ऊर्जा
CO2 को ईंधन? उत्प्रेरक की खोज उत्सर्जन को अवसर में बदलती है
मेथनॉल प्लास्टिक और ईंधन सहित रासायनिक उत्पादों की एक बहुतायत के लिए एक प्रमुख प्रारंभिक सामग्री है। जैसा कि ETH ज्यूरिख में उत्प्रेरक इंजीनियरिंग के प्रोफेसर जेवियर पेरेज़-रामिरेज़ ने कहा है, इसे अक्सर “व्यापक रेंज के रसायनों और सामग्रियों के उत्पादन के लिए एक सार्वभौमिक अग्रदूत” के रूप में वर्णित किया जाता है, अनिवार्य रूप से “रसायन विज्ञान का स्विस आर्मी चाकू।”
यह तरल रासायनिक उत्पादों और ईंधन के सतत उत्पादन में संक्रमण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, लेकिन केवल तभी जब हाइड्रोजन का उत्पादन करने और उत्प्रेरण को चलाने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा सतत रूप से उत्पन्न की जाए। उस स्थिति में, मेथनॉल अंततः एक जलवायु-तटस्थ तरीके से उत्पादित किया जा सकता है, जो वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) का उपयोग करने का एक पर्यावरण-अनुकूल तरीका प्रदान करता है।
हालांकि, पारंपरिक मेथनॉल उत्पादन काफी हद तक अस्थिर है, क्योंकि इसका अधिकांश हिस्सा जीवाश्म ईंधन से उत्पादित होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च ग्रीनहाउस गैस (GHG) उत्सर्जन होता है।
हो सकता है कि अब ऐसा न हो, क्योंकि ETH ज्यूरिख के वैज्ञानिकों ने अब मेथनॉल संश्लेषित करने की एक विधि विकसित की है जो एक जीवाश्म-मुक्त रासायनिक उद्योग का आधार बन सकती है। नेचर में प्रकाशित, अध्ययन1 विस्तार से बताता है कि कैसे व्यक्तिगत धातु परमाणुओं को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करके हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड से तरल अल्कोहल का उत्पादन किया जा सकता है।
जैसे-जैसे वैज्ञानिक उत्प्रेरक का उपयोग करके रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अधिक कुशल बनाने के तरीकों का पता लगाते रहते हैं, ETH ज्यूरिख के शोधकर्ताओं की यह नई विधि दुर्लभ और महंगी धातुओं के अधिक आर्थिक उपयोग को भी सक्षम कर सकती है।
अलग-थलग इंडियम परमाणुओं को एक सहायक सामग्री पर रखकर, शोधकर्ताओं ने एक उत्प्रेरक विकसित किया है जो CO2 और H2 को मेथनॉल में कहीं अधिक कुशलता से परिवर्तित कर सकता है।
कार्बन असंतुलन चुनौतियाँ और अवसर पैदा करता है
कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) एक रंगहीन, गंधहीन और गैर-विषैली गैस है जो पृथ्वी की प्राकृतिक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऊर्जा-युक्त यौगिकों का उत्पादन करने के लिए CO2 का उपयोग करते हैं और एक उपोत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ते हैं। यह प्रक्रिया मानव अस्तित्व के लिए आवश्यक है। CO2 वैश्विक कार्बन चक्र में भी भाग लेता है, जहां कार्बन परमाणु वायुमंडल, पृथ्वी की सतह और जीवित जीवों के बीच लगातार घूमते रहते हैं।
इसकी प्राकृतिक महत्ता के बावजूद, CO2 एक महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस के रूप में कार्य करती है। यह सूर्य के प्रकाश से आने वाली गर्मी को वायुमंडल में फंसाती है, जिससे एक वार्मिंग प्रभाव पैदा होता है जो जीवन के लिए उपयुक्त तापमान बनाए रखता है। बिना किसी ग्रीनहाउस गैसों के, पृथ्वी रहने के लिए बहुत ठंडी होगी। हालाँकि, बढ़ी हुई सांद्रता इस वार्मिंग को तीव्र करती है, जिससे वैश्विक तापमान वृद्धि और जलवायु परिवर्तन होता है।
कार्बन कई भंडारों के माध्यम से लगातार चक्र करता है: चट्टानें, तलछट, वायुमंडल और जीवित जीव। यह श्वसन, जीवों के क्षय, ज्वालामुखी विस्फोट और आग के माध्यम से वायुमंडल में फिर से प्रवेश करता है। हालाँकि, मानवीय गतिविधियाँ अब इस संतुलन पर हावी हैं। 19वीं शताब्दी की शुरुआत में औद्योगीकरण शुरू होने के बाद से, भूमि विकास और जीवाश्म ईंधन दहन ने कार्बन उत्सर्जन उत्पन्न किया है जो प्राकृतिक सिंक द्वारा अवशोषित किए जा सकने वाले से कहीं अधिक है। परिणामस्वरूप, वायुमंडलीय CO2 सांद्रता तेजी से बढ़ी है और तेज होती जा रही है।
