वायुमंडल से carbon dioxide को कुशलतापूर्वक पकड़ने की नई विधि विकसित

 (helsinki.fi)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2026-01-01 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • University of Helsinki के रसायन विज्ञान विभाग के शोधकर्ताओं ने superbase-अल्कोहल यौगिक का उपयोग करने वाली नई carbon dioxide capture तकनीक विकसित की
  • इस यौगिक का 1g 156mg CO₂ को सीधे अवशोषित कर सकता है, और nitrogen, oxygen जैसे अन्य वायुमंडलीय घटकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता
  • पकड़ी गई CO₂ को 70°C पर 30 मिनट गरम करके छोड़ा जा सकता है, जिससे उसका पुनर्चक्रण संभव होता है; यह मौजूदा तकनीकों में 900°C से अधिक heat treatment की तुलना में ज़्यादा energy-efficient है
  • यह यौगिक non-toxic और low-cost है, और 50 बार दोबारा उपयोग के बाद भी 75% प्रदर्शन बनाए रखता है, जबकि 100 बार बाद 50%
  • शोधकर्ता इस यौगिक का परीक्षण demonstration-scale pilot plant में करने की योजना बना रहे हैं, और silica या graphene oxide के साथ जुड़े ठोस संस्करण के विकास पर काम कर रहे हैं

नए carbon dioxide capture यौगिक का विकास

  • University of Helsinki के रसायन विज्ञान विभाग ने वायुमंडल से सीधे carbon dioxide पकड़ने वाला नया यौगिक विकसित किया
    • यह यौगिक superbase और अल्कोहल के संयोजन से बना है
    • यौगिक का 1g 156mg CO₂ अवशोषित करता है, और nitrogen, oxygen जैसी अन्य वायुमंडलीय गैसों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता
  • यह मौजूदा capture तकनीकों की तुलना में बेहतर absorption capacity दिखाता है और untreated ambient air में भी प्रभावी है

CO₂ रिलीज़ और पुनर्चक्रण दक्षता

  • पकड़ी गई CO₂ को 70°C पर 30 मिनट गरम करके आसानी से छोड़ा जा सकता है
    • छोड़ी गई CO₂ को शुद्ध रूप में पुनर्प्राप्त कर पुनर्चक्रित किया जा सकता है
    • मौजूदा यौगिकों को 900°C से अधिक उच्च तापमान की आवश्यकता होती थी, लेकिन यह नया यौगिक कम तापमान पर regenerate हो सकता है
  • यह यौगिक बार-बार उपयोग योग्य है और 50 बार उपयोग के बाद 75%, 100 बार उपयोग के बाद 50% अवशोषण क्षमता बनाए रखता है

यौगिक की संरचना और विशेषताएँ

  • शोधकर्ताओं ने सबसे उपयुक्त संयोजन खोजने के लिए विभिन्न bases का परीक्षण किया
    • अंततः 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene (TBN) को benzyl alcohol के साथ मिलाकर सर्वोत्तम यौगिक तैयार किया गया
  • यह यौगिक non-toxic है, और इसके सभी घटकों का low-cost production संभव है
  • सर्वोत्तम संयोजन तक पहुँचने के लिए प्रयोग लगभग एक वर्ष से अधिक समय तक किए गए

औद्योगिक पैमाने पर लागू करने की योजना

  • शोधकर्ताओं की योजना इस यौगिक को gram-scale प्रयोगों से industrial-scale pilot plant तक ले जाने की है
    • इसके लिए liquid यौगिक को solid form में बदलना होगा
    • CO₂ के साथ interaction को मजबूत करने के लिए इसे silica या graphene oxide से जोड़ा जाएगा

शोध का महत्व

  • इस तकनीक को कम तापमान, कम लागत और non-toxic विशेषताओं वाली sustainable carbon capture solution के रूप में देखा जा रहा है
  • आगे industrial application potential की पुष्टि के लिए demonstration experiments किए जाएंगे
  • इस शोध का नेतृत्व postdoctoral researcher Zahra Eshaghi Gorji ने किया, और इसे University of Helsinki की innovative research achievement के रूप में प्रस्तुत किया

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2026-01-01
Hacker News टिप्पणियाँ

  • मैंने पहले लिखा हुआ एक पुराना कमेंट फिर से लेकर उसका सार बताऊँ तो, हवा से CO2 को अलग करना मुश्किल इसलिए है क्योंकि इसकी सांद्रता बहुत कम होती है
    मोटे तौर पर हवा में नाइट्रोजन 78%, ऑक्सीजन 21%, आर्गन 0.9% और CO2 लगभग 0.04% होता है, यानी व्यावहारिक रूप से यह rounding error के स्तर पर है
    इसलिए “शुरू में ही उत्सर्जन न करें, या उत्सर्जन बिंदु पर तुरंत कैप्चर करें” वाला तरीका कहीं ज़्यादा व्यावहारिक है

