বাইকার্বোনেট-জল ক্লাস্টারের স্ফটিককরণের উপর ভিত্তি করে কার্বন ক্যাপচার: গ্লোবাল ওয়ার্মিং নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ পদ্ধতি

জীবাশ্ম-জ্বালানি নির্গমন থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড ক্যাপচার করার জন্য একটি নতুন কার্বন ক্যাপচার পদ্ধতি তৈরি করা হয়েছে

গ্রিনহাউস নির্গমন জলবায়ু পরিবর্তনের সবচেয়ে বড় অবদানকারী। গুরুত্বপূর্ণ গ্রিনহাউস গ্যাস নির্গমন বৃহৎ আকারের শিল্পায়ন এবং মানুষের কার্যকলাপের ফলাফল। এই গ্রিনহাউস নির্গমনের বেশিরভাগই হয় কার্বন - ডাই - অক্সাইড (CO2) জীবাশ্ম জ্বালানী পোড়ানো থেকে। শিল্পায়নের যুগ শুরু হওয়ার পর থেকে বায়ুমণ্ডলে CO2-এর মোট ঘনত্ব 40 শতাংশের বেশি বেড়েছে। গ্রিনহাউস নির্গমনের এই ক্রমাগত বৃদ্ধি উষ্ণতা বাড়িয়ে তুলছে গ্রহ যাকে বলা হয় 'বৈশ্বিক উষ্ণতা' যেমন কম্পিউটার সিমুলেশনে দেখা গেছে যে সময়ের সাথে সাথে পৃথিবীর গড় পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বৃদ্ধির জন্য নির্গমন দায়ী যা বৃষ্টিপাতের ধরণ, ঝড়ের তীব্রতা, সমুদ্রপৃষ্ঠের উচ্চতা ইত্যাদির পরিবর্তনের কারণে 'জলবায়ু পরিবর্তন' নির্দেশ করে। এইভাবে, 'ফাঁদ আটকানো বা ধরার উপযুক্ত উপায় বিকাশ করা। নির্গমন থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড জলবায়ু পরিবর্তন মোকাবেলার একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক। কারবন ক্যাপচার প্রযুক্তি কয়েক দশক ধরে চলে আসছে কিন্তু পরিবেশগত উদ্বেগের কারণে সম্প্রতি আরও বেশি ফোকাস অর্জন করেছে।

একটি নতুন কার্বন ক্যাপচার পদ্ধতি

এর আদর্শ পদ্ধতি কারবন ক্যাপচারের মধ্যে একটি বায়বীয় মিশ্রণ থেকে CO2 আটকানো এবং আলাদা করা, তারপর এটিকে সঞ্চয়স্থানে নিয়ে যাওয়া এবং সাধারণত ভূগর্ভস্থ বায়ুমণ্ডল থেকে দূরবর্তীভাবে সংরক্ষণ করা জড়িত। এই প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত শক্তি নিবিড়, এতে বেশ কিছু প্রযুক্তিগত সমস্যা, ঝুঁকি এবং সীমাবদ্ধতা রয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, স্টোরেজ সাইটে ফুটো হওয়ার উচ্চ সম্ভাবনা। একটি নতুন গবেষণা প্রকাশিত হয়েছে কেম কার্বন ক্যাপচার করার জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প বর্ণনা করে। ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি ইউএসএ-এর বিজ্ঞানীরা কয়লা-বার্নিং পাওয়ার প্ল্যান্ট থেকে CO2 অপসারণের জন্য একটি অনন্য পদ্ধতি তৈরি করেছেন এবং এই প্রক্রিয়াটির জন্য 24 শতাংশ কম শক্তির প্রয়োজন হয় যখন বেঞ্চমার্কগুলি বর্তমানে শিল্পে মোতায়েন করা হয়।

গবেষকরা প্রাকৃতিকভাবে ঘটে যাওয়া নিয়ে কাজ করেছেন জৈব বিস-ইমিনোগুয়ানিডাইনস (বিআইজি) নামক যৌগগুলি যা পূর্ববর্তী গবেষণায় দেখা গেছে নেতিবাচক চার্জযুক্ত অ্যানিয়নগুলির সাথে আবদ্ধ করার ক্ষমতা রাখে। তারা ভেবেছিল যে বিআইজিগুলির এই বিশেষ সম্পত্তিটি বাইকার্বনেট অ্যানিয়নের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য হওয়া উচিত। সুতরাং বিআইজি একটি সরবেন্টের মতো কাজ করতে পারে (একটি পদার্থ যা অন্যান্য অণু সংগ্রহ করে) এবং CO2কে কঠিন চুনাপাথরে (ক্যালসিয়াম কার্বনেট) রূপান্তর করতে পারে। সোডা চুন হল ক্যালসিয়াম এবং সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইডের মিশ্রণ যা স্কুবা ডাইভার, সাবমেরিন এবং অন্যান্য বদ্ধ শ্বাস-প্রশ্বাসের পরিবেশে শ্বাস-প্রশ্বাসের বায়ু ফিল্টার করতে এবং CO2-এর বিপজ্জনক জমা হওয়া প্রতিরোধ করতে ব্যবহার করে। বায়ু তারপর একাধিকবার পুনর্ব্যবহৃত করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, স্কুবা ডাইভারদের জন্য রিব্রেদার তাদের থাকতে সক্ষম করে ডুবো দীর্ঘ সময়ের জন্য যা অন্যথায় অসম্ভব।

