जानिए समुद्री जल से कार्बन डाइऑक्साइड कैसे निकाला जाता है

मैसाचुसेट्स (एएनआई): दुनिया भर के शोधकर्ता वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए प्रभावी तकनीक खोजने के लिए वर्षों से काम कर रहे हैं क्योंकि यह ग्रह के वायुमंडल में जमा होता रहता है। दूसरी ओर, महासागर वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के लिए ग्रह के शीर्ष "सिंक" के रूप में कार्य करता है, जो मानव गतिविधि द्वारा उत्पन्न सभी गैसों का 30 से 40 प्रतिशत के बीच अवशोषित करता है।

CO2 उत्सर्जन को कम करने के लिए एक और दिलचस्प विकल्प जो अंततः शुद्ध नकारात्मक उत्सर्जन में परिणत हो सकता है, वह है समुद्र के पानी से सीधे कार्बन डाइऑक्साइड निकालने की संभावना। यह संभावना हाल ही में सामने आई है। हालाँकि कुछ व्यवसाय इस बाजार में सेंध लगाने की कोशिश कर रहे हैं, फिर भी इस धारणा का अभी तक कोई व्यापक अंगीकरण नहीं हुआ है, जैसा कि एयर कैप्चर सिस्टम के समान है।

अब, एमआईटी में शोधकर्ताओं की एक टीम का कहना है कि उन्हें वास्तव में कुशल और सस्ती निष्कासन तंत्र की कुंजी मिल सकती है। एमआईटी प्रोफेसर टी. एलन हैटन और कृपा वाराणसी, पोस्टडॉक सिवनी किम, और स्नातक छात्रों माइकल नित्शे, साइमन रूफर और जैक लेक द्वारा एक पेपर में इस सप्ताह निष्कर्षों की रिपोर्ट एनर्जी एंड एनवायरनमेंटल साइंस पत्रिका में दी गई थी।

समुद्री जल से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने की मौजूदा विधियाँ पानी के बंटवारे द्वारा फ़ीड धारा को अम्लीकृत करने के लिए झिल्लियों के ढेर पर वोल्टेज लागू करती हैं। यह पानी में बाइकार्बोनेट को CO2 के अणुओं में परिवर्तित करता है, जिसे बाद में एक निर्वात के तहत हटाया जा सकता है। हैटन, जो केमिकल इंजीनियरिंग के राल्फ लैंडौ प्रोफेसर हैं, नोट करते हैं कि झिल्ली महंगी हैं, और स्टैक के दोनों छोर पर समग्र इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं को चलाने के लिए रसायनों की आवश्यकता होती है, जो प्रक्रियाओं के खर्च और जटिलता को और बढ़ाते हैं। "हम एनोड और कैथोड अर्ध कोशिकाओं में रसायनों को पेश करने की आवश्यकता से बचना चाहते थे और यदि संभव हो तो झिल्ली के उपयोग से बचना चाहते थे," वे कहते हैं।

टीम झिल्ली रहित इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं से युक्त एक उलटा प्रक्रिया के साथ आई थी। प्रतिक्रियाशील इलेक्ट्रोड का उपयोग कोशिकाओं को खिलाए गए समुद्री जल में प्रोटॉन छोड़ने के लिए किया जाता है, जिससे पानी से घुलित कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई होती है। यह प्रक्रिया चक्रीय है: यह पहले पानी को अम्लीकृत करती है ताकि विघटित अकार्बनिक बाइकार्बोनेट को आण्विक कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जा सके, जिसे एक निर्वात के तहत गैस के रूप में एकत्र किया जाता है। फिर, प्रोटॉन को पुनर्प्राप्त करने और अम्लीय पानी को समुद्र में वापस छोड़ने से पहले अम्लीय पानी को वापस क्षारीय करने के लिए पानी को उलट वोल्टेज के साथ कोशिकाओं के दूसरे सेट में खिलाया जाता है। समय-समय पर, दो कोशिकाओं की भूमिकाओं को उलट दिया जाता है, जब इलेक्ट्रोड का एक सेट प्रोटॉन (अम्लीकरण के दौरान) से समाप्त हो जाता है और दूसरे को क्षारीकरण के दौरान पुनर्जीवित किया जाता है।

कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने और क्षारीय पानी की अस्वीकृति धीरे-धीरे उलटना शुरू कर सकती है, कम से कम स्थानीय रूप से, महासागरों का अम्लीकरण जो कार्बन डाइऑक्साइड बिल्डअप के कारण हुआ है, जिसने बदले में प्रवाल भित्तियों और शेलफिश को खतरा पैदा कर दिया है, वाराणसी का कहना है मैकेनिकल इंजीनियरिंग। वे कहते हैं कि क्षारीय पानी का पुनर्निमाण छितरी हुई दुकानों या दूर के अपतटीय के माध्यम से किया जा सकता है ताकि क्षारीयता के स्थानीय स्पाइक से बचा जा सके जो पारिस्थितिक तंत्र को बाधित कर सकता है।

"हम पूरे ग्रह के उत्सर्जन का इलाज करने में सक्षम नहीं होने जा रहे हैं," वाराणसी कहते हैं। लेकिन कुछ मामलों में मछली के खेतों जैसे स्थानों में पुन: इंजेक्शन किया जा सकता है, जो पानी को अम्लीकृत करते हैं, इसलिए यह उस प्रभाव का मुकाबला करने में मदद करने का एक तरीका हो सकता है।

एक बार जब कार्बन डाइऑक्साइड को पानी से हटा दिया जाता है, तब भी इसे निपटाने की आवश्यकता होती है, जैसा कि अन्य कार्बन हटाने की प्रक्रियाओं के साथ होता है। उदाहरण के लिए, इसे समुद्र तल के नीचे गहरी भूगर्भिक संरचनाओं में दफन किया जा सकता है, या इसे रासायनिक रूप से इथेनॉल जैसे यौगिक में परिवर्तित किया जा सकता है, जिसका उपयोग परिवहन ईंधन के रूप में या अन्य विशेष रसायनों में किया जा सकता है। "आप निश्चित रूप से कैप्चर किए गए CO2 को रसायनों या सामग्रियों के उत्पादन के लिए फीडस्टॉक के रूप में उपयोग करने पर विचार कर सकते हैं, लेकिन आप इसे फीडस्टॉक के रूप में उपयोग करने में सक्षम नहीं होंगे," हैटन कहते हैं। "आप अपने द्वारा उत्पादित सभी उत्पादों के लिए बाजारों से बाहर हो जाएंगे, इसलिए कोई फर्क नहीं पड़ता, कब्जा किए गए CO2 की एक महत्वपूर्ण मात्रा को भूमिगत दफन करने की आवश्यकता होगी।"

प्रारंभ में, कम से कम, ऐसी प्रणालियों को मौजूदा या नियोजित बुनियादी ढाँचे के साथ जोड़ने का विचार होगा जो पहले से ही समुद्री जल को संसाधित करता है, जैसे अलवणीकरण संयंत्र। "यह प्रणाली स्केलेबल है ताकि हम इसे मौजूदा प्रक्रियाओं में संभावित रूप से एकीकृत कर सकें जो पहले से ही समुद्र के पानी को संसाधित कर रहे हैं या समुद्र के पानी के संपर्क में हैं," वाराणसी कहते हैं। वहां, कार्बन डाइऑक्साइड को हटाना मौजूदा प्रक्रियाओं में एक सरल ऐड-ऑन हो सकता है, जो पहले से ही समुद्र में बड़ी मात्रा में पानी लौटाता है, और इसके लिए सी जैसे उपभोग्य सामग्रियों की आवश्यकता नहीं होगी।