    • मेरे लिए भी हमेशा यह कल्पना करना मुश्किल रहा है कि हवा से CO2 को कुशलता से ऐसे निकाला जाए जैसे केक से सामग्री फिर से अलग की जा रही हो
      यह पूरे वायुमंडल में बहुत पतला फैला हुआ है, इसलिए यह भी संदेह है कि मानव समय-मान पर कोई अर्थपूर्ण concentration gradient बनाया जा सकता है या नहीं
    • लेकिन फ़ैक्टरी की चिमनी जैसी जगहों पर, जहाँ CO2 की सांद्रता अधिक हो, यह तकनीक उपयोगी हो सकती है
    • मूल रूप से CO2 बनाना ही बंद करना, उसे बाद में हटाने की तुलना में कहीं अधिक कुशल है
      विमान जैसे अपवादों को छोड़ दें, तो मेरा मानना है कि ऊर्जा को सौर, पवन, battery, insulation, heat pump आदि पर लगाना कहीं बेहतर है
    • यह भी जिज्ञासा है कि cognitive decline की वजह CO2 खुद है, या असली कारण ऑक्सीजन की कमी है
    • फिर भी, पौधे तो इसे अच्छी तरह संभाल लेते हैं

  • इस क्षेत्र का शोध अपने आप में दिलचस्प है और इसके कई उपयोग हो सकते हैं, लेकिन वैश्विक स्तर पर CO2 हटाना व्यावहारिक रूप से असंभव पैमाने का काम है
    आखिरकार समाधान वही है कि “शुरू से कम उत्सर्जन किया जाए”
    जब राजनीतिक इच्छाशक्ति ही नहीं है, तो इतना विशाल capture और sequestration सिस्टम बनाने की इच्छाशक्ति भी आएगी, ऐसा नहीं लगता

    • मैं इस बात से सहमत हूँ कि राजनीतिक इच्छाशक्ति चाहिए, लेकिन सिस्टम को बनाना और चलाना ज़रूरी नहीं कि राजनीतिक सहमति के बिना असंभव हो
      सवाल यह भी है कि “हम” को मिलकर काम करना पड़ेगा, और क्या वही हिस्सा अंततः राजनीतिक इच्छाशक्ति की माँग नहीं करता?
    • फिर भी, अगर कैप्चर किए गए कार्बन को Fischer–Tropsch process से रासायनिक feedstock या synthetic fuel में बदला जाए, तो आर्थिक व्यवहार्यता आ सकती है
      ऊर्जा दक्षता से अधिक volume efficiency समस्या है, क्योंकि अभी adsorbent प्रति kg केवल कुछ दर्जन g CO2 ही पकड़ते हैं
      अगर ऐसी सामग्री बेहतर हो जाए, तो औद्योगिक उपयोग संभव हो सकता है
      संदर्भ के लिए, cottongrass जैसी वनस्पति tundra में भी उग सकती है, इसलिए कार्बन कैप्चर और biomaterial उत्पादन साथ-साथ हो सकता है
    • बिजलीघर या cement plant के उत्सर्जन बिंदुओं पर, जहाँ CO2 अधिक निकलता है, केंद्रित कैप्चर भी एक तरीका है
    • जिन क्षेत्रों में battery storage कठिन है, वहाँ हवा से ईंधन निकालने का तरीका उपयोगी हो सकता है
      बिजली की कीमत कम होने पर यह आर्थिक भी हो सकता है, और अगर यह fossil fuel extraction की जगह ले, तो net-zero emissions के काफ़ी करीब पहुँचा जा सकता है
    • अभी इसकी ज़रूरत कम लगे, फिर भी net-zero emissions के बाद भी वायुमंडल में CO2 बहुत रहेगा, इसलिए शोध अभी से शुरू होना चाहिए

  • मौजूदा उत्सर्जन दर को देखें तो 20 साल के भीतर घरेलू CO2 scrubber की ज़रूरत पड़ सकती है
    अभी soda lime (Ca(OH)₂) मानक है, जो 1g पर लगभग 250mg CO2 सोखता है
    नई तकनीक का फ़ायदा यह है कि इसे गरम करके फिर से इस्तेमाल किया जा सकता है, इसलिए indoor air purification में काम आ सकता है

    • CO2 की सांद्रता बढ़ने पर cognitive function में गिरावट आती है
      indoor स्तर अक्सर 2000~3000ppm तक पहुँच जाते हैं, और 700~1000ppm से ही concentration में गिरावट शुरू हो जाती है
      heat-exchange ventilation system मददगार होता है
    • इस नई सामग्री का फ़ायदा यह है कि यह liquid form में है
      मौजूदा शोध-उपयोग absorbent भी reversible हैं, लेकिन समस्या यह है कि ऊर्जा खपत बहुत अधिक है
    • अगर यह 160°F(लगभग 70°C) पर काम करे और non-toxic हो, तो घरेलू उपयोग की भी संभावना है
      स्कूलों की air quality सुधारने में भी यह असरदार हो सकता है
      लेकिन कैप्चर के बाद उसका प्रबंधन मुख्य चुनौती है
    • उस “20 साल” के अनुमान का आधार क्या है, यह जानने की जिज्ञासा है
    • यह भी दिलचस्प है कि क्या ऐसी तकनीक cement production में उपयोग हो सकती है

