सौर ऊर्जा से संचालित हाइड्रोजन उत्पादन – प्लास्टिक को उपयोगी चीज़ में बदलना

सौर-ऊर्जा संचालित हाइड्रोजन उत्पादन दशकों से इंजीनियरों का लक्ष्य रहा है। हालांकि, यह कार्य महंगा और बहुत कठिन साबित हुआ, जिससे विज्ञान अन्य हरित ऊर्जा उत्पादन तरीकों, जैसे सौर और भू-तापीय विकल्पों, से पीछे रह गया। इस महीने इस शोध में एक महत्वपूर्ण विकास हुआ जब यूरोपीय संघ के आधार पर एक इंजीनियरों की टीम ने एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्लास्टिक रीसाइक्लिंग प्रक्रिया प्रस्तुत की जो हाइड्रोजन को एक स्वच्छ उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न करती है। यहाँ वह सब कुछ है जो आपको जानना चाहिए

विशेष रूप से, स्वच्छ ऊर्जा बनाना एक कठिन कार्य हो सकता है जो कुछ स्थितियों में इसका उपयोग करने के मूल लाभ को काफी हद तक कम कर देता है। सौर पैनल और पवन फार्म जैसी प्रणालियों की स्थापना, निगरानी और रखरखाव में बहुत खर्च आता है। इसके अतिरिक्त, इन्हें बहुत जगह की आवश्यकता होती है और अक्सर पुराने उत्पादन तरीकों पर निर्भर होते हैं जो पर्यावरण के अनुकूल नहीं होते। यह शोध इस परिप्रेक्ष्य को बदलने का प्रयास करता है, उत्पादन विधियों और रणनीतियों को समग्र स्वच्छ ऊर्जा लक्ष्य के अनुरूप रखता है।

प्लास्टिक कचरा

वैश्विक स्तर पर प्लास्टिक कचरे के स्तर ऐतिहासिक स्तर पर पहुँच गए हैं। 2024 में ही, विश्लेषकों का अनुमान है कि 220 मिलियन टन प्लास्टिक कचरा उत्पन्न होगा। दुर्भाग्यवश, इस कचरे में से केवल लगभग 10% ही कभी रीसाइक्लिंग प्लांट तक पहुँच पाएगा। परिणामस्वरूप, शेष 90% कचरा लैंडफिल, जलमार्गों और शहर की सड़कों में जमा रहता है।

और भी बिगड़ सकता है

पर्यावरणविदों और शोधकर्ताओं के अनुसार, आने वाले वर्षों में प्लास्टिक कचरा समस्या और बिगड़ने वाली है। एक कारण यह है कि हर वर्ष उत्पादन क्षमता में सुधार होता है, जिससे उपयोग और कचरा दोनों बढ़ते हैं।

प्लास्टिक के खतरे बढ़ते हैं

समय के साथ, प्लास्टिक हानिकारक उप-उत्पादों में टूटता है जो कैंसर और एंटीबायोटिक प्रतिरोध जैसी स्वास्थ्य समस्याओं का कारण बन सकते हैं, साथ ही स्पष्ट पर्यावरणीय प्रभाव भी होते हैं। बहुत छोटे प्लास्टिक प्रदूषक खाद्य श्रृंखला में पाए गए हैं।

विशेष रूप से, इस प्लास्टिक कचरे का एक बड़ा हिस्सा पॉलीस्टाइरीन है, जिसे इंजीनियरों ने अपने कार्बन रीसाइक्लिंग रणनीति के लिए लक्ष्य बनाया, जिसने उन्हें सौर-ऊर्जा संचालित हाइड्रोजन उत्पादन रणनीति की ओर ले गया।

कार्बन रीसाइक्लिंग कचरे को कम करने का लक्ष्य रखती है

वर्तमान में कचरे को कम करने के लिए कई विभिन्न रीसाइक्लिंग विधियाँ उपलब्ध हैं। उनमें से सबसे प्रशंसित और प्रभावी कार्बन रीसाइक्लिंग है। यह रणनीति कचरे को तोड़ने और उसे नई सामग्री बनाने में उपयोग करने के इर्द-गिर्द घूमती है, जिसे फिर अन्य निर्माण प्रक्रियाओं में इस्तेमाल किया जा सकता है।

