2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
माइक्रोस्कोप के तहत उत्प्रेरक
ब्रिटिश रसायनज्ञों ने कार्बन डाइऑक्साइड से तरल हाइड्रोकार्बन के उत्पादन के लिए एक सस्ता उत्प्रेरक तैयार किया है। इसमें लौह, मैंगनीज और पोटेशियम के यौगिक होते हैं, जहां सही अनुपात में चुने गए लौह ऑक्साइड और कार्बाइड द्वारा मुख्य भूमिका निभाई जाती है। वैश्विक जलवायु परिवर्तन में विमानन के योगदान को कम करने के लिए लेखकों ने शून्य कार्बन पदचिह्न के साथ जेट ईंधन के उत्पादन के लिए अपने आविष्कार का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा है। लेख नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित हुआ था।
कार्बन डाइऑक्साइड वैश्विक जलवायु परिवर्तन के मुख्य मानवजनित कारणों में से एक है। यूरोप में, हवाई जहाज कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का लगभग चार प्रतिशत हिस्सा लेते हैं। इस हिस्से को कम करने के लिए, कुछ विमानन को इलेक्ट्रिक ट्रैक्शन पर स्विच करने का प्रस्ताव कर रहे हैं: या तो सौर पैनलों पर या बैटरी पर। इस तरह के विमानों के बड़ी संख्या में परीक्षणों के बावजूद, अब तक केवल हल्के इंजन वाले इलेक्ट्रिक विमान का उपयोग किया जाता है, और इलेक्ट्रिक वाणिज्यिक एयरलाइनर का निर्माण अभी भी दूर है - केवल कुछ महीने पहले पहले इलेक्ट्रिक विमान को एक प्रकार का प्रमाण पत्र प्राप्त हुआ था। साथ ही, यह स्पष्ट नहीं है कि वे मुख्यधारा के उपयोग के लिए कितने फायदेमंद होंगे।
ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण में कार्बन तटस्थता शामिल है - जब ईंधन बनाने के लिए वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड की उतनी ही मात्रा ली जाती है जितनी दहन से निकलती है। वैकल्पिक रूप से, इसके लिए आप जैव ईंधन, यानी दहनशील हाइड्रोकार्बन का उपयोग कर सकते हैं जो तेल से नहीं, बल्कि पौधों की सामग्री से प्राप्त होते हैं। इस दृष्टिकोण में एक महत्वपूर्ण कमी है - ईंधन के लिए जैविक कच्चे माल को या तो खाद्य फसलों के बजाय उगाना पड़ता है, जिससे गरीब देशों में भूख लग सकती है, या वनों की कटाई के स्थान पर, जो पर्यावरण को नुकसान पहुंचाती है। इससे बचने के लिए, वैज्ञानिक औद्योगिक रूप से कार्बन डाइऑक्साइड से ईंधन का उत्पादन करने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं, लेकिन इसके लिए आमतौर पर महंगे उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है।
ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी के पीटर एडवर्ड्स और उनके सहयोगियों ने एक सस्ते उत्प्रेरक का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से विमानन ईंधन बनाने का एक तरीका ईजाद किया है। यह लोहा, पोटेशियम और मैग्नीशियम के यौगिकों से बना है, और आसानी से उपलब्ध कच्चे माल से निर्मित होता है। इसकी तैयारी के लिए वैज्ञानिकों ने साइट्रिक एसिड, आयरन (III) नाइट्रेट नॉनहाइड्रेट, मैंगनीज (II) नाइट्रेट टेट्राहाइड्रेट और पोटेशियम नाइट्रेट लिया। सभी घटकों को गर्म और मिश्रित किया गया, जिसके बाद कार्बन से छुटकारा पाने और पाउडर प्राप्त करने के लिए परिणामस्वरूप पेस्ट को 350 डिग्री पर हवा में जलाया गया। शोधकर्ताओं के अनुसार, यह कार्बनिक अम्ल की उपस्थिति है जो उच्च गुणवत्ता वाले उत्प्रेरक के उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि इसके दहन के दौरान कई गैसें बनती हैं, जो पाउडर को ओवरहीटिंग और सिंटरिंग से रोकती हैं।
सही अनुपात में दो लोहे के यौगिकों ने हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड से विमानन ईंधन के प्रत्यक्ष उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई: Fe3O4 और आयरन कार्बाइड का एक अपेक्षाकृत दुर्लभ रूप -Fe5C2, जो लंबे हाइड्रोकार्बन अणुओं के निर्माण को बढ़ावा देता है। इस अग्रानुक्रम के लिए धन्यवाद, उत्प्रेरक पर एक साथ दो प्रतिक्रियाएं होती हैं। उनमें से पहले में, जल गैस का उल्टा रूपांतरण कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन के मिश्रण को पानी और कार्बन मोनोऑक्साइड के मिश्रण में बदलने के साथ होता है। यह प्रतिक्रिया आयरन ऑक्साइड द्वारा सुगम होती है, जो इस प्रक्रिया में कार्बाइड में बदल जाती है।
प्रतिक्रिया आरेख, दाएं से बाएं
उसी समय, आयरन कार्बाइड फिशर-ट्रॉप्स प्रक्रिया में योगदान देता है - हाइड्रोजन के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड के मिश्रण को तरल हाइड्रोकार्बन में बदलना, जिसके दौरान, आयरन कार्बाइड को वापस ऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है। उत्प्रेरक में मैंगनीज यौगिकों को गतिविधि बढ़ाने की आवश्यकता होती है, और पोटेशियम यौगिकों को मीथेन के गठन और आयरन कार्बाइड के गठन को दबाने के लिए।प्रयोगशाला प्रयोगों के आंकड़ों के आधार पर, रसायनज्ञों का दावा है कि उनके उत्प्रेरक की मदद से 50 प्रतिशत से अधिक तरल हाइड्रोकार्बन अंश और लगभग 17 प्रतिशत की संभावित ईंधन उपज वाला उत्पाद प्राप्त करना संभव है। इसके अलावा, एथिलीन और प्रोपलीन का 8 प्रतिशत और अधिक है, जो रासायनिक उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
ग्लोबल वार्मिंग में योगदान देने के अलावा, तेल का उपयोग पर्यावरण के लिए हानिकारक है, भले ही इसे जलाया न जाए। प्लास्टिक कचरा एक बड़ी समस्या है, इसलिए विकसित देश डिस्पोजेबल टेबलवेयर के उपयोग को कम करने की कोशिश कर रहे हैं: उदाहरण के लिए, इंग्लैंड में हाल ही में प्लास्टिक के तिनके पर प्रतिबंध लगा दिया गया था। उसी समय, बायोप्लास्टिक के लिए संक्रमण रामबाण नहीं बन पाया, क्योंकि कम से कम इसकी कुछ किस्में कम जहरीली नहीं थीं।
