નવી પદ્ધતિ મિથેન ગેસને પ્રવાહી મિથેનોલમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
સંશોધકોની ટીમે ફોટો-ઓક્સિડેશન તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયામાં તાંબા જેવી પ્રકાશ અને છૂટાછવાયા સંક્રમણ ધાતુઓનો ઉપયોગ કરીને મિથેનને સફળતાપૂર્વક મિથેનોલમાં રૂપાંતરિત કર્યું છે. જર્નલમાં પ્રકાશિત થયેલા એક અભ્યાસ મુજબ, આસપાસના તાપમાન અને દબાણ (અનુક્રમે 25 °C અને 1 બાર) પર મિથેન ગેસને પ્રવાહી બળતણમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે અત્યાર સુધીની સૌથી શ્રેષ્ઠ પ્રતિક્રિયા હતી. કેમિકલ કોમ્યુનિકેશન્સ.
દબાણ એકમ તરીકે બાર શબ્દ ગ્રીક શબ્દ પરથી આવ્યો છે જેનો અર્થ થાય છે વજન (બારોસ). એક બાર 100,000 પાસ્કલ્સ (100 kPa) બરાબર છે, જે દરિયાની સપાટી પર પ્રમાણભૂત વાતાવરણીય દબાણની નજીક છે (101,325 Pa).
અભ્યાસના તારણો ગેસોલિન અને ડીઝલ માટે વૈકલ્પિક ઇંધણના ઉત્પાદન માટે કુદરતી ગેસને ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે સુલભ બનાવવા તરફનું એક નિર્ણાયક પગલું છે. કુદરતી ગેસ એ અશ્મિભૂત બળતણ છે તે હકીકત હોવા છતાં, મિથેનોલમાં તેનું રૂપાંતર સમાન શ્રેણીના અન્ય પ્રવાહી ઇંધણ કરતાં ઓછું કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) ઉત્પન્ન કરે છે.
આ રૂપાંતરણ આસપાસના તાપમાન અને દબાણની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ થયું હતું, જે મિથેન, એક શક્તિશાળી ગ્રીનહાઉસ ગેસને બળતણ ઉત્પન્ન કરવા માટે સક્ષમ બનાવી શકે છે. ક્રેડિટ: UFSCAR
બ્રાઝિલમાં બાયોડીઝલના ઉત્પાદન અને રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં મિથેનોલ મહત્વપૂર્ણ છે, જ્યાં તેનો ઉપયોગ વિવિધ ઉત્પાદનોના સંશ્લેષણ માટે થાય છે.
વધુમાં, વાતાવરણમાંથી મિથેનનો સંગ્રહ આબોહવા પરિવર્તનના નકારાત્મક પરિણામોને ઘટાડવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે ગેસમાં CO25 તરીકે ગ્લોબલ વોર્મિંગમાં ફાળો આપવાની ક્ષમતા 2 ગણી છે, ઉદાહરણ તરીકે.
“ગ્રહના મિથેન ભંડારના કદ વિશે વૈજ્ઞાનિક સમુદાયમાં ભારે ચર્ચા છે. કેટલાક અંદાજો અનુસાર, તેઓ સંયુક્ત રીતે અન્ય તમામ અશ્મિભૂત ઇંધણની ઊર્જા ક્ષમતા કરતાં બમણી હોઈ શકે છે. રિન્યુએબલ્સમાં સંક્રમણમાં, આપણે અમુક સમયે આ તમામ મિથેનને ટેપ કરવું પડશે,” લેખના પ્રથમ લેખક માર્કોસ દા સિલ્વાએ Agência FAPESPને જણાવ્યું. સિલ્વા એ પીએચ.ડી. ફેડરલ યુનિવર્સિટી ઓફ સાઓ કાર્લોસ (UFSCar) ના ભૌતિકશાસ્ત્ર વિભાગમાં ઉમેદવાર.
આ અભ્યાસને FAPESP, ઉચ્ચ સંશોધન પરિષદ (CAPES, શિક્ષણ મંત્રાલયની એજન્સી), અને નેશનલ કાઉન્સિલ ફોર સાયન્ટિફિક એન્ડ ટેક્નોલોજીકલ ડેવલપમેન્ટ (CNPq, વિજ્ઞાન, ટેકનોલોજી અને નવીનતા મંત્રાલયની એક શાખા) દ્વારા સમર્થન આપવામાં આવ્યું હતું.