कार्बन रीसाइक्लिंग का लक्ष्य एक दिन कचरे को समाप्त करना है, बेकार प्लास्टिक कचरे को बदलकर उसे प्रारंभिक औद्योगिक सामग्री के रूप में नया जीवन देना। यहाँ आज उपयोग में आने वाले कार्बन रीसाइक्लिंग के सबसे सामान्य प्रकार दिए गए हैं।

इलेक्ट्रोकेमिकल अपघटन

इलेक्ट्रोकेमिकल अपघटन कुछ रसायनों और विभिन्न विद्युत आवेशों के मिश्रण का उपयोग करके प्लास्टिक कचरे के भीतर नई रासायनिक बंधन बनाता और अलग करता है। इस विधि को रासायनिक बंधनों को सफलतापूर्वक तोड़ने और छोटे, अधिक उपयोगी अणुओं को छोड़ने के लिए बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है।

जैविक अपघटन

जैविक अपघटन कार्बन रीसाइक्लिंग का एक और रूप है जो पिछले कुछ वर्षों में लोकप्रियता में बढ़ा है। यह विधि कवक और बैक्टीरिया जैसे जीवित जीवों को शामिल करती है। ये सूक्ष्मजीव प्लास्टिक कचरे को आणविक स्तर पर खा लेते हैं जिससे कार्बन और ऑक्सीजन अणु मुक्त होते हैं।

इस दृष्टिकोण का लाभ यह है कि इसे बड़ी मात्रा में बिजली या खतरनाक रसायनों की आवश्यकता नहीं होती। हालांकि, यह धीमा हो सकता है, और यह पूरी तरह से निर्धारित करना संभव नहीं है कि विघटन प्रक्रिया में कितना समय लगेगा, क्योंकि पर्यावरणीय स्थितियों और अन्य कारकों से सूक्ष्मजीव की कार्यक्षमता प्रभावित हो सकती है।

थर्मल विघटन

थर्मल विघटन पायरोलीसिस नामक प्रक्रिया का उपयोग करके गर्मी के माध्यम से आणविक बंधनों को तोड़ता है और कार्बन अणुओं को मुक्त करता है। यह विधि गर्मी, भाप और बिजली उत्पन्न करती है, जिन्हें निर्माण आवश्यकताओं को संतुलित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। थर्मल विघटन कम उत्सर्जन प्रदान करता है, वायु प्रदूषकों को कम करता है, और बायो-तेल, कार्बन फाइबर और कई अन्य मूल्यवान उत्पाद उत्पन्न कर सकता है।

सौर पैनलों से हाइड्रोजन अध्ययन

इस महीने गोएटिंगेन में फ़्रेडरिक वॉहलर रिसर्च इंस्टीट्यूट फॉर सस्टेनेबल केमिस्ट्री की एक इंजीनियरों की टीम ने जर्नल Angewandte Chemie में एक अध्ययन¹ प्रकाशित किया, जिसमें एक नई इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया का विवरण दिया गया है जो न्यूनतम ऊर्जा की आवश्यकता रखती है और कोई हानिकारक उप-उत्पाद नहीं बनाती।

स्रोत – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

यह विधि आयरन इलेक्ट्रोकैटलिसिस नामक प्रक्रिया पर निर्भर करती है, जो सामग्री को उत्तेजित करती है और अपघटन में सहायता करती है। अध्ययन विशेष रूप से पॉलीस्टाइरीन के अधिक कुशल अपघटन के लिए इलेक्ट्रोकैटलिटिक विधि के उपयोग की समीक्षा करता है। इंजीनियरों ने सफलतापूर्वक सिद्ध किया कि कचरा प्लास्टिक को मोनोमेरिक बेंज़ोयल उत्पादों जैसी औद्योगिक सामग्री में परिवर्तित करना संभव है, जिससे रास्ते में हाइड्रोजन एक उप-उत्पाद के रूप में बनता है।