একটি অনন্য পদ্ধতি যা কম শক্তির দাবি করে

এই বোঝার উপর ভিত্তি করে তারা একটি CO2 বিচ্ছেদ চক্র তৈরি করেছে যা একটি জলীয় বিগ দ্রবণ ব্যবহার করেছে। এই বিশেষ কার্বন-ক্যাপচার পদ্ধতিতে তারা দ্রবণের মধ্য দিয়ে ফ্লু গ্যাস পাস করেছিল যার ফলে CO2 অণুগুলি বিআইজি সরবেন্টের সাথে আবদ্ধ হয় এবং এই বাঁধাই তাদের একটি কঠিন ধরণের মধ্যে স্ফটিক করে তোলে। জৈব চুনাপাথর যখন এই কঠিন পদার্থগুলিকে 120 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত করা হয়, তখন আবদ্ধ CO2 নির্গত হবে যা সংরক্ষণ করা যেতে পারে। যেহেতু এই প্রক্রিয়াটি বিদ্যমান কার্বন-ক্যাপচার পদ্ধতির তুলনায় তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায় ঘটে, তাই প্রক্রিয়াটির জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি হ্রাস পায়। এবং, কঠিন সরবেন্ট আবার দ্রবীভূত হতে পারে পানি এবং পুনর্ব্যবহারের জন্য পুনর্ব্যবহৃত।

বর্তমান কার্বন-ক্যাপচার প্রযুক্তির অনেকগুলি স্থায়ী সমস্যা রয়েছে যেমন স্টোরেজ সমস্যা, উচ্চ শক্তি খরচ ইত্যাদি। প্রাথমিক সমস্যা হল তরল সরবেন্টের ব্যবহার যা সময়ের সাথে সাথে বাষ্পীভূত হয় বা পচে যায় এবং তাদের গরম করার জন্য মোট শক্তির কমপক্ষে 60 শতাংশ প্রয়োজন যা খুব বেশি উচ্চ বর্তমান গবেষণায় কঠিন সরবেন্ট শক্তির সীমাবদ্ধতাকে অতিক্রম করেছে কারণ CO2 একটি ক্রিস্টালাইজড কঠিন বাইকার্বোনেট লবণ থেকে ধারণ করা হয়েছে যার জন্য প্রায় 24 শতাংশ কম শক্তি প্রয়োজন। টানা 10টি চক্রের পরেও কোনও সরবেন্ট ক্ষতি হয়নি। শক্তির এই কম প্রয়োজন কার্বন ক্যাপচারের খরচ কমিয়ে আনতে পারে এবং যখন আমরা কোটি কোটি টন CO2 বিবেচনা করি, তখন এই পদ্ধতিটি পর্যাপ্ত ক্যাপচারের মাধ্যমে গ্রিনহাউস নির্গমনকে শূন্য করে খুব প্রভাবশালী হতে পারে।

এই গবেষণার একটি সীমাবদ্ধতা হল অপেক্ষাকৃত কম CO2 ক্ষমতা এবং শোষণের হার যা বিআইজি সরবেন্টের সীমিত দ্রবণীয়তার কারণে পানি. গবেষকরা এই সীমাবদ্ধতা মোকাবেলায় এই বিগ সরবেন্টের সাথে অ্যামিনো অ্যাসিডের মতো ঐতিহ্যগত দ্রাবকগুলিকে একত্রিত করার দিকে নজর দিচ্ছেন। বর্তমান পরীক্ষাটি একটি ছোট স্কেলে করা হয়েছে যাতে 99 শতাংশ CO2 নিষ্কাশন গ্যাস থেকে সরানো হয়েছিল। প্রক্রিয়াটিকে আরও অপ্টিমাইজ করা দরকার যাতে এটি প্রতিদিন কমপক্ষে এক টন CO2 ক্যাপচার করতে এবং বিভিন্ন ধরণের নির্গমন থেকে স্কেল করা যায়। নির্গমনে দূষণ মোকাবেলায় পদ্ধতিটি অবশ্যই শক্তিশালী হতে হবে৷ একটি কার্বন ক্যাপচার প্রযুক্তির চূড়ান্ত লক্ষ্য হবে একটি সাশ্রয়ী এবং শক্তি সাশ্রয়ী পদ্ধতি ব্যবহার করে বায়ুমণ্ডল থেকে সরাসরি CO2 ক্যাপচার করা৷

***

{উদ্ধৃত উৎস(গুলি) তালিকায় নীচে দেওয়া DOI লিঙ্কে ক্লিক করে আপনি মূল গবেষণাপত্রটি পড়তে পারেন}

উত্স (গুলি)

উইলিয়ামস এন এট আল। 2019. ক্রিস্টালাইন হাইড্রোজেন-বন্ডেড বাইকার্বনেট ডাইমারের মাধ্যমে CO2 ক্যাপচার। কেম.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025