Ivo Freitas Teixeira, UFSCar ના પ્રોફેસર, સિલ્વાના થીસીસ સલાહકાર અને લેખના છેલ્લા લેખક અનુસાર, અભ્યાસમાં વપરાયેલ ફોટોકેટાલિસ્ટ એક મુખ્ય નવીનતા હતી. "અમારા જૂથે એક જ તબક્કામાં મિથેનને ઓક્સિડાઇઝ કરીને નોંધપાત્ર રીતે નવીનતા કરી," તેમણે કહ્યું. "રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં, આ રૂપાંતરણ ઓછામાં ઓછા બે તબક્કામાં અને ખૂબ ઊંચા તાપમાન અને દબાણની સ્થિતિમાં હાઇડ્રોજન અને CO2 ના ઉત્પાદન દ્વારા થાય છે. હળવી પરિસ્થિતિઓમાં મિથેનોલ મેળવવામાં અમારી સફળતા, જ્યારે ઓછી ઉર્જાનો પણ વ્યય થાય છે, તે એક મોટું પગલું છે."
Teixeira અનુસાર, પરિણામો આ રૂપાંતરણ પ્રક્રિયા માટે સૌર ઊર્જાના ઉપયોગ માટે ભવિષ્યના સંશોધન માટે માર્ગ મોકળો કરે છે, સંભવિતપણે તેની પર્યાવરણીય અસરને હજુ પણ વધુ ઘટાડી શકે છે.
ફોટોકેટાલિસ્ટ્સ
પ્રયોગશાળામાં, વૈજ્ઞાનિકોએ સક્રિય દૃશ્યમાન-પ્રકાશ ફોટોકેટાલિસ્ટ્સ બનાવવા માટે બિન-ઉમદા અથવા પૃથ્વી-વિપુલ સંક્રમણ ધાતુઓ, ખાસ કરીને તાંબાનો ઉપયોગ કરીને, પોલિહેપ્ટાઝિન ઇમાઇડ (PHI) ના સ્વરૂપમાં સ્ફટિકીય કાર્બન નાઇટ્રાઇડનું સંશ્લેષણ કર્યું.
ત્યારબાદ તેઓએ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે મિથેન ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓમાં ફોટોકેટાલિસ્ટનો ઉપયોગ આરંભકર્તા તરીકે કર્યો. કોપર-PHI ઉત્પ્રેરકે મોટા પ્રમાણમાં ઓક્સિજનયુક્ત પ્રવાહી ઉત્પાદનો, ખાસ કરીને મિથેનોલ (સામગ્રીના ગ્રામ દીઠ 2,900 માઇક્રોમોલ્સ અથવા ચાર કલાકમાં µmol.g-1) પેદા કર્યા છે.
"અમે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા માટે જરૂરી શ્રેષ્ઠ ઉત્પ્રેરક અને અન્ય સ્થિતિઓ શોધી કાઢી છે, જેમ કે મોટી માત્રામાં પાણી અને માત્ર થોડી માત્રામાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનો ઉપયોગ, જે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે," ટેઇક્સેરાએ જણાવ્યું હતું. "આગળના પગલાઓમાં સામગ્રીમાં સક્રિય કોપર સાઇટ્સ અને પ્રતિક્રિયામાં તેમની ભૂમિકા વિશે વધુ સમજણ શામેલ છે. અમે પ્રતિક્રિયામાં જ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઓક્સિજનનો સીધો ઉપયોગ કરવાની પણ યોજના બનાવીએ છીએ. જો સફળ થાય, તો આ પ્રક્રિયાને વધુ સુરક્ષિત અને આર્થિક રીતે સધ્ધર બનાવવી જોઈએ."
જૂથ તાંબાને લગતા અન્ય મુદ્દાની તપાસ કરવાનું ચાલુ રાખશે. “અમે વિખરાયેલા કોપર સાથે કામ કરીએ છીએ. જ્યારે અમે લેખ લખ્યો, ત્યારે અમને ખબર ન હતી કે અમે અલગ અણુઓ અથવા ક્લસ્ટરો સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ. અમે હવે જાણીએ છીએ કે તેઓ ક્લસ્ટરો છે,” તેમણે સમજાવ્યું.
