कार्बन डाय ऑक्साईडचे इंधनात रूपांतर करता येते का?
1. CO2 चे इंधनात रूपांतर कसे करावे?
प्रथम, रूपांतर करण्यासाठी सौर ऊर्जा वापरणे कार्बन डायऑक्साइड आणि इंधनात पाणी. हायड्रोजन, कार्बन मोनॉक्साईड किंवा मिथेन यांसारखे वायू तयार करण्यासाठी संशोधक कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याचे विभाजन करण्यासाठी सौरऊर्जेचा वापर करतात, ज्यावर प्रक्रिया करून ते रसायनांमध्ये रूपांतरित केले जातात जे इंधन म्हणून वापरले जाऊ शकतात. अशा प्रकारे, शास्त्रज्ञांना कार्बन डाय ऑक्साईडचे कार्बन मोनोऑक्साइडमध्ये रूपांतर करण्यात यश आले आहे, जे झ्वियाक प्रतिक्रिया (Zviack) साठी आवश्यक आहे.
दुसरे, कार्बन डायऑक्साइड सेंद्रिय पदार्थात रूपांतरित करण्यासाठी सूक्ष्मजंतूंचा वापर केला जातो. प्रकाशसंश्लेषण करण्यासाठी सूक्ष्मजीव (शैवाल आणि जीवाणू इ.) वापरणे, प्रकाश ऊर्जेचे थेट रासायनिक उर्जेमध्ये रूपांतर करणे आणि कार्बन डायऑक्साइडचे साखरेसारख्या सेंद्रिय पदार्थात रूपांतर करणे बायोमास इंधन तयार करणे. उदाहरणार्थ, बायोडिझेल आणि बायोगॅसोलीन सारख्या गोष्टी बनवण्यासाठी संशोधक सौर ऊर्जा आणि कार्बन डायऑक्साइड तेल आणि इतर बायोमासमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी शैवाल वापरतात.
शेवटी, कार्बन डायऑक्साइडचे इंधनात रूपांतर करण्यासाठी रासायनिक अभिक्रिया वापरली जाते. उदाहरणार्थ, संशोधक कार्बन डायऑक्साइडचे अमोनिया किंवा इतर सेंद्रिय पदार्थांमध्ये रूपांतर करण्यासाठी थर्मोकेमिकल किंवा इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रिया वापरतात, ज्यावर नंतर इंधन म्हणून वापरल्या जाऊ शकणाऱ्या रसायनांमध्ये प्रक्रिया केली जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शनचा वापर कार्बन डाय ऑक्साईडचे औपचारिक ऍसिडमध्ये किंवा फॉर्मिक ऍसिडसारख्या सेंद्रिय पदार्थांमध्ये रूपांतर करण्यासाठी केला जातो, ज्याचे नंतर इंधन इत्यादींमध्ये संश्लेषित केले जाते.
2. CO2 चे इतर गोष्टींमध्ये रूपांतर करता येते का?
असे पदार्थ जे परस्पर बदलू शकतात कार्बन डायऑक्साइड वनस्पती, प्राणी, सूक्ष्मजीव आणि काही रासायनिक अभिक्रिया यांचा समावेश होतो.
वनस्पती हे कार्बन डाय ऑक्साईडचे सर्वात महत्वाचे परिवर्तक आहेत. ते प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे कार्बन डायऑक्साइड सेंद्रिय पदार्थात रूपांतरित करतात, अशा प्रकारे जीवांना आवश्यक ऊर्जा प्रदान करतात. प्रकाशसंश्लेषण ही अशी प्रक्रिया आहे ज्याद्वारे झाडे सूर्याच्या ऊर्जेतून पाणी आणि कार्बन डायऑक्साइड शोषून घेतात, त्यानंतर ऑक्सिजन सोडताना त्यातील कार्बन अणू शर्करा आणि इतर सेंद्रिय पदार्थ तयार करण्यासाठी वापरतात. या सेंद्रिय पदार्थांचा वापर वनस्पती कच्चा माल म्हणून त्यांच्या वाढीसाठी आणि पुनरुत्पादनासाठी करतात आणि कार्बन डायऑक्साइड देखील वनस्पतींद्वारे सोडला जातो, त्यामुळे कार्बन डायऑक्साइडचे चक्र पूर्ण होते.
प्राणी आणि सूक्ष्मजीव देखील श्वसन प्रक्रियेद्वारे कार्बन डाय ऑक्साईडचे ऑक्सिजनमध्ये रूपांतर करू शकतात, विशेषत: काही सागरी जीव, जसे की समुद्री शैवाल इत्यादी, ते मोठ्या प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइडचे सेंद्रिय पदार्थात रूपांतर करू शकतात, ज्यामुळे सागरी वातावरणात बदल होतो.
