রূপান্তর করুন তরল জ্বালানিতে কার্বন ডাই অক্সাইড এবং সূর্যালোক এটি এখন আর কেবল একটি বিদেশী পরীক্ষাগার ধারণা নয়। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, বেশ কয়েকটি ইউরোপীয় এবং এশীয় গবেষণা দল ভবিষ্যতের জ্বালানির কিছু অংশ CO₂ থেকে নিশ্চিত করার জন্য দৃঢ় পদক্ষেপ নিচ্ছে, যা বর্তমানে একটি বর্জ্য পণ্য হিসাবে বিবেচিত হয়।
স্পেনে, একটি প্রকল্প যার নেতৃত্বে ইউনিভার্সিডেড পাবলিকা ডি নাভারা এটি প্রযুক্তি কেন্দ্র এবং কোম্পানিগুলির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে কাজ করে এমন ডিভাইস ডিজাইন করার জন্য যা উৎপাদন করে জল এবং CO₂ থেকে নবায়নযোগ্য কৃত্রিম জ্বালানিইতিমধ্যে, অন্যান্য দেশে, কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ ব্যবস্থাগুলি নিখুঁত করা হচ্ছে যা এই উৎপাদন শৃঙ্খলে একীভূত করা যেতে পারে, এমন একটি চিত্র আঁকা হচ্ছে যেখানে "বাতাস থেকে জ্বালানি তৈরি" আর বিজ্ঞান কল্পকাহিনীর মতো শোনায় না।
প্যানেল-টু-ফুয়েল: স্পেনে সূর্য, জল এবং CO₂ দিয়ে জ্বালানি উৎপাদন
প্রকল্পটি প্যানেল-টু-ফুয়েল, INAMAT² ইনস্টিটিউটের মাধ্যমে পাবলিক ইউনিভার্সিটি অফ নাভারা (UPNA) দ্বারা প্রচারিত, লুরেডেরা প্রযুক্তি কেন্দ্র এবং কোম্পানী নাভারা মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং (INM)এর লক্ষ্য হল এটি দেখানো যে এটি সম্ভব শুধুমাত্র ব্যবহার করে কৃত্রিম জ্বালানি উৎপাদন করুন নবায়নযোগ্য সম্পদ: সৌর বিকিরণ, জল এবং বায়ু থেকে সংগৃহীত CO₂।
মূল ধারণা হল এর একটি অংশ প্রতিস্থাপন করা পেট্রোলিয়াম থেকে প্রাপ্ত তরল জ্বালানি বর্তমান ইঞ্জিনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ বিকল্পগুলির মাধ্যমে, কিন্তু এমন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তৈরি করা হয় যা বায়ুমণ্ডলে CO₂ বৃদ্ধি করে না। এই লক্ষ্যে, একটি চক্র প্রস্তাব করা হয়েছে যার মধ্যে CO₂ বাতাস থেকে ধারণ করা হয়, এবং সূর্যালোক ব্যবহার করে সবুজ হাইড্রোজেন পাওয়া যায়। এবং উভয়কেই একত্রিত করে পরিবহনে ব্যবহারযোগ্য কৃত্রিম জ্বালানি তৈরি করা হয়।
এই পদ্ধতিটি প্রধান জলবায়ু চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি মোকাবেলা করার চেষ্টা করে: যেসব খাতকে বিদ্যুতায়িত করা কঠিন, সেগুলোর কার্বনমুক্তকরণ, যেমন ভারী সড়ক পরিবহন, সামুদ্রিক বা বিমান পরিবহন, যেখানে ব্যাটারি দিয়ে সরাসরি প্রতিস্থাপন সবসময় প্রযুক্তিগত বা অর্থনৈতিকভাবে কার্যকর হয় না।
