બાયકાર્બોનેટ-વોટર ક્લસ્ટર્સના સ્ફટિકીકરણ પર આધારિત કાર્બન કેપ્ચર: ગ્લોબલ વોર્મિંગને નિયંત્રિત કરવા માટે એક આશાસ્પદ અભિગમ

અશ્મિ-ઇંધણના ઉત્સર્જનમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ મેળવવા માટે નવી કાર્બન કેપ્ચર પદ્ધતિ ઘડી કાઢવામાં આવી છે.

આબોહવા પરિવર્તન માટે ગ્રીનહાઉસ ઉત્સર્જન સૌથી મોટું યોગદાન છે. જટિલ ગ્રીનહાઉસ વાયુઓનું ઉત્સર્જન મોટા પાયે ઔદ્યોગિકીકરણ અને માનવીય પ્રવૃત્તિનું પરિણામ છે. આમાંના મોટાભાગના ગ્રીનહાઉસ ઉત્સર્જનના છે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળવાથી. ઔદ્યોગિકીકરણનો યુગ શરૂ થયો ત્યારથી વાતાવરણમાં CO2 ની કુલ સાંદ્રતા 40 ટકાથી વધુ વધી છે. ગ્રીનહાઉસ ઉત્સર્જનમાં આ સતત વધારો ગરમ છે ગ્રહ જેને ' તરીકે ઓળખવામાં આવે છેગ્લોબલ વોર્મિંગકોમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન્સ દર્શાવે છે કે સમય જતાં પૃથ્વીની સપાટીના સરેરાશ તાપમાનમાં વધારા માટે ઉત્સર્જન જવાબદાર છે જે વરસાદની પેટર્ન, તોફાનની તીવ્રતા, દરિયાની સપાટી વગેરેમાં ફેરફારને કારણે 'ક્લાઇમેટ ચેન્જ' સૂચવે છે. "ઉત્સર્જનમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ એ આબોહવા પરિવર્તનનો સામનો કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ પાસું છે. કાર્બન કેપ્ચર ટેક્નોલોજી દાયકાઓથી છે પરંતુ તાજેતરમાં પર્યાવરણીય ચિંતાઓને કારણે વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે.

નવી કાર્બન કેપ્ચર પદ્ધતિ

ની પ્રમાણભૂત પ્રક્રિયા કાર્બન કેપ્ચરમાં વાયુયુક્ત મિશ્રણમાંથી CO2 ને ફસાવવું અને અલગ કરવું, પછી તેને સંગ્રહસ્થાન સુધી પહોંચાડવું અને સામાન્ય રીતે ભૂગર્ભ વાતાવરણથી દૂરથી સંગ્રહિત કરવું શામેલ છે. આ પ્રક્રિયા ખૂબ જ ઉર્જા સઘન છે, તેમાં ઘણી તકનીકી સમસ્યાઓ, જોખમો અને મર્યાદાઓ શામેલ છે, ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટોરેજ સાઇટ પર લિકેજની ઉચ્ચ સંભાવના. માં પ્રકાશિત થયેલ એક નવો અભ્યાસ કેમ કાર્બન મેળવવા માટેના આશાસ્પદ વિકલ્પનું વર્ણન કરે છે. ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જી યુએસએના વૈજ્ઞાનિકોએ કોલસા-બર્નિંગ પાવર પ્લાન્ટ્સમાંથી CO2 દૂર કરવા માટે એક અનોખી પદ્ધતિ વિકસાવી છે અને આ પ્રક્રિયાને ઉદ્યોગમાં હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતા માપદંડોની તુલનામાં 24 ટકા ઓછી ઊર્જાની જરૂર છે.

સંશોધકોએ કુદરતી રીતે બનતું કામ કર્યું ઓર્ગેનિક bis-iminoguanidines (BIGs) તરીકે ઓળખાતા સંયોજનો જે અગાઉના અભ્યાસમાં જોવા મળ્યા મુજબ નકારાત્મક ચાર્જ થયેલ આયનોને જોડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. તેઓએ વિચાર્યું કે BIG ની આ વિશિષ્ટ મિલકત બાયકાર્બોનેટ આયનોને પણ લાગુ થવી જોઈએ. તેથી BIGs સોર્બન્ટની જેમ કાર્ય કરી શકે છે (એક પદાર્થ જે અન્ય પરમાણુઓને એકત્રિત કરે છે) અને CO2 ને ઘન ચૂનાના પત્થર (કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ) માં રૂપાંતરિત કરી શકે છે. સોડા લાઇમ એ કેલ્શિયમ અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું મિશ્રણ છે જેનો ઉપયોગ સ્કુબા ડાઇવર્સ, સબમરીન અને અન્ય બંધ શ્વાસના વાતાવરણમાં શ્વાસ બહાર કાઢવામાં આવતી હવાને ફિલ્ટર કરવા અને CO2ના કોઈપણ ખતરનાક સંચયને રોકવા માટે થાય છે. ત્યારબાદ હવાને ઘણી વખત રિસાયકલ કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્કુબા ડાઇવર્સ માટે રિબ્રેથર્સ તેમને રહેવા માટે સક્ષમ બનાવે છે પાણીની અંદર લાંબા સમય માટે જે અન્યથા અશક્ય છે.