परीक्षण

परीक्षण की शुरुआत इंजीनियरों ने ग्राम स्तर पर प्लास्टिक कचरे को परिवर्तित करने की कोशिश से की। विशेष रूप से, टीम ने एक आयरन पोर्फ़िरिन कॉम्प्लेक्स बनाया जो विभिन्न ऑक्सीकरण चरणों के बीच चक्रित हो सकता था, जिससे पॉलीस्टाइरीन अपघटन प्रक्रिया में सुधार हुआ।

परिणाम

परीक्षण ने सिद्ध किया कि शोधकर्ता इस विधि का उपयोग करके सफलतापूर्वक हाइड्रोजन बना सकते हैं, साथ ही कई अन्य उपयोगी औद्योगिक सामग्री, जैसे बेन्ज़ोइक एसिड (जो कई संरक्षक में पाया जाता है) और बेन्ज़ाल्डिहाइड भी। विशेष रूप से, उनका लक्ष्य हाइड्रोजन उत्पन्न करना नहीं था, बल्कि अपनी कम-ऊर्जा कार्बन रीसाइक्लिंग विधि की दक्षता को प्रदर्शित करना था।

लाभ

इस शोध के बाजारों में कई विभिन्न लाभ हैं। सबसे पहले, यह प्रक्रिया पूरी तरह से आयरन-आधारित है। आयरन दुर्लभ नहीं है और विश्व भर में पाया जाता है। यह आसानी से उपलब्ध घटक प्राप्त करने में सरल, किफायती और बड़े पैमाने पर उपलब्ध है।

सस्ते

इस हाइड्रोजन उत्पादन विधि का मुख्य आकर्षण यह है कि यह अन्य कार्बन कैप्चर विधियों की तुलना में विद्युत खपत को कम करती है। आयरन को ऑर्डर करने और उपयोग करने में अन्य कार्बन रीसाइक्लिंग विधियों की तुलना में कम खर्च आता है।

आयरन विषरहित है

आयरन का उपयोग करने का एक और बड़ा लाभ यह है कि यह विषरहित है। यह स्वाभाविक रूप से पाया जाता है और पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुंचाता। इस प्रकार, इसका उपयोग समग्र स्वच्छ ऊर्जा लक्ष्य और लागत घटाने के साथ संगत है।

कुशल

इस उत्पाद का एक और बड़ा बोनस यह है कि इसे पूरा करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती। इसलिए, यह सामान्य सौर पैनलों पर चल सकता है। यह रणनीति उत्पाद के उत्पादन और उपयोग चक्र के लिए एक बंद लूप बनाती है, जिससे लागत और प्रदर्शन दोनों में सुधार होता है।

सौर पैनलों को इस समीकरण में एकीकृत करना कई लोगों द्वारा अधिक कुशल विधि बनाने का अगला कदम माना जाता है, जिसे विश्व स्तर पर उपयोग किया जा सकता है। विशेष रूप से, उच्च-कुशल सौर पैनल और अन्य हालिया प्रगति इस दृष्टिकोण को आने वाले हफ्तों में और बेहतर बना सकती हैं।

विस्तार क्षमता

नए इलेक्ट्रोकेमिकल आयरन प्रक्रिया का एक और बड़ा लाभ यह है कि इसे औद्योगिक स्तर पर जल्दी स्केल किया जा सकता है। तकनीक को एकीकृत करना आसान है और तैनाती के लिए तैयार है। इस हरे हाइड्रोजन उत्पादन विधि में पहले ही रुचि उत्पन्न हो चुकी है।

शोधकर्ता

कार्बन रीसाइक्लिंग अध्ययन का नेतृत्व लुट्ज़ एकरमैन ने फ़्रेडरिक वॉहलर रिसर्च इंस्टीट्यूट फॉर सस्टेनेबल केमिस्ट्री, गोएटिंगेन में किया। उन्होंने अन्य लोगों के साथ मिलकर यह समझने के लिए काम किया कि यह अनोखी रासायनिक रीसाइक्लिंग विधि कैसे और क्यों एक हरित भविष्य बना सकती है।