প্রকল্পটি কেবল রাসায়নিক উন্নয়নের মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়, বরং এর মধ্যে রয়েছে অর্থনৈতিক এবং পরিবেশগত বিশ্লেষণ এই প্রক্রিয়াটি মাঝারি মেয়াদে বাজারে ইতিমধ্যেই থাকা ঐতিহ্যবাহী জীবাশ্ম জ্বালানি বিকল্প এবং অন্যান্য নবায়নযোগ্য বিকল্পগুলির সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে কিনা তা খুঁজে বের করার জন্য।
একটি আলোক-ক্যাটাল্যাটিক প্যানেল যা উদ্ভিদের অনুকরণ করে
প্যানেল-টু-ফুয়েলের কেন্দ্রবিন্দুতে অবস্থিত একটি আলোক-ক্যাটাল্যাটিক প্যানেল যা প্রচলিত ফটোভোলটাইক প্যানেল থেকে ভিন্নভাবে কাজ করে। বিদ্যুৎ উৎপাদনের পরিবর্তে, এই ডিভাইসটি সূর্যালোক ব্যবহার করে জলের অণু আলাদা করে হাইড্রোজেন তৈরি করেগ্রিড থেকে শক্তি ব্যবহার না করেই।
UPNA ডিজাইন 3D প্রিন্টিং ব্যবহার করে তৈরি চুল্লিসক্রিয় পদার্থগুলিকে সৌর বিকিরণের সাথে সর্বোত্তমভাবে প্রকাশ করার জন্য ডিজাইন করা জ্যামিতি সহ। লক্ষ্য হল বিক্রিয়াটি যেখানে ঘটে সেখানে আলোকে আরও ভালভাবে বিতরণ করা, যার ফলে জল থেকে প্রাপ্ত হাইড্রোজেনের পরিমাণ বৃদ্ধি পায়।
লুরেডেরা টেকনোলজি সেন্টার তার পক্ষ থেকে অবদান রাখে উচ্চ দক্ষতার সাথে সূর্যালোক ধারণ এবং ব্যবহার করতে সক্ষম ন্যানোম্যাটেরিয়ালএই যৌগগুলি আলোক-অনুঘটক হিসেবে কাজ করে, অর্থাৎ, যখন তারা ফোটন গ্রহণ করে তখন রাসায়নিক বিক্রিয়া শুরু করে এবং ত্বরান্বিত করে, যেমনটি প্রাকৃতিক সালোকসংশ্লেষণের সময় উদ্ভিদের পাতার রঞ্জক পদার্থ করে।
কোম্পানি Ingeniería Navarra Mecánica এর দায়িত্বে রয়েছে প্রথম সমন্বিত প্রোটোটাইপের প্রকৌশল, একটি প্রদর্শনী ইউনিট যা হাইড্রোজেন উৎপাদন, CO₂ গ্রহণ এবং পরবর্তীকালে নবায়নযোগ্য জ্বালানির সংশ্লেষণকে এক সিস্টেমে একত্রিত করবে।
এই সরঞ্জামের উন্নয়নের সাথে সাথে, কনসোর্টিয়ামটি কাজ করছে বাতাস থেকে CO₂ শোষণকারী শোষণকারী পদার্থ, এই গ্যাসটিকে তাদের পৃষ্ঠে ধরে রাখতে এবং তারপর রূপান্তর বিক্রিয়ায় এটিকে প্রবেশ করানোর জন্য নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে ছেড়ে দিতে সক্ষম।
CO₂ এবং হাইড্রোজেন থেকে তরল জ্বালানিতে: মিথানল এবং ফিশার-ট্রপশ
একবার তোমার কাছে সবুজ হাইড্রোজেন এবং ক্যাপচার করা CO₂পরবর্তী ধাপ হল তাদেরকে তরল জ্বালানি হিসেবে ব্যবহারযোগ্য অণুতে রূপান্তর করা। লুইস গ্যান্ডিয়া পাস্কুয়াল এবং ফার্নান্দো বিম্বেলা সেরানোর নেতৃত্বে দল বিশ্লেষণ করছে দুটি প্রধান রুট এটি অর্জন করতে।
প্রথম অবলম্বন একটি মধ্যবর্তী পদক্ষেপ হিসেবে মিথানলএই ক্ষেত্রে, CO₂ হাইড্রোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে মিথানল তৈরি করে, একটি অণু যা পরবর্তীতে আরও জটিল জ্বালানিতে রূপান্তরিত হতে পারে অথবা নির্দিষ্ট শিল্প ও শক্তি প্রয়োগে সরাসরি ব্যবহার করা যেতে পারে।
দ্বিতীয় রুটটি প্রক্রিয়াটির একটি অভিযোজিত সংস্করণের উপর ভিত্তি করে তৈরি ফিশার-ট্রপসচএকটি সুপরিচিত প্রযুক্তি যা কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেনের মিশ্রণকে রূপান্তরিত করতে দেয় প্রচলিত জ্বালানির মতো তরল হাইড্রোকার্বনএখানে মূল বিষয় হল CO₂ দিয়ে শুরু করার জন্য পরিস্থিতি এবং অনুঘটকগুলিকে সামঞ্জস্য করা এবং সেই প্রক্রিয়াটিকে জ্বালানি দেওয়ার জন্য উপযুক্ত গ্যাস মিশ্রণগুলি সংগ্রহ করা।
কনসোর্টিয়াম উভয় বিকল্পের তুলনা করে নির্ধারণ করে যে সম্পূর্ণ শৃঙ্খলে কোন পথটি সবচেয়ে ভালোভাবে ফিট করেশক্তি দক্ষতা, পরিচালনা খরচ, প্রযুক্তিগত জটিলতা এবং CO₂ ক্যাপচার মডিউল এবং ফটোক্যাটালিটিক হাইড্রোজেন উৎপাদন প্যানেলের সাথে একীকরণ বিবেচনা করে।
ইউপিএনএ-এর কুইপ্রোভাল গ্রুপের প্রধান গবেষক ফার্নান্দো বিম্বেলার মতে, বিকশিত প্রোটোটাইপগুলি ইতিমধ্যেই অনুমতি দিয়েছে CO₂ এবং সবুজ হাইড্রোজেন থেকে সৌর মিথেন পানএবং প্রতিদিন ব্যবহৃত তরল জ্বালানির কাছাকাছি, কার্বন পরমাণুর সংখ্যা বেশি এমন হাইড্রোকার্বনের দিকে স্কেল বাড়ানোর কাজ চলছে।
বাঁকা নকশা, মডুলার সিস্টেম এবং ইউরোপীয় সমর্থন
প্যানেল-টু-ফুয়েলের একটি স্বতন্ত্র উপাদান হল একটি বাঁকা নকশা সহ চুল্লি এই নকশাটি সৌর বিকিরণকে ঠিক সেই স্থানে কেন্দ্রীভূত করে যেখানে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে। এই জ্যামিতি সূর্যালোক এবং তাপ উভয়েরই আরও ভাল ব্যবহার সম্ভব করে, যা সিস্টেমের দক্ষতা বৃদ্ধি করে।
চূড়ান্ত লক্ষ্য হল একটি মডুলার অ্যাসেম্বলি যা ক্রমাগত এবং স্থিতিশীলভাবে কাজ করতে সক্ষমএকই সাথে তিনটি কাজ সম্পাদন করা: হাইড্রোজেন উৎপাদন করা, বাতাস থেকে CO₂ গ্রহণ করা এবং এটিকে সিন্থেটিক জ্বালানিতে রূপান্তর করা। মডুলারিটি গবেষণা কেন্দ্রের কাছাকাছি পাইলট সুবিধা থেকে শুরু করে শিল্প বা লজিস্টিক সেক্টরের সংলগ্ন বৃহত্তর স্কেল প্ল্যান্ট পর্যন্ত বিভিন্ন পরিবেশের সাথে উৎপাদন ক্ষমতা খাপ খাইয়ে নিতে সহায়তা করবে।
কারিগরি নকশা ছাড়াও, প্রকল্পটিতে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে অর্থনৈতিক সম্ভাব্যতা এবং পরিবেশগত প্রভাব অধ্যয়নএই কৃত্রিম জ্বালানিগুলি প্রচলিত ডিজেল, পেট্রোল বা কেরোসিনের সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে কিনা, সেইসাথে বৈদ্যুতিক যানবাহন বা সংকুচিত হাইড্রোজেনের মতো বিকল্পগুলির সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে কিনা তা মূল্যায়ন করা অপরিহার্য।
প্যানেল-টু-ফুয়েল বৈশিষ্ট্য রাজ্য গবেষণা সংস্থা থেকে অর্থায়ন, এর পুনরুদ্ধার, রূপান্তর এবং নমনীয়তার পরিকল্পনা এবং ইউরোপীয় তহবিল থেকে নেক্সটজেনারেশনইউপাশাপাশি সাহায্য যেমন রেনোজেনএটি স্পেন এবং ইউরোপীয় ইউনিয়নের ডিকার্বনাইজেশন এবং সবুজ পুনঃশিল্পায়ন কৌশলে এই ধরণের প্রকল্পের ভূমিকাকে আরও জোরদার করে।
দলটিতে UPNA-এর গবেষকরা রয়েছেন যেমন লুইস গান্ডিয়া, ফার্নান্দো বিম্বেলা এবং ইসমাইল পেলেজেরো; লুরেদেরা থেকে, যেমন ক্রিস্টিনা সালাজার এবং কারমেন গারিজো; এবং কোম্পানি থেকে Ingeniería Navarra Mecánica, তাদের মধ্যে উক্সু লোরেন্তেএটি বিশ্ববিদ্যালয়, প্রযুক্তি কেন্দ্র এবং ব্যবসায়িক খাতের মধ্যে ঘনিষ্ঠ সহযোগিতার প্রমাণ দেয়।
কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ: সৌর জ্বালানির দিকে ইঙ্গিত করে আন্তর্জাতিক অগ্রগতি
নাভারেতে তারা পুরো প্রক্রিয়াটিকে একটি একক মডুলার সিস্টেমে একীভূত করার জন্য কাজ করছে, অন্যান্য আন্তর্জাতিক গোষ্ঠীগুলি পরিপূরক উপাদানটিতে অগ্রগতি করছে: উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ফোটোনিক অনুঘটক শুধুমাত্র সূর্যালোক এবং জলকে প্রধান উপকরণ হিসেবে ব্যবহার করে CO₂ রূপান্তর করতে সক্ষম।
সাম্প্রতিক একটি উদাহরণ একটি দল থেকে এসেছে চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস এবং হংকং বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয় থেকে, যা একটি সিস্টেম উপস্থাপন করেছে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ নেচার কমিউনিকেশনস জার্নালে প্রকাশিত। তাদের পদ্ধতিতে Ag/WO₃ নামক একটি উপাদান ব্যবহার করা হয়, যা একটি রূপালী-পরিবর্তিত টাংস্টেন ট্রাইঅক্সাইড, যা এক ধরণের অনুঘটকের মধ্যে অস্থায়ী ইলেকট্রন সঞ্চয়স্থান.
যখন এই উপাদানটি আলোকিত হয়, তখন এটি পারে ইলেকট্রন সংরক্ষণ এবং মুক্ত করা নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে, যা আরও দক্ষতার সাথে CO₂ হ্রাস করার মূল চাবিকাঠি। কোবাল্ট-ভিত্তিক আণবিক অনুঘটকের সাথে মিলিত হলে, কোবাল্ট ফ্যাথালোসায়ানিনসিস্টেমটি CO₂ এবং জলকে রূপান্তর করতে সক্ষম হয় কার্বন মনোক্সাইড পূর্ববর্তী কনফিগারেশনের তুলনায় অনেক উন্নত গতি সহ।
পরীক্ষাগারের অবস্থার অধীনে, উৎপাদন স্তরগুলি ক্রমানুসারে প্রতি ঘন্টায় প্রতি গ্রাম অনুঘটকের জন্য ১.৫ মিলিমোল কার্বন মনোক্সাইডAg/WO₃ দ্বারা প্রদত্ত "চার্জ রিজার্ভার" ছাড়াই একই কোবাল্ট অনুঘটকের চেয়ে প্রায় একশ গুণ বেশি। যদিও এখনও ছোট স্কেলে, কর্মক্ষমতা উন্নতি বৈজ্ঞানিকভাবে তাৎপর্যপূর্ণ।
কার্বন মনোক্সাইড কোনও ট্যাঙ্কে ব্যবহারের জন্য প্রস্তুত জ্বালানি নয়, তবে এটি একটি সিন্থেটিক জ্বালানি তৈরির জন্য মৌলিক রাসায়নিক বিল্ডিং ব্লক, গ্যাস সংশ্লেষণ (সিঙ্গাস) এর মতো ইতিমধ্যে পরিচিত শিল্প রুটগুলির মাধ্যমে এবং তারপরে ফিশার-ট্রপশ ধরণের প্রক্রিয়াগুলি, ঠিক একই যুক্তি যা প্যানেল-টু-ফুয়েলের মতো প্রকল্পগুলিতে অন্বেষণ করা হয়।
একটি পরিষ্কার নকশা: ইলেকট্রনের উৎস হিসেবে জল
অনেক কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ প্রকল্পের একটি সাধারণ সমস্যা হল ব্যয়যোগ্য এজেন্টঅতিরিক্ত পদার্থগুলি বিক্রিয়াকে সহজতর করে কিন্তু গ্রহণ করা হয় এবং বর্জ্য উৎপন্ন করে। চীনা নকশা ব্যবহার করে এই সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করার চেষ্টা করে ইলেকট্রনের উৎস হিসেবে পানি, একটি বাস্তব পাতার কার্যকারিতার কাছাকাছি একটি পদ্ধতি।
প্রকৃতিতে, প্লাস্টোকুইননের মতো অণুগুলি সমন্বয়ের জন্য ইলেকট্রনগুলিকে সংক্ষিপ্তভাবে সঞ্চয় করে একসাথে বেশ কয়েকটি আলোক-রাসায়নিক বিক্রিয়াএই আচরণ দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে, Ag/WO₃ সিস্টেম ইলেকট্রন গ্রহণ এবং ত্যাগ করে টাংস্টেনকে তার জারণ অবস্থা পরিবর্তন করতে দেয়, যাতে CO₂ হ্রাসকারী অনুঘটকটি দীর্ঘ সময়ের জন্য আরও বেশি চার্জ উপলব্ধ থাকে।
এই প্রক্রিয়াটি বিরতিহীন চার্জ স্টোরেজ এটি ক্ষতি হ্রাস করে এবং প্রক্রিয়াটির সামগ্রিক দক্ষতা উন্নত করে, যা এই সিস্টেমগুলিকে পরীক্ষাগার থেকে ব্যবহারিক প্রয়োগে স্থানান্তরিত করতে অপরিহার্য যেখানে প্রতি কিলোগ্রাম পণ্যের দাম অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
একটি মজার বিষয় হল যে ডিভাইসটি কেবল নিয়ন্ত্রিত কৃত্রিম আলোতে কাজ করে না, বরং এটি পরীক্ষামূলকভাবে প্রাকৃতিক সূর্যালোকCO₂ কে কার্বন মনোক্সাইডে রূপান্তর করার ক্ষমতা বজায় রেখে। এই বিশদটি ইঙ্গিত দেয় যে প্রযুক্তিটি একত্রিত করা যেতে পারে সরাসরি নবায়নযোগ্য জ্বালানি দ্বারা চালিত চুল্লি, অগত্যা বৈদ্যুতিক গ্রিড ব্যবহার না করেই।
উপকরণ নকশার দৃষ্টিকোণ থেকে, Ag/WO₃ কৌশলটি তুলনামূলকভাবে বহুমুখী পদ্ধতি হিসেবে নিজেকে উপস্থাপন করে, কারণ একই সহায়তার সাথে মিলিত হতে পারে বিভিন্ন নির্দিষ্ট অনুঘটক কাঙ্ক্ষিত চূড়ান্ত পণ্যের উপর নির্ভর করে, সৌরশক্তির উৎস থেকে জ্বালানি এবং রাসায়নিক যৌগের বিস্তৃত পরিসরের দরজা খুলে দেয়।
জলবায়ু প্রভাব, চ্যালেঞ্জ এবং ইউরোপীয় নীতির সাথে সামঞ্জস্য
এর সম্ভাবনা সূর্যালোকের সাহায্যে CO₂ কে কৃত্রিম জ্বালানিতে রূপান্তর করা এটি ইউরোপীয় ডিকার্বনাইজেশন কৌশলের সাথে পুরোপুরি খাপ খায়, তবে এর প্রকৃত অবদান পুরো জীবনচক্রের উপর নির্ভর করবে। এই জ্বালানিগুলিকে জলবায়ু-নিরপেক্ষ করার জন্য, ব্যবহৃত CO₂ অবশ্যই থেকে আসতে হবে সংগৃহীত উৎসশিল্প নির্গমন হোক বা সরাসরি বাতাস থেকে, এবং পুরো প্রক্রিয়াটি অবশ্যই পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি.
এমনকি যখন এই শর্তগুলি পূরণ করা হয়, বিশেষজ্ঞরা উল্লেখ করেন যে সামগ্রিক দক্ষতা এখনও আদর্শ থেকে অনেক দূরে।প্রতিটি পর্যায়ে — CO₂ ধারণ, হাইড্রোজেন উৎপাদন, তরল জ্বালানিতে রূপান্তর, সংরক্ষণ এবং বিতরণ — শক্তির ক্ষতি জড়িত যা অর্থনৈতিক ব্যয় এবং আরও ইনস্টলড নবায়নযোগ্য ক্ষমতার প্রয়োজনীয়তার মধ্যে অনুবাদ করে।
তবুও, এই সৌর জ্বালানিগুলি সেইসব ক্ষেত্রে প্রাসঙ্গিক ভূমিকা পালন করতে পারে যেখানে সরাসরি বিদ্যুতায়িত করা সহজ নয়। অথবা স্বল্পমেয়াদে বিদ্যমান ইঞ্জিন এবং অবকাঠামো প্রতিস্থাপন করতে হবে। বিমান, সামুদ্রিক পরিবহন এবং কিছু ভারী শিল্প "কমানো কঠিন" এই তালিকায় বারবার উপস্থিত হয়।
জ্বালানি নীতির দৃষ্টিকোণ থেকে, খুব ব্যবহারিক প্রশ্নও উঠে আসে: এই ধরণের জ্বালানির এক লিটারের দাম কত হবে? ঐতিহ্যবাহী ডিজেল বা পেট্রোলের তুলনায়, বিদ্যমান রিফাইনারি এবং নেটওয়ার্কগুলিতে এটি কীভাবে একীভূত হবে এবং বৈদ্যুতিক যানবাহন বা জ্বালানি কোষের জন্য হাইড্রোজেনের মতো অন্যান্য বিকল্পগুলির তুলনায় এই প্রযুক্তিগুলি কোন স্তরের সমর্থন পাবে?
ইউরোপে, প্যানেল-টু-ফুয়েলের মতো প্রকল্পগুলির সংমিশ্রণ আন্তর্জাতিক অগ্রগতি en কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ এবং নতুন অনুঘটক এটি এমন একটি পরিস্থিতির দিকে ইঙ্গিত করে যেখানে CO₂ কে আর কেবল একটি সমস্যা হিসেবে দেখা হয় না এবং আংশিকভাবে একটি সম্পদ হিসেবে বিবেচনা করা হয়। জলবায়ু উষ্ণ হওয়ার সাথে সাথে জ্বালানির দাম ওঠানামা করার সাথে সাথে, সূর্যালোক এবং CO₂ ভিত্তিক নবায়নযোগ্য সিন্থেটিক জ্বালানি এটি শিল্প এবং পরিবেশের একই দিকে এগিয়ে যাওয়ার জন্য একটি পরিপূরক উপায় হিসেবে আবির্ভূত হচ্ছে।