એક અનોખી પદ્ધતિ જે ઓછી ઉર્જા માંગે છે

આ સમજણના આધારે તેઓએ CO2 વિભાજન ચક્ર વિકસાવ્યું જેમાં જલીય BIG દ્રાવણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો. આ ખાસ કાર્બન-કેપ્ચર પદ્ધતિમાં તેઓએ દ્રાવણમાંથી ફ્લુ ગેસ પસાર કર્યો જેના કારણે CO2 પરમાણુઓ BIG સોર્બેન્ટ સાથે જોડાઈ ગયા અને આ બંધન તેમને ઘન પ્રકારનું સ્ફટિકીકરણ કરશે. ઓર્ગેનિક ચૂનાનો પત્થર જ્યારે આ ઘન પદાર્થોને 120 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બંધાયેલ CO2 છોડવામાં આવશે જે પછી સંગ્રહિત કરી શકાય છે. હાલની કાર્બન-કેપ્ચર પદ્ધતિઓની તુલનામાં આ પ્રક્રિયા પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને થતી હોવાથી, પ્રક્રિયા માટે જરૂરી ઉર્જા ઓછી થાય છે. અને, ઘન સોર્બન્ટ ફરીથી ઓગળી શકાય છે પાણી અને પુનઃઉપયોગ માટે રિસાયકલ કરવામાં આવે છે.

વર્તમાન કાર્બન-કેપ્ચર ટેક્નોલોજીમાં સંગ્રહની સમસ્યા, ઉચ્ચ ઉર્જા ખર્ચ વગેરે જેવા ઘણા સતત મુદ્દાઓ છે. પ્રાથમિક સમસ્યા પ્રવાહી સોર્બેન્ટનો ઉપયોગ છે જે સમય જતાં બાષ્પીભવન થાય છે અથવા વિઘટિત થાય છે અને તેમને ગરમ કરવા માટે કુલ ઊર્જાના ઓછામાં ઓછા 60 ટકાની જરૂર પડે છે જે ખૂબ જ છે. ઉચ્ચ વર્તમાન અભ્યાસમાં ઘન સોર્બન્ટ ઊર્જા મર્યાદાને દૂર કરે છે કારણ કે CO2 એક સ્ફટિકીકૃત ઘન બાયકાર્બોનેટ મીઠામાંથી લેવામાં આવે છે જેને લગભગ 24 ટકા ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે. સતત 10 ચક્ર પછી પણ કોઈ સોર્બન્ટ નુકશાન થયું ન હતું. ઊર્જાની આ ઓછી જરૂરિયાત કાર્બન કેપ્ચરના ખર્ચમાં ઘટાડો લાવી શકે છે અને જ્યારે આપણે અબજો ટન CO2નો વિચાર કરીએ છીએ, ત્યારે આ પદ્ધતિ ગ્રીનહાઉસ ઉત્સર્જનને પૂરતા પ્રમાણમાં કેપ્ચર કરીને ખૂબ જ પ્રભાવશાળી બની શકે છે.

આ અભ્યાસની એક મર્યાદા પ્રમાણમાં ઓછી CO2 ક્ષમતા અને શોષણ દર છે જે બીઆઈજી સોર્બેન્ટની મર્યાદિત દ્રાવ્યતાને કારણે છે. પાણી. સંશોધકો આ મર્યાદાને સંબોધવા માટે પરંપરાગત દ્રાવક જેવા કે એમિનો એસિડને આ BIG સોર્બેન્ટ્સ સાથે જોડવાનું વિચારી રહ્યા છે. વર્તમાન પ્રયોગ નાના પાયે કરવામાં આવ્યો છે જેમાં એક્ઝોસ્ટ ગેસમાંથી 99 ટકા CO2 દૂર કરવામાં આવ્યો છે. પ્રક્રિયાને વધુ ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાની જરૂર છે જેથી કરીને તેને દરરોજ ઓછામાં ઓછા એક ટન CO2 અને કોઈપણ વિવિધ પ્રકારના ઉત્સર્જનમાંથી મેળવવા માટે માપી શકાય. ઉત્સર્જનમાં દૂષણોને નિયંત્રિત કરવા માટે પદ્ધતિ મજબૂત હોવી જોઈએ. કાર્બન કેપ્ચર ટેક્નોલોજીનો અંતિમ ધ્યેય સસ્તું અને ઊર્જા કાર્યક્ષમ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને વાતાવરણમાંથી સીધો CO2 મેળવવાનો છે.

***

{તમે ટાંકેલા સ્ત્રોત(ઓ)ની સૂચિમાં નીચે આપેલ DOI લિંક પર ક્લિક કરીને મૂળ સંશોધન પેપર વાંચી શકો છો}

સ્રોત (ઓ)

વિલિયમ્સ એન એટ અલ. 2019. ક્રિસ્ટલાઇન હાઇડ્રોજન-બોન્ડેડ બાયકાર્બોનેટ ડાયમર્સ દ્વારા CO2 કેપ્ચર. કેમ.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025