અભ્યાસમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ શુદ્ધ મિથેનનો ઉપયોગ કર્યો હતો, પરંતુ ભવિષ્યમાં, તેઓ બાયોમાસ જેવા રિન્યુએબલમાંથી ગેસ કાઢશે.
યુનાઈટેડ નેશન્સ અનુસાર, પૂર્વ-ઔદ્યોગિક યુગથી અત્યાર સુધીમાં લગભગ 30% ગ્લોબલ વોર્મિંગનું કારણ મિથેન છે. 45 સુધીમાં લગભગ 0.3 ડિગ્રી સેલ્સિયસના વધારાને ટાળીને, માનવ પ્રવૃત્તિમાંથી મિથેન ઉત્સર્જન આગામી દાયકામાં 2045% જેટલું ઘટાડી શકાય છે.
ફોટોકેટાલિસ્ટનો ઉપયોગ કરીને મિથેનને પ્રવાહી બળતણમાં રૂપાંતરિત કરવાની વ્યૂહરચના નવી છે અને વ્યવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ નથી, પરંતુ નજીકના ગાળામાં તેની સંભવિતતા નોંધપાત્ર છે. “અમે અમારું સંશોધન ચાર વર્ષ પહેલાં શરૂ કર્યું હતું. 2017 માં પ્રોફેસર હચિંગ્સ અને તેમના જૂથના પરિણામો કરતાં હવે અમારી પાસે ઘણા સારા પરિણામો છે, જેણે અમારા પોતાના સંશોધનને પ્રોત્સાહિત કર્યા છે, ”ટિક્સેરાએ જર્નલમાં પ્રકાશિત થયેલા અભ્યાસનો ઉલ્લેખ કરતા જણાવ્યું હતું. વિજ્ઞાન યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને યુનાઇટેડ કિંગડમની યુનિવર્સિટીઓ સાથે સંલગ્ન સંશોધકો દ્વારા અને ગ્રેહામ હચિંગ્સની આગેવાની હેઠળના પ્રોફેસર કાર્ડિફ યુનિવર્સિટી વેલ્સમાં.
સંદર્ભ:
માર્કોસ એઆર દા સિલ્વા, જેસિકા સી. ગિલ, નાડેઝદા વી. તારાકિના, ગેલ્સન ટીએસટી સિલ્વા, જોસે બીજી ફિલ્હો, ક્લાઉસ ક્રેમટોન, માર્ક એન્બ્રોક, જોસ બી.જી. ફિલ્હો, સ્ફટિકીય કાર્બન નાઈટ્રાઈડ્સ પર અત્યંત વિખરાયેલા ક્યુ અણુઓ દ્વારા પ્રમોટ કરાયેલ હળવા પરિસ્થિતિઓમાં મિથેનોલમાં પસંદગીયુક્ત મિથેન ફોટોઓક્સિડેશન Caue Ribeiro અને Ivo F. Teixeira, 31 મે 2022, કેમિકલ કોમ્યુનિકેશન્સ.
DOI: 10.1039/D2CC01757A
“જલીય એયુ-પીડી કોલોઇડ્સ પસંદગીયુક્ત સીએચને ઉત્પ્રેરિત કરે છે4 CH માટે ઓક્સિડેશન3ઓ સાથે ઓ2 નિષ્ઠા અગ્રવાલ, સિમોન જે. ફ્રીકલી, રેબેકા યુ. મેકવિકર, સુલતાન એમ. અલ્તાહબાન, નિકોલાઓસ દિમિત્રોસ, કિયાન હી, ડેવિડ જે. મોર્ગન, રોબર્ટ એલ. જેનકિન્સ, ડેવિડ જે. વિલોક, સ્ટુઅર્ટ એચ. ટેલર, ક્રિસ્ટોફર દ્વારા હળવી સ્થિતિમાં” જે. કીલી અને ગ્રેહામ જે. હચિંગ્સ, 7 સપ્ટેમ્બર 2017, વિજ્ઞાન.
DOI: 10.1126/science.aan6515
