नया उपकरण पतली हवा से महत्वपूर्ण उर्वरक घटक का उत्पादन करता है, जिससे कार्बन उत्सर्जन में कटौती होती है

हमारे चारों ओर की हवा में कृषि को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए एक शक्तिशाली समाधान मौजूद है। सऊदी अरब में स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी और किंग फहद यूनिवर्सिटी ऑफ पेट्रोलियम एंड मिनरल्स के शोधकर्ताओं ने एक प्रोटोटाइप उपकरण विकसित किया है जो एक जाल के माध्यम से हवा खींचने के लिए पवन ऊर्जा का उपयोग करके अमोनिया – एक प्रमुख उर्वरक घटक – का उत्पादन कर सकता है। उन्होंने जो दृष्टिकोण विकसित किया है, यदि वह सिद्ध हो जाए, तो एक सदी पुरानी विधि की आवश्यकता समाप्त हो सकती है जो उच्च दबाव और तापमान पर नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के संयोजन से अमोनिया का उत्पादन करती है। पुरानी विधि वैश्विक ऊर्जा का 2% उपभोग करती है और प्राकृतिक गैस पर निर्भरता से वार्षिक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन में 1% का योगदान देती है।

अध्ययन, 13 दिसंबर को प्रकाशित हुआ विज्ञान उन्नतिइसमें प्रयोगशाला के बजाय पहली बार साइट पर ही प्रौद्योगिकी का प्रदर्शन शामिल था। शोधकर्ताओं ने कल्पना की है कि किसी दिन इस उपकरण को सिंचाई प्रणालियों में एकीकृत किया जाएगा, जिससे किसान सीधे हवा से उर्वरक पैदा कर सकेंगे।

स्टैनफोर्ड स्कूल ऑफ ह्यूमैनिटीज एंड साइंसेज में प्राकृतिक विज्ञान में मार्गुराइट ब्लेक विल्बर प्रोफेसर और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक रिचर्ड ज़ेरे ने कहा, “यह सफलता हमें अपनी हवा में नाइट्रोजन का दोहन करने और स्थायी रूप से अमोनिया का उत्पादन करने की अनुमति देती है।” “यह कृषि के लिए विकेंद्रीकृत और पर्यावरण-अनुकूल दृष्टिकोण की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।”

एक स्वच्छ विकल्प

अपने उपकरण को डिजाइन करने की तैयारी में, शोधकर्ताओं ने अध्ययन किया कि विभिन्न पर्यावरणीय कारक – जैसे आर्द्रता, हवा की गति, नमक का स्तर और अम्लता – अमोनिया उत्पादन को कैसे प्रभावित करते हैं। उन्होंने यह भी देखा कि पानी की बूंदों का आकार, घोल की सांद्रता और पानी में न घुलने वाली सामग्रियों के साथ पानी का संपर्क प्रक्रिया को कैसे प्रभावित करता है। अंत में, उन्होंने अमोनिया के उत्पादन के लिए आदर्श स्थितियों को निर्धारित करने और यह समझने के लिए कि ये उत्प्रेरक सामग्री पानी की बूंदों के साथ कैसे संपर्क करती हैं, फ्लोरीन और सल्फर के साथ आयरन ऑक्साइड और एक एसिड पॉलिमर के सर्वोत्तम मिश्रण का परीक्षण किया।

स्टैनफोर्ड टीम की प्रक्रिया अमोनिया को स्वच्छ और सस्ते में बनाती है और जल वाष्प से नाइट्रोजन और हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए आसपास की हवा का उपयोग करती है। आवश्यक प्रतिक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए उत्प्रेरक के साथ लेपित जाल के माध्यम से हवा पारित करके, शोधकर्ताओं ने ग्रीनहाउस सेटिंग्स में हाइड्रोपोनिक उर्वरक के रूप में काम करने के लिए पर्याप्त उच्च सांद्रता के साथ पर्याप्त अमोनिया का उत्पादन किया। पारंपरिक तरीकों के विपरीत, नई तकनीक कमरे के तापमान और मानक वायुमंडलीय दबाव पर काम करती है, जिसके लिए जाल से किसी बाहरी वोल्टेज स्रोत को जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है। किसान पोर्टेबल डिवाइस को ऑनसाइट चला सकते हैं, जिससे किसी निर्माता से उर्वरक खरीदने और भेजने की आवश्यकता समाप्त हो जाएगी।

स्टैनफोर्ड के रसायन विज्ञान अनुसंधान वैज्ञानिक और अध्ययन के प्रमुख लेखक ज़ियाओवेई सॉन्ग ने कहा, “यह दृष्टिकोण अमोनिया उत्पादन के कार्बन पदचिह्न को काफी कम कर देता है।”

प्रयोगशाला प्रयोगों में, टीम ने एक छिड़काव प्रणाली के माध्यम से पानी का पुनर्चक्रण करके और अधिक क्षमता का प्रदर्शन किया, जिससे ग्रीनहाउस में उगाए गए पौधों को केवल दो घंटों के बाद उर्वरित करने के लिए पर्याप्त अमोनिया सांद्रता प्राप्त हुई। सूक्ष्म छिद्रित पत्थर सामग्री से बने फिल्टर को शामिल करके, यह दृष्टिकोण व्यापक कृषि अनुप्रयोगों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त अमोनिया का उत्पादन कर सकता है।

जीवाश्म ईंधन के बिना भविष्य

किंग फहद यूनिवर्सिटी ऑफ पेट्रोलियम एंड मिनरल्स के अध्ययन के सह-लेखक चनबाशा बशीर के अनुसार, यह उपकरण बाजार के लिए तैयार होने से दो से तीन साल दूर है। इस बीच, शोधकर्ता अधिक अमोनिया का उत्पादन करने के लिए तेजी से बड़े जाल प्रणालियों का उपयोग करने की योजना बना रहे हैं। बशीर ने कहा, “इसे विकसित करने की बहुत गुंजाइश है।”

अमोनिया का महत्व उर्वरकों से भी आगे तक फैला हुआ है। एक स्वच्छ ऊर्जा वाहक के रूप में, यह अपने उच्च ऊर्जा घनत्व के कारण हाइड्रोजन गैस की तुलना में नवीकरणीय ऊर्जा को अधिक कुशलता से संग्रहीत और परिवहन कर सकता है। यह नवाचार शिपिंग और बिजली उत्पादन जैसे डीकार्बोनाइजिंग उद्योगों में अमोनिया को एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

ज़ेरे ने कहा, “हरित अमोनिया स्थिरता में एक नई सीमा का प्रतिनिधित्व करता है।” “यह विधि, यदि इसे आर्थिक रूप से बढ़ाया जा सकता है, तो कई क्षेत्रों में जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता को काफी कम कर सकती है।”

अध्ययन को अमेरिकी वायु सेना वैज्ञानिक अनुसंधान कार्यालय और किंग फहद यूनिवर्सिटी ऑफ पेट्रोलियम एंड मिनरल्स द्वारा वित्त पोषित किया गया था।