोड़ सकता है।” यह प्रारंभ में कार्बन मोनोऑक्साइड का उत्पादन करता है, जो रासायनिक उद्योग के लिए आदर्श फीडस्टॉक नहीं है। इसलिए, दूसरे चरण में, इथेनॉल पर प्रतिक्रिया करने के लिए तांबे का उपयोग किया जाता है। “हालांकि, यह केवल तभी काम करता है जब इलेक्ट्रोड पर कोबाल्ट और तांबा एक-दूसरे के करीब हों,” स्ट्रेब ने उस तरकीब को रेखांकित करते हुए कहा जिससे सफलता मिली।
भविष्य में चयनात्मकता के स्तर में सुधार किया जाएगा
वर्तमान में, प्रक्रिया की चयनात्मकता 80 प्रतिशत के बराबर है, अर्थात, प्रारंभिक सामग्री का 80 प्रतिशत इथेनॉल में परिवर्तित हो जाता है – अब तक के शोध में प्राप्त सबसे अच्छा परिणाम। डॉ. सोरेसा अबेरा चाला ने परिणामों को अनुकूलित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। वह पेपर के मुख्य लेखक हैं और हम्बोल्ट रिसर्च फ़ेलोशिप के साथ इथियोपिया से मेनज़ में पोस्टडॉक के रूप में आए थे। दो सह-लेखक, डॉ. रोंगजी लियू और डॉ. एकेमेना ओसेघे, स्ट्रेब के समूह में अलेक्जेंडर वॉन हम्बोल्ट फाउंडेशन के फेलो के रूप में भी काम कर रहे हैं। टीम वर्तमान में प्रक्रिया की उपज को 90 से 95 प्रतिशत तक सुधारने पर काम कर रही है। एक उत्प्रेरक जो 100 प्रतिशत चयनात्मकता प्राप्त करता है वह वांछनीय होगा ताकि प्रक्रिया के पूरा होने पर अकेले इथेनॉल के अलावा कोई अन्य पदार्थ न बचे।
सहयोगात्मक अनुसंधान केंद्र / ट्रांसरेगियो “कैटलाइट” के भीतर सहयोग
सफलता प्रक्रिया नियंत्रण और विशेष रूप से कोबाल्ट और तांबे के साथ इलेक्ट्रोड की लोडिंग पर निर्भर करती है। स्ट्रेब ने कहा, “हमें अलग-अलग परमाणुओं को देखने की जरूरत है, जो एक विशेष प्रकार के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके संभव है।” इसे प्राप्त करने के लिए, मेन्ज़-आधारित रसायनज्ञ सहयोगात्मक अनुसंधान केंद्र / ट्रांसरेगियो “कैटलाइट” (सीआरसी/टीआरआर 234) के हिस्से के रूप में उल्म विश्वविद्यालय के सहयोगियों के साथ जुड़ गए हैं। उनका लक्ष्य एक ऐसा उत्प्रेरक विकसित करना है जो न केवल कुशल हो, बल्कि यथासंभव लंबे समय तक अच्छा काम करे। सिस्टम कई महीनों के बाद भी प्रदर्शन में किसी भी प्रकार की हानि के बिना पूरी तरह से स्थिर है।
अंत में, पृथ्वी पर मौजूद कोबाल्ट और तांबे की प्रचुर मात्रा इन दो धातुओं के चयन में एक महत्वपूर्ण कारक है। पूरी प्रक्रिया को प्लैटिनम या पैलेडियम जैसी कीमती धातुओं के साथ भी स्थापित किया जा सकता है, लेकिन व्यावसायिक संभावनाओं के बिना उच्च लागत पर।
इथेनॉल का सतत उत्पादन खाद्य संसाधनों का संरक्षण करता है और ऊर्जा का एक नया स्रोत प्रदान करता है
प्रोफेसर कार्स्टन स्ट्रेब ने जोर देकर कहा, “उत्प्रेरक के रूप में विश्व स्तर पर उपलब्ध कच्चे माल का उपयोग करके, हम गैर-कीमती धातुओं पर तेजी से ध्यान केंद्रित करने के लिए वर्तमान शोध में एक दृष्टिकोण का पालन कर रहे हैं।” उदाहरण के लिए, भविष्य में इस प्रक्रिया का उपयोग हरित बिजली और बिजली संयंत्रों से आने वाली कार्बन डाइऑक्साइड से स्थायी रूप से इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। ब्राजील में वर्तमान में गन्ने और मक्के से बड़ी मात्रा में इथेनॉल का उत्पादन किया जाता है, जिसका अर्थ है कि ये खाद्य फसलें स्थानीय आबादी के लिए पोषण के स्रोत के रूप में उपलब्ध नहीं हैं। यहां प्रस्तुत प्रक्रिया इथेनॉल उत्पादन का एक अभिनव और टिकाऊ तरीका खोलेगी जिसे संग्रहीत किया जा सकता है और आवश्यकतानुसार विकेंद्रीकृत बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किया जा सकता है।