सौर ऊर्जा संचालित हाइड्रोजन अध्ययन से लाभान्वित हो सकने वाली कंपनियां

जब आप बाजार का निरीक्षण करते हैं, तो आप आसानी से कुछ कंपनियों को देख सकते हैं जो इस विकास का उपयोग करके अपनी लाभप्रदता बढ़ा सकती हैं। कार्बन रीसाइक्लिंग व्यवसाय में कंपनियां इस अतिरिक्त दक्षता को नोटिस करने के लिए निश्चित रूप से ध्यान देंगी। यहाँ एक ऐसी कंपनी है जो इस तकनीक के सार्वजनिक उपलब्ध होने पर लाभ उठाने के लिए अच्छी स्थिति में है।

Chart Industries GTLS

विस्कॉन्सिन स्थित Chart Industries ने 1985 में बाजार में प्रवेश किया। चार्ल्स और आर्थर होम्स ने कंपनी की स्थापना ऊर्जा और गैस प्रदाताओं को उत्पाद और समर्थन प्रदान करने के लिए की। विशेष रूप से, कंपनी ने क्रायोजेनिक उपकरणों में विशेषज्ञता हासिल की थी, फिर Earthly Lans के अधिग्रहण के माध्यम से कार्बन रीसाइक्लिंग में विस्तार किया।

Earthly Lans ने Chart Industries को उनके निर्माण प्रक्रिया में क्रायोजेनिक कार्बन कैप्चर (CCC) तकनीक को पेश करने में मदद की। यह अनूठी प्रणाली एक स्वामित्व वाली कार्बन रीसाइक्लिंग प्रक्रिया के माध्यम से प्रदूषण को कम करती है। इसलिए, इसे कई लोग औद्योगिक स्तर पर कार्बन प्रदूषण को कम करने की तलाश करने वालों के लिए उपलब्ध सबसे पर्यावरण-अनुकूल विकल्पों में से एक मानते हैं।

Chart Industries ने इस वर्ष कुछ उतार-चढ़ाव देखे हैं लेकिन अधिकांश विश्लेषकों द्वारा इसे अभी भी एक मजबूत ‘होल्ड‘ माना जाता है। कंपनी ने कई उच्च-स्तरीय अधिग्रहण सुरक्षित किए हैं। इसके अतिरिक्त, इसने एशिया, भारत, ऑस्ट्रेलिया, यूरोप और दक्षिण अमेरिका में कारखाने खोले हैं।

Chart Industries इस कम लागत वाली रीसाइक्लिंग विधि को एकीकृत करके कचरे को कम कर सकता है और अपनी लाभप्रदता में सुधार कर सकता है। इन विकासों और कंपनी के नए उत्पादों और सेवाओं के कारण अगले कुछ हफ्तों और महीनों में GTLS स्टॉक की मांग बढ़ सकती है। वर्तमान में, GTLS का बाजार पूंजीकरण $7.09B है और YTD रिटर्न 21.48% है।

सौर ऊर्जा संचालित हाइड्रोजन – भविष्य

सौर पैनलों का उपयोग करके हाइड्रोजन और अन्य मूल्यवान औद्योगिक यौगिक बनाना एक गेम‑चेंजर है। ये तकनीकें मिलकर हरी निर्माण को और बेहतर बना सकती हैं। अभी के लिए, क्योंकि ये तकनीकें अभी भी जनता तक पहुँच रही हैं, सबसे अच्छा विकल्प है कि आप अपने कचरे का जिम्मेदारी से प्रबंधन और कमी करें।

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अध्ययन संदर्भ:

^{1. Hourtoule, M., Trienes, S., & Ackermann, L. (2024). Anodic commodity polymer recycling: आयरन-इलेक्ट्रोकैटलिसिस और स्केलेबल हाइड्रोजन इवोल्यूशन रिएक्शन का संयोजन। Angewandte Chemie International Edition, 63(48), e202412689. https://doi.org/10.1002/anie.202412689}