क्या कार्बन डाइऑक्साइड को ईंधन में बदला जा सकता है?
1. CO2 को ईंधन में कैसे परिवर्तित करें?
सबसे पहले, रूपांतरण के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करना कार्बन डाईऑक्साइड और पानी को ईंधन में बदल दिया। शोधकर्ता हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड या मीथेन जैसी गैसों का उत्पादन करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को विभाजित करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जिन्हें बाद में रसायनों में परिवर्तित करने के लिए संसाधित किया जाता है जिनका उपयोग ईंधन के रूप में किया जा सकता है। इस प्रकार, वैज्ञानिकों ने कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित करने में सफलता प्राप्त की है, जो ज़्वियाक प्रतिक्रिया (ज़्वियाक) के लिए आवश्यक है।
दूसरा, कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक पदार्थ में बदलने के लिए रोगाणुओं का उपयोग किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण करने के लिए सूक्ष्मजीवों (शैवाल और बैक्टीरिया आदि सहित) का उपयोग करके, प्रकाश ऊर्जा को सीधे रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करें, और बायोमास ईंधन का उत्पादन करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड को चीनी जैसे कार्बनिक पदार्थ में परिवर्तित करें। उदाहरण के लिए, शोधकर्ता बायोडीजल और बायोगैसोलिन जैसी चीजें बनाने के लिए सौर ऊर्जा और कार्बन डाइऑक्साइड को तेल और अन्य बायोमास में परिवर्तित करने के लिए शैवाल का उपयोग करते हैं।
अंत में, कार्बन डाइऑक्साइड को ईंधन में परिवर्तित करने के लिए एक रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, शोधकर्ता कार्बन डाइऑक्साइड को अमोनिया या अन्य कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित करने के लिए थर्मोकेमिकल या इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हैं, जिसे बाद में रसायनों में संसाधित किया जा सकता है जिनका उपयोग ईंधन के रूप में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोकेमिकल कटौती का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड को औपचारिक एसिड या फॉर्मिक एसिड जैसे कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, जिन्हें बाद में ईंधन आदि में संश्लेषित किया जाता है।
2. क्या CO2 को अन्य चीजों में बदला जा सकता है?
वे पदार्थ जिनके साथ परस्पर परिवर्तन हो सकता है कार्बन डाईऑक्साइड इसमें पौधे, जानवर, सूक्ष्मजीव और कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं।
पौधे कार्बन डाइऑक्साइड के सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तक हैं। वे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक पदार्थ में परिवर्तित करते हैं, इस प्रकार जीवों को आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं। प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे सूर्य की ऊर्जा से पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं, फिर उनमें मौजूद कार्बन परमाणुओं का उपयोग शर्करा और अन्य कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए करते हैं, जबकि ऑक्सीजन छोड़ते हैं। इन कार्बनिक पदार्थों का उपयोग पौधों द्वारा अपनी वृद्धि और प्रजनन के लिए कच्चे माल के रूप में किया जाता है, और पौधों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड भी छोड़ा जाता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड का चक्र पूरा होता है।
पशु और सूक्ष्मजीव भी श्वसन प्रक्रिया के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन में परिवर्तित कर सकते हैं, विशेष रूप से कुछ समुद्री जीव, जैसे समुद्री शैवाल, आदि, वे बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक पदार्थ में परिवर्तित कर सकते हैं, जिससे समुद्री पर्यावरण बदल जाता है।
इसके अलावा, कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएं कार्बन डाइऑक्साइड को अन्य पदार्थों में भी परिवर्तित कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, कोयला जलाने से कार्बन डाइऑक्साइड को सल्फर डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित किया जा सकता है, और कैल्शियम कार्बोनेट कार्बन डाइऑक्साइड को कैल्शियम कार्बोनेट में परिवर्तित कर सकता है, जिसका उपयोग धातु और सीमेंट जैसी सामग्री बनाने के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएं कार्बन डाइऑक्साइड को मीथेन जैसे हाइड्रोकार्बन में भी परिवर्तित कर सकती हैं और उन्हें विभिन्न उद्देश्यों के लिए उपयोग कर सकती हैं।
संक्षेप में, पौधे, जानवर, सूक्ष्म जीव और कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएँ कार्बन डाइऑक्साइड को अन्य पदार्थों में परिवर्तित करके पर्यावरण को बदलने में सक्षम हैं।
3. क्या हम CO2 को वापस कोयले में बदल सकते हैं?
सैद्धांतिक तौर पर यह संभव भी है.
कोयला कहाँ से आया? इसका उत्पादन जमीन में दबे पौधों से होता है। पौधों में कार्बन तत्व कभी-कभी पौधों के अवशोषण से आता है कार्बन डाईऑक्साइड हवा में और प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से उन्हें कार्बनिक पदार्थ में बदलना। इसलिए, कार्बन परमाणुओं की समान संख्या के मोल के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड की ऊर्जा कोयले की तुलना में कम है। इसलिए, प्रकृति में, कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करने के लिए कोयले को जलाने की प्रतिक्रिया तब सहज रूप से आगे बढ़ सकती है जब प्रारंभिक ऊर्जा (जैसे इग्निशन) संतुष्ट हो जाती है, लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक पदार्थ में बदलने की प्रक्रिया स्वचालित रूप से आगे नहीं बढ़ सकती है, और इसे प्रकाश संश्लेषण से गुजरना होगा, और ऊर्जा सूर्य से आती है।
यदि हम कृत्रिम शोधन के बारे में बात करते हैं, तो हम प्रकाश संश्लेषण और कोयला निर्माण प्रक्रिया का अनुकरण कर सकते हैं। हालाँकि, कोई आर्थिक लाभ नहीं है।
4. क्या CO2 को प्राकृतिक गैस में बदला जा सकता है?
