IIT Gandhinagar CO2 Recycling Technology: ગ્લોબલ વોર્મિંગ અને આબોહવા પરિવર્તનના આ યુગમાં કાર્બન ડાયોક્સાઈડ (CO₂) ઉત્સર્જનને અટકાવવું એ વિશ્વ માટે એક મોટો પડકાર છે. આવી સ્થિતિમાં, ઈન્ડિયન ઈન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી, ગાંધીનગર (IIT-GN) ના સંશોધકોએ એક આશાસ્પદ માર્ગ શોધી કાઢ્યો છે.
IIT ગાંધીનગરના સંશોધકોએ મશીન લર્નિંગ અને કમ્પ્યુટેશનલ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને એવા અલ્ટ્રાથિન દ્વિ-પરિમાણીય (2D) પદાર્થોની ઓળખ કરી છે, જે કાર્બન ડાયોક્સાઈડને ઉપયોગી કાર્બન મોનોક્સાઈડ (CO) માં અસરકારક રીતે રૂપાંતરિત કરી શકે છે. આ ક્રાંતિકારી સંશોધનના પરિણામો જાણીતા જર્નલ 'npj Computational Materials' માં પ્રકાશિત થયા છે.
ઊર્જાના વધારાના બૂસ્ટ વિના રૂપાંતરણ
આ નવી ટેકનોલોજી રિન્યુએબલ એનર્જી (પુનઃપ્રાપ્ય ઊર્જા) દ્વારા સંચાલિત CO₂ રિસાયક્લિંગ અને કાર્બન-ઉપયોગ ટેક્નોલોજીને ભવિષ્યમાં વધુ મજબૂત બનાવી શકે છે. સામાન્ય રીતે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ એક અત્યંત સ્થિર પરમાણુ છે, જેના કાર્બન અને ઓક્સિજન અણુઓ એકબીજા સાથે મજબૂતાઈથી જોડાયેલા હોય છે. તેથી તેને તોડવા માટે પુષ્કળ ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
પરંતુ IIT ગાંધીનગરના સંશોધકો દ્વારા શોધાયેલા આ નવા પદાર્થો કોઈપણ પ્રકારના વધારાના ઇલેક્ટ્રિકલ બૂસ્ટ વિના આ રૂપાંતરણપ્રક્રિયાને અત્યંત ઓછી ઊર્જાની જરૂરિયાતો સાથે સરળ બનાવી શકે છે. સંશોધકોએ 'MBenes' (મેટલ અને બોરોનમાંથી બનેલા અત્યંત પાતળા સ્તર) અને 'હાી-એન્ટ્રોપી મટિરિયલ્સ' (બહુવિધ ધાતુનું મિશ્રણ) ને એક સાથે જોડીને આ નવો પ્રયોગ કર્યો છે.
સંશોધકોએ કમ્પ્યુટેશનલ સ્ક્રીનિંગ સિમ્યુલેશન દ્વારા 18 વિવિધ સંયોજનોનું પરીક્ષણ કર્યું હતું, જેમાંથી 3 હાઈ-એન્ટ્રોપી MBenes શ્રેષ્ઠ સાબિત થયા છે. આ પદાર્થમાં ક્રોમિયમ, નાઈઓબિયમ, ઝિર્કોનિયમ, મોલિબ્ડેનમ, ટાઇટેનિયમ, હાફનિયમ અને ટેન્ટેલમ જેવી ધાતુઓ બોરોન સાથે ભળેલી છે.
ધાતુઓનું અદ્ભુત ટીમવર્ક (કોકટેલ ઈફેક્ટ)
આ નવી પ્રક્રિયામાં અલગ-અલગ ધાતુ પરસ્પર મળીને કામ કરે છે, જેને "કોકટેલ ઈફેક્ટ" કહેવામાં આવે છે. જેમ કે, ક્રોમિયમ ધાતુ CO₂ ને આકર્ષિત (adsorption) કરવાનું કામ કરે છે, જ્યારે ઝિર્કોનિયમ અને હાફનિયમ તે સાઈટ પર ઇલેક્ટ્રીક સપ્લાય કરવામાં મદદ કરે છે. આ અદ્ભુત ટીમવર્કને કારણે ખૂબ જ સાનુકૂળ વાતાવરણ સર્જાય છે અને CO₂ નું રૂપાંતરણ સક્રિય બને છે. આ રીતે ઉત્પન્ન થયેલ CO નો ઉપયોગ સિન્ગેસ (syngas),ઈંધણ અને ઔદ્યોગિક રસાયણો બનાવવા માટે કાચા માલ તરીકે થઈ શકે છે. સિન્ગેસનો ઉપયોગ વીજળી ઉત્પન્ન કરવા અને ફ્યુઅલ સેલ ચલાવવા માટે પણ થાય છે.
નેટ-ઝીરો ઉત્સર્જન તરફ મહત્વનું કદમ
આ અભ્યાસના પ્રથમ લેખક અને IIT ગાંધીનગરના મટીરિયલ્સ એન્જિનિયરિંગ વિભાગના ચોથા વર્ષના PhD સ્કોલર હર્ષ ભરદ્વાજએ જણાવ્યું હતું કે, અગાઉના સંશોધનોમાં બનેલા કેટાલિસ્ટ માટે સામાન્ય રીતે વધારાના ઇલેક્ટ્રિકલ બૂસ્ટની જરૂર પડતી હતી અથવા તેમાંથી મિથેન અને મિથેનોલ જેવા વધુ જટિલ પદાર્થો બનતા હતા. આ નવું સંશોધન સીધા જ CO ના ઉત્પાદન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે ઉદ્યોગો માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ મધ્યવર્તી પદાર્થ છે.
વિભાગના એસોસિએટ પ્રોફેસર અને આ સંશોધનના મુખ્ય તપાસકર્તા ડો. રાઘવન રંગનાથને જણાવ્યું હતું કે, આ સંશોધન ભવિષ્યમાં કાર્બન ડાયોક્સાઈડને ફરીથી અર્થતંત્રમાં વહેતો કરવાની દિશામાં મહત્વનું સાબિત થઈ શકે છે. જો કે, આગામી સમયમાં તેના પ્રાયોગિક સંશ્લેષણ અને ઈલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણ પણ હાથ ધરવામાં આવશે.
ભારત સરકારના વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી વિભાગ (DST) ના વર્ષ 2070 સુધીમાં નેટ-ઝીરો ઉત્સર્જન હાંસલ કરવાના રાષ્ટ્રીય લક્ષ્ય સાથે આ ટેકનોલોજી ખૂબ સુસંગત છે. આ સંશોધન માટે નેશનલ સુપર કમ્પ્યુટિંગ મિશનના સહયોગથી IIT ગાંધીનગર ખાતે કાર્યરત 'પરમ અનંત' સુપર કમ્પ્યુટિંગ ફેસિલીટીની પણ અગત્યની મદદ લેવામાં આવી હતી.