  • अभी के लिए biogenic carbon storage सबसे कुशल sequestration तरीका लगता है
    biochar wet storage या carbon block dry storage आशाजनक हैं
    ये तरीके low-energy, modular हैं, इसलिए DAC की तुलना में अधिक व्यावहारिक हैं, और carbon currency system की नींव भी बन सकते हैं

  • direct air capture (DAC) की scaling limit के कारण इसकी आर्थिक व्यवहार्यता नहीं बनती
    उत्सर्जन स्रोत के पास कैप्चर अधिक व्यावहारिक है, लेकिन subsidy के बिना वह भी संभव नहीं
    IRA कानून के हिसाब से यह लगभग 50 डॉलर प्रति टन के स्तर पर है

    • मूल रूप से उत्सर्जन स्रोतों को खत्म करना कैप्चर से बेहतर है, लेकिन अंततः हवा से कैप्चर भी ज़रूरी होगा
    • DAC टिकाऊ नहीं है, इसलिए marine biomass CCS जैसे विकल्प बेहतर लगते हैं
      उदाहरण के लिए seaweed या phytoplankton को बड़े पैमाने पर harvest करके sequestration करना
    • फिर भी, industrial revolution के बाद जमा हुए CO2 को हटाए बिना तापमान को वापस नहीं लाया जा सकता
      मानो हमने कर्ज़ लिया हो, और उसका भुगतान लगभग कल्पना से परे ऊर्जा पैमाने की माँग करता है
      50 साल के भीतर इसका समाधान हो पाएगा, इसकी संभावना कम लगती है
    • CO2 को कहाँ store किया जाए, यह भी एक समस्या है
      Lake Nyos disaster जैसी leakage होने पर बड़े पैमाने पर जनहानि हो सकती है
      कभी-कभी तो लगता है कि nuclear waste के पास रहना बेहतर होगा

  • लेख का शीर्षक “तुलनात्मक रूप से अधिक कुशल CO2 capture method” होना अधिक सही है
    यह absolute efficiency नहीं, बल्कि मौजूदा solvents की तुलना में सुधार का स्तर है

    • मैंने पहले छात्रों को CO2 removal system design का असाइनमेंट दिया था, और theoretical efficiency बढ़ने का कारण वायुमंडलीय CO2 सांद्रता में वृद्धि था
    • “सैद्धांतिक दक्षता के करीब पहुँचना” और “आर्थिक रूप से व्यवहार्य होना” बिल्कुल अलग बातें हैं

  • आखिरकार आर्थिक व्यवहार्यता ही सब कुछ तय करती है
    पेड़ लगाना सस्ता है, और अगर timber revenue भी जोड़ें तो यह तरीका अलाभकारी लग सकता है

    • लेकिन पूरी दुनिया में पर्याप्त पेड़ लगाना संभव नहीं
      जंगल मरने पर फिर CO2 छोड़ते हैं, इसलिए स्थायी भंडारण ज़रूरी है
      संबंधित लेख: The Guardian – Africa forests transformed from carbon sink to carbon source
    • अर्थशास्त्र से पहले भौतिकी के नियम आते हैं
      वायुमंडलीय CO2 को 1980 के स्तर पर लाने के लिए पर्वत-स्तर की मात्रा में पदार्थ इधर-उधर करना पड़ेगा
      लाखों ट्रकों की ज़रूरत होगी, और अंततः ऊर्जा निवेश बहुत बड़ा होगा
      पेड़ लगाए भी जाएँ, तो अंत में कोई न कोई उन्हें काटकर इस्तेमाल करेगा, इसलिए उन्हें ऊर्जा की दृष्टि से प्रतिकूल रूप में दफन करना पड़ेगा
    • चाहे हम उत्सर्जन पूरी तरह रोक भी दें, पहले से जमा CO2 को हटाना फिर भी ज़रूरी है
      बड़े पैमाने पर afforestation में भूमि, infrastructure movement, maintenance आदि के कारण सहायक उत्सर्जन अधिक होता है, इसलिए दक्षता घटती है
      अंततः CO2 capture या solar shading technology साथ-साथ चाहिए होगी
    • पौधे कम कुशल हैं, लेकिन उनका लाभ यह है कि वे CO2 को स्थिर रूप में पैक कर देते हैं
      गैस रूप में कैप्चर करने पर long-term storage कठिन है, और artificial wetland जैसी पद्धति एक विकल्प हो सकती है
    • पेड़ों को दशकों लगते हैं, इसलिए अल्पकालिक जलवायु प्रतिक्रिया के लिