स्केलेबल बायोमास दृष्टिकोण के साथ टिकाऊ कार्बन डाइऑक्साइड कैप्चर के लिए अभिनव हाइड्रोजेल

शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक क्रांतिकारी, बड़े पैमाने पर उपयोग की जा सकने वाली बायोमास विधि और सस्टेनेबल कार्बन कैप्चर हाइड्रोजेल (SCCH) का परिचय दिया है । ये जैल कम ऊर्जा खपत के साथ CO2 को प्रभावी ढंग से अवशोषित कर सकते हैं, जिससे ये डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC) तकनीक के लिए एक आशाजनक विकास साबित होते हैं। यह विधि CO2 को कुशलतापूर्वक परिवहन और बांधने के लिए कोन्जैक गम, पॉलीइथाइलीनमाइन, सेलुलोज और पहले से एकत्रित जल वाष्प का उपयोग करती है, विशेष रूप से आर्द्र परिस्थितियों में। कम ऊर्जा खपत वाली CO2 उत्सर्जन प्रक्रिया और SCCH का आसान, बड़े पैमाने पर उत्पादन वायु गुणवत्ता प्रबंधन और DAC में क्रांतिकारी बदलाव ला सकता है।

डायरेक्ट एयर कैप्चर (डीएसी) तकनीकें किसी भी स्थान से सीधे वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड निकालने की अद्भुत क्षमता रखती हैं। हालांकि, यह समझना महत्वपूर्ण है कि इन तकनीकों में अपार संभावनाएं तो हैं, लेकिन ऊर्जा की भारी आवश्यकता और इनसे जुड़ी कुल लागत के कारण इनकी व्यावहारिकता कुछ हद तक सीमित है। अधिकांश ठोस-शोषक आधारित प्रणालियाँ उच्च आर्द्रता के स्तर से निपटने में कठिनाई का सामना करती हैं और प्रभावी ढंग से कार्य करने के लिए उच्च पुनर्जनन तापमान या निर्वात स्थितियों की आवश्यकता होती है।

इन बाधाओं को दूर करने के लिए, सतत कार्बन-कैप्चर हाइड्रोजेल (SCCH) बनाए गए हैं। यह एक अभिनव सामग्री है जो CO2 कैप्चर में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करती है । कुशल कार्बन कैप्चर के लिए ये उल्लेखनीय SCCH CO2 को कुशलतापूर्वक अवशोषित करने की क्षमता रखते हैं, साथ ही इनकी पुनर्जनन क्षमता भी असाधारण है, और इन्हें पुनर्जनन के लिए आश्चर्यजनक रूप से कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है ।

कार्बन डाइऑक्साइड कैप्चर दक्षता बढ़ाना

पहले से एकत्रित जल वाष्प की उपस्थिति पीईआई के साथ CO2 के बंधन को काफी हद तक बेहतर बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप अवशोषण क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, विशेष रूप से आर्द्र परिस्थितियों में। इसके अलावा, एकत्रित CO2 को न्यूनतम ऊर्जा इनपुट के साथ मुक्त किया जाता है, जिसमें हल्की विद्युत तापन या सौर विकिरण का उपयोग किया जाता है, निर्वात बनाने की आवश्यकता नहीं होती है। यह मुक्त करने की प्रक्रिया तब होती है जब तापमान लगभग 60°C तक पहुँच जाता है। जल-प्रेमी हाइड्रोजेल जल वाष्पीकरण एन्थैल्पी को कम करते हैं और सेल्युलोज ऊष्मा-संवेदनशील होता है।

एससीसीएच के लाभ

1. अद्वितीय पदानुक्रमित संरचना

इस SCCH की अनूठी पदानुक्रमित संरचना एक और लाभ है। सूक्ष्म और नैनोस्तरीय छिद्रों की उपस्थिति कुशल CO2 परिवहन और सक्रिय अमाइन स्थलों तक सुविधाजनक पहुंच की अनुमति देती है ।

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2. सहज तैयारी

यह तकनीक आसानी से उपलब्ध सामग्रियों का उपयोग करके जेल बना सकती है । इसके लिए सामग्रियों को पानी में घोलकर, मिश्रण को सांचे में डालकर, फिर उसे फ्रीज-ड्राइंग प्रक्रिया से गुजारा जाता है। वातावरण में इस तकनीक की अनुकूलन क्षमता और टिकाऊपन इसे व्यावहारिक उपयोग के लिए अत्यधिक लाभदायक बनाते हैं।

3. कम पुनर्जनन तापमान

SCCH के साथ बायोमास दृष्टिकोण असाधारण रूप से कम पुनर्जनन तापमान पर कार्बन को अवशोषित करने का एक नया तरीका है। यह इसे एक अभूतपूर्व सामग्री मंच बनाता है जिसमें वायु गुणवत्ता प्रबंधन और DAC प्रौद्योगिकियों में क्रांति लाने और अधिक टिकाऊ भविष्य का मार्ग प्रशस्त करने की क्षमता है।

4. कम वाष्पीकरण एन्थैल्पी

अन्य शोषक पदार्थों के विपरीत, जिनमें निष्क्रिय जल के कारण ऊर्जा-गहन ऊष्मीय पुनर्जनन की आवश्यकता होती है, हाइड्रोजेल में वाष्पीकरण एन्थैल्पी कम होने का लाभ होता है। एन्थैल्पी में इस कमी के कारण पुनर्जनन ऊर्जा की आवश्यकता कम हो जाती है , जिससे हाइड्रोजेल शोषक पदार्थों के लिए एक कुशल विकल्प बन जाते हैं। SCCH सस्ते बायोमास कोन्जैक गम, समान रूप से वितरित पॉलीइथाइलीनमाइन (PEI) और ऊष्मीय-प्रतिक्रियाशील सेलुलोज से बना होता है।

2022 में, वैश्विक CO2 उत्सर्जन 36.1 गीगाटन था, जो कि तापमान वृद्धि को 13 डिग्री सेल्सियस तक सीमित रखने के लिए आवश्यक कार्बन बजट का 36-1.5% है। इसका मतलब है कि स्वीकार्य उत्सर्जन दो साल में समाप्त हो सकता है। यही कारण है कि नए स्केलेबल बायोमास दृष्टिकोण और टिकाऊ कार्बन कैप्चर हाइड्रोजेल का उपयोग लंबे समय में किया जा सकता है।

सतत कार्बन डाइऑक्साइड कैप्चर के लिए स्केलेबल बायोमास-व्युत्पन्न हाइड्रोजेल का स्रोत