Statista के आंकड़ों के अनुसार, जीवाश्म ईंधन और उद्योग से वैश्विक CO2 उत्सर्जन 2025 में 38.11 बिलियन मीट्रिक टन (GtCO2) तक पहुंच गया, जो 1990 के बाद से 69% से अधिक की वृद्धि है। चीन इन वैश्विक GHG उत्सर्जन का सबसे बड़ा योगदानकर्ता है, उसके बाद अमेरिका का स्थान है।
हाल के दशकों में औद्योगीकरण और तेजी से आर्थिक विकास के कारण इस एशियाई देश में पिछले साढ़े तीन दशकों में CO2 उत्सर्जन में लगभग 450% की वृद्धि हुई है, जबकि अमेरिका में 6.1% की कमी आई है, हालांकि उत्तर अमेरिकी देश इतिहास का सबसे बड़ा कार्बन प्रदूषक बना हुआ है।
ईरान पर अमेरिका-इजराइल युद्ध ने अपने पहले दो हफ्तों में लगभग 5 मिलियन टन ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन उत्पन्न किया है। जबकि वैश्विक CO2 उत्सर्जन लगातार बढ़ रहा है, ग्लोबल कार्बन प्रोजेक्ट के अनुसार, भूमि और महासागर कार्बन सिंक पिछले एक दशक में लगभग 15% कमजोर हो गए हैं। हालांकि इसने भूमि कार्बन सिंक, पौधों और मिट्टी द्वारा अवशोषित CO2 उत्सर्जन को, कुछ असामान्य रूप से कमजोर वर्षों के बाद अपनी पूर्व-अल नीनो शक्ति पर वापस आते पाया।
इस बीच, नेचर2 में प्रकाशित एक अध्ययन में पाया गया कि कार्बन सिंक में गिरावट ने 1960 के बाद से वायुमंडलीय CO2 सांद्रता में वृद्धि में लगभग 8% योगदान दिया है। कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण ने महासागर के pH को भी 0.1 इकाई कम कर दिया है, जिससे इसकी अम्लता 30% बढ़ गई है।
इसलिए, जैसे-जैसे मानवीय गतिविधियाँ प्राकृतिक प्रक्रियाओं द्वारा हटाए जा सकने वाले से अधिक CO2 वायुमंडल में छोड़ती हैं, वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा लगातार बढ़ती जा रही है और नए रिकॉर्ड ऊंचाई पर पहुंच रही है, जिससे CO2 उत्सर्जन की समस्या से निपटने की तत्काल आवश्यकता पैदा हो गई है।
इस गंभीर समस्या से निपटने का एक तरीका नवीकरणीय ऊर्जा संक्रमण के माध्यम से है। जबकि सौर, पवन, जलविद्युत, भूतापीय और बायोमास आशाजनक समाधान प्रदान करते हैं, यह संक्रमण एक धीमी, दीर्घकालिक प्रक्रिया है, जिसमें उच्च प्रारंभिक पूंजी लागत, बुनियादी ढांचे की आवश्यकताएं और तकनीकी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।
अन्य तरीकों में सतत परिवहन को अपनाना, ऊर्जा दक्षता बढ़ाना और वनीकरण और भूमि प्रबंधन के माध्यम से मौजूदा कार्बन को हटाना शामिल है।
ये सभी आशाजनक समाधान हैं, लेकिन क्या हो अगर हम सीधे पर्यावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को पकड़ सकें और फिर इसे कच्चे माल के रूप में उपयोग कर सकें? क्या हो अगर हम इस मुख्य ग्रीनहाउस गैस को ईंधन में बदल सकें? यह जलवायु और ऊर्जा प्रौद्योगिकी में एक सफलता होगी, क्योंकि यह न केवल वैश्विक तापमान वृद्धि को कम करने में मदद करेगा बल्कि दुनिया की उच्च ऊर्जा मांग को भी पूरा करेगा।
कई अध्ययन CO2 को ईंधन में बदलने के तरीकों की खोज कर रहे हैं। यह प्रक्रिया कार्बन-तटस्थ है क्योंकि ईंधन जलने पर समान मात्रा में CO2 उत्सर्जित करते हैं। इसमें कार्बन डाइऑक्साइड को पकड़ना और उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण या इलेक्ट्रोकेमिकल कमी जैसी रासायनिक विधियों के माध्यम से इसे मेथनॉल, डीजल और गैसोलीन जैसे हाइड्रोकार्बन ईंधन में परिवर्तित करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करना शामिल है।
मेथनॉल मौजूदा बुनियादी ढांचे के साथ इसकी