याव्यतिरिक्त, काही रासायनिक अभिक्रियांमुळे कार्बन डायऑक्साइडचे इतर पदार्थांमध्ये रूपांतर देखील होऊ शकते. उदाहरणार्थ, जळणारा कोळसा कार्बन डायऑक्साइडला सल्फर डायऑक्साइड आणि पाण्यात रूपांतरित करू शकतो आणि कॅल्शियम कार्बोनेट कार्बन डाय ऑक्साईडचे कॅल्शियम कार्बोनेटमध्ये रूपांतर करू शकते, ज्याचा वापर धातू आणि सिमेंट यांसारख्या सामग्री तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. याशिवाय, काही रासायनिक अभिक्रियांमुळे कार्बन डाय ऑक्साईडला हायड्रोकार्बनमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते, जसे की मिथेन, आणि विविध कारणांसाठी त्यांचा वापर.
सारांश, वनस्पती, प्राणी, सूक्ष्मजंतू आणि काही रासायनिक अभिक्रिया कार्बन डाय ऑक्साईडचे इतर पदार्थांमध्ये रूपांतर करून पर्यावरण बदलण्यास सक्षम आहेत.
3. आपण CO2 परत कोळशात रूपांतरित करू शकतो का?
सिद्धांततः, हे देखील शक्य आहे.
कोळसा कुठून आला? हे जमिनीत गाडलेल्या वनस्पतींद्वारे तयार केले जाते. वनस्पतींमधील कार्बन घटक कधीकधी शोषणाऱ्या वनस्पतींमधून येतो कार्बन डायऑक्साइड हवेत आणि प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे सेंद्रिय पदार्थात बदलणे. म्हणून, कार्बन अणूंच्या समान संख्येसाठी, कार्बन डायऑक्साइडची ऊर्जा कोळशाच्या तुलनेत कमी असते. म्हणून, निसर्गात, कार्बन डाय ऑक्साईड निर्माण करण्यासाठी कोळसा जाळण्याची प्रतिक्रिया उत्स्फूर्तपणे पुढे जाऊ शकते जेव्हा प्रारंभिक ऊर्जा (जसे की प्रज्वलन) समाधानी असते, परंतु कार्बन डायऑक्साइड सेंद्रिय पदार्थात बदलण्याची प्रक्रिया उत्स्फूर्तपणे पुढे जाऊ शकत नाही, आणि प्रकाशसंश्लेषणातून जाणे आवश्यक आहे, आणि ऊर्जा सूर्यापासून येते.
जर आपण कृत्रिम शुद्धीकरणाबद्दल बोललो तर आपण प्रकाशसंश्लेषण आणि कोळसा निर्मिती प्रक्रियेचे अनुकरण करू शकतो. मात्र, आर्थिक फायदा अजिबात होत नाही.
4. CO2 चे नैसर्गिक वायूमध्ये रूपांतर करता येते का?
होय, रासायनिक पद्धतीमध्ये भरपूर ऊर्जा खर्च होते, त्यामुळे नफा तोटाच आहे.
झाडे लावणे, निसर्गाचा वापर करून परिवर्तन घडवणे, यासाठी बराच वेळ लागतो आणि त्यासाठी प्रत्येकाच्या दीर्घकालीन प्रयत्नांची आवश्यकता असते आणि Z-F च्या दृढ, सातत्यपूर्ण, व्यावहारिक आणि प्रभावी धोरणांनी पृथ्वीवरील वनस्पती वाढवण्यासाठी, कमी न करता. वनस्पती कार्बन डाय ऑक्साईड घेतल्यानंतर, पृथ्वीच्या कवचाच्या हालचालींद्वारे, प्राचीन काळाप्रमाणे ते तेलात बदलते.
एक प्रकारचे धान्य देखील आहे जे कार्बन डाय ऑक्साईड शोषून घेते आणि धान्य आणि पेंढा पासून थेट अल्कोहोल आणि बायोगॅस तयार करते, जे देखील एक परिवर्तन आहे
5. कार्बन डायऑक्साइड आणि हायड्रोजन मिसळल्यावर काय होते?
कार्बन डायऑक्साइड आणि हायड्रोजन वेगवेगळ्या प्रतिक्रिया परिस्थितीत भिन्न उत्पादने तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देऊ शकतो:
1. कार्बन डायऑक्साइड आणि हायड्रोजन उच्च तापमानात कार्बन मोनोऑक्साइड आणि पाणी तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देतात;
2. कार्बन डाय ऑक्साईड आणि हायड्रोजन उच्च तापमान आणि उच्च दाबाखाली प्रतिक्रिया देऊन मिथेन आणि पाणी तयार करतात. मिथेन हा सर्वात सोपा सेंद्रिय पदार्थ आहे आणि नैसर्गिक वायू, बायोगॅस, पिट गॅस इत्यादींचा मुख्य घटक आहे, ज्याला सामान्यतः वायू म्हणतात;
3. कार्बन डायऑक्साइड आणि हायड्रोजन उच्च तापमानावर प्रतिक्रिया देतात आणि मिथेनॉल तयार करण्यासाठी उत्प्रेरक रुथेनियम-फॉस्फिन-क्रोमियम कंपाऊंड जोडतात, जे सर्वात सोपा संतृप्त मोनोहायड्रिक अल्कोहोल आहे आणि अल्कोहोलच्या गंधासह रंगहीन आणि अस्थिर द्रव आहे. हे फॉर्मल्डिहाइड आणि कीटकनाशके, इत्यादी तयार करण्यासाठी वापरले जाते आणि सेंद्रिय पदार्थांसाठी अर्क म्हणून वापरले जाते आणि अल्कोहोलसाठी डिनाचरंट म्हणून वापरले जाते.
6. कार्बन डायऑक्साइडचे द्रव इंधनात रूपांतर करणे
इलिनॉय विद्यापीठातील रसायनशास्त्रज्ञांनी कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणाद्वारे पाणी, कार्बन डायऑक्साइड आणि दृश्यमान प्रकाशापासून इंधन तयार करण्यात यश मिळवले आहे. प्रोपेन सारख्या अधिक जटिल रेणूंमध्ये कार्बन डाय ऑक्साईडचे रूपांतर करून, हरित ऊर्जा तंत्रज्ञान अधिक कार्बन डायऑक्साइड वापरण्यासाठी आणि कमी सूर्यप्रकाश आणि उच्च उर्जेच्या मागणीच्या काळात वापरण्यासाठी रासायनिक बंधांच्या स्वरूपात सौर ऊर्जा साठवण्यासाठी यशस्वीरित्या पुढे गेले आहे.
पाणी आणि कार्बन डायऑक्साईडची प्रतिक्रिया करण्यासाठी वनस्पती सूर्यप्रकाशाचा वापर करतात आणि सौर ऊर्जा साठवण्यासाठी उच्च-ऊर्जा ग्लुकोज तयार करतात. नवीन अभ्यासात, संशोधकांनी इलेक्ट्रॉन-समृद्ध सोन्याच्या नॅनोकणांचा वापर करून उत्प्रेरक म्हणून कार्बन डायऑक्साईड आणि पाण्याचे इंधनामध्ये रूपांतरित करण्यासाठी कृत्रिम प्रतिक्रिया विकसित केली जी वनस्पती नैसर्गिक प्रकाश संश्लेषणात वापरतात त्या दृश्यमान हिरव्या प्रकाशाचा वापर केला. हे नवीन निष्कर्ष जर्नल नेचर कम्युनिकेशनमध्ये प्रकाशित करण्यात आले आहेत.
रसायनशास्त्राचे प्राध्यापक आणि अभ्यासाचे सह-लेखक प्रशांत जैन म्हणाले, “आमचे उद्दिष्ट अतिरिक्त कार्बन डायऑक्साइड आणि सौर ऊर्जेसारख्या शाश्वत ऊर्जा स्रोतांपासून जटिल, द्रवीकरण करण्यायोग्य हायड्रोकार्बन तयार करणे आहे. "द्रव इंधन आदर्श आहेत कारण ते वायू इंधनांशी सुसंगत आहेत. ते वाहतूक करण्यासाठी सोपे, सुरक्षित आणि अधिक किफायतशीर आहेत आणि ते अधिक बाँडसह लांब साखळीच्या रेणूंनी बनलेले आहेत, याचा अर्थ ते अधिक ऊर्जा दाट आहेत."
जैन यांच्या प्रयोगशाळेत, पोस्टडॉक्टरल संशोधक आणि अभ्यासाचे पहिले लेखक, सुंगजू यू यांनी हिरवा प्रकाश शोषून घेण्यासाठी आणि कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याच्या रासायनिक अभिक्रियासाठी आवश्यक इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन वाहतूक करण्यासाठी धातू उत्प्रेरक वापरला, नैसर्गिक प्रकाश संश्लेषणात क्लोरोफिल म्हणून काम केले.
सोन्याचे नॅनो पार्टिकल्स विशेषतः उत्प्रेरक म्हणून चांगले काम करतात कारण त्यांचे पृष्ठभाग कार्बन डायऑक्साइड रेणूंसह सहज प्रतिक्रिया देतात, इतर गंज-प्रवण धातूंप्रमाणे तुटल्याशिवाय प्रकाश ऊर्जा प्रभावीपणे शोषून घेतात, जैन म्हणाले.
हायड्रोकार्बन इंधनाच्या रासायनिक बंधांमध्ये साठवलेली ऊर्जा सोडण्याचे अनेक मार्ग आहेत. तथापि, ते जाळण्याचा सोपा आणि पारंपारिक मार्ग अधिक कार्बन डाय ऑक्साईड तयार करेल, जे प्रथम स्थानावर सौर ऊर्जा कॅप्चर आणि संग्रहित करण्याच्या कल्पनेच्या विरुद्ध आहे, जैन म्हणाले.
"अशा प्रकारे हायड्रोकार्बन्सचे इतर अपारंपारिक अनुप्रयोग आहेत," तो म्हणाला. "ते इंधन पेशींना उर्जा देण्यासाठी करंट आणि व्होल्टेज निर्माण करू शकतात. त्यांना अधिक कार्यक्षम कसे बनवायचे यावर जगभरात अनेक प्रयोगशाळा कार्यरत आहेत." हायड्रोकार्बन्समधील रासायनिक ऊर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करा.