हां, रासायनिक विधि में बहुत अधिक ऊर्जा की खपत होती है, इसलिए लाभ हानि के लायक है।
पेड़-पौधे लगाना, परिवर्तन के लिए प्रकृति का उपयोग करना, एक लंबा समय लगता है और सभी के दीर्घकालिक प्रयासों की आवश्यकता होती है, और पृथ्वी की वनस्पति को बढ़ाने के लिए जेड-एफ की दृढ़, सुसंगत, व्यावहारिक और प्रभावी नीतियों की आवश्यकता होती है, न कि इसे कम करने की। वनस्पति द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का उपभोग करने के बाद, पृथ्वी की पपड़ी की गति के माध्यम से, यह प्राचीन काल की तरह तेल आदि में बदल जाता है।
एक प्रकार का अनाज भी है जो कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करता है, और अनाज और भूसे से सीधे अल्कोहल और बायोगैस का उत्पादन करता है, जो एक परिवर्तन भी है
5. क्या होता है जब कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन मिलते हैं?
कार्बन डाईऑक्साइड और हाइड्रोजन विभिन्न प्रतिक्रिया स्थितियों के तहत विभिन्न उत्पादों का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया कर सकता है:
1. कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करके कार्बन मोनोऑक्साइड और पानी बनाते हैं;
2. कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन उच्च तापमान और उच्च दबाव में प्रतिक्रिया करके मीथेन और पानी बनाते हैं। मीथेन सबसे सरल कार्बनिक पदार्थ है और प्राकृतिक गैस, बायोगैस, पिट गैस आदि का मुख्य घटक है, जिसे आमतौर पर गैस के रूप में जाना जाता है;
3. कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करते हैं और मेथनॉल का उत्पादन करने के लिए उत्प्रेरक रूथेनियम-फॉस्फीन-क्रोमियम यौगिक जोड़ते हैं, जो सबसे सरल संतृप्त मोनोहाइड्रिक अल्कोहल है और अल्कोहल गंध वाला रंगहीन और अस्थिर तरल है। इसका उपयोग फॉर्मेल्डिहाइड और कीटनाशकों आदि का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, और कार्बनिक पदार्थों के लिए एक अर्क और अल्कोहल के लिए एक डिनाटुरेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
6. कार्बन डाइऑक्साइड को तरल ईंधन में परिवर्तित करना
इलिनोइस विश्वविद्यालय के रसायनज्ञ कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और दृश्य प्रकाश से ईंधन बनाने में सफल रहे हैं। कार्बन डाइऑक्साइड को प्रोपेन जैसे अधिक जटिल अणुओं में परिवर्तित करके, हरित ऊर्जा प्रौद्योगिकी अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड का दोहन करने और कम धूप और चरम ऊर्जा मांग के दौरान उपयोग के लिए रासायनिक बांड के रूप में सौर ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए सफलतापूर्वक आगे बढ़ी है।
पौधे सौर ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए उच्च ऊर्जा ग्लूकोज का उत्पादन करने के लिए पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की प्रतिक्रिया को चलाने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं। नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रॉन-समृद्ध सोने के नैनोकणों का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में एक कृत्रिम प्रतिक्रिया विकसित की है, जो दृश्य हरी रोशनी का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ईंधन में परिवर्तित करती है, जिसका उपयोग पौधे प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण में करते हैं। ये नए निष्कर्ष नेचर कम्युनिकेशंस पत्रिका में प्रकाशित हुए थे।
रसायन विज्ञान के प्रोफेसर और अध्ययन के सह-लेखक प्रशांत जैन ने कहा, "हमारा लक्ष्य अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड और सौर ऊर्जा जैसे टिकाऊ ऊर्जा स्रोतों से जटिल, द्रवीकृत हाइड्रोकार्बन का उत्पादन करना है।" "तरल ईंधन आदर्श हैं क्योंकि वे गैसीय ईंधन के साथ संगत हैं। वे परिवहन के लिए आसान, सुरक्षित और अधिक किफायती हैं, और वे अधिक बंधन वाले लंबी श्रृंखला के अणुओं से बने होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे अधिक ऊर्जा सघन हैं।"
जैन की प्रयोगशाला में, पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और अध्ययन के पहले लेखक सुंगजू यू ने हरी रोशनी को अवशोषित करने और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी की रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को परिवहन करने के लिए एक धातु उत्प्रेरक का उपयोग किया, जो प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण में क्लोरोफिल के रूप में कार्य करता है।
जैन ने कहा, सोने के नैनोकण विशेष रूप से उत्प्रेरक के रूप में अच्छी तरह से काम करते हैं क्योंकि उनकी सतहें कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करती हैं, अन्य जंग-प्रवण धातुओं की तरह बिना टूटे प्रकाश ऊर्जा को प्रभावी ढंग से अवशोषित करती हैं।
हाइड्रोकार्बन ईंधन के रासायनिक बंधों में संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त करने के कई तरीके हैं। हालांकि, इसे जलाने का सरल और पारंपरिक तरीका अधिक कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करेगा, जो कि सौर ऊर्जा को पकड़ने और संग्रहीत करने के विचार के खिलाफ है, जैन ने कहा।
"इस तरह से हाइड्रोकार्बन के अन्य गैर-पारंपरिक अनुप्रयोग भी हैं," उन्होंने कहा। "वे ईंधन कोशिकाओं को बिजली देने के लिए करंट और वोल्टेज उत्पन्न कर सकते हैं। दुनिया भर में कई प्रयोगशालाएँ इस पर काम कर रही हैं कि उन्हें और अधिक कुशल कैसे बनाया जाए।" हाइड्रोकार्बन में रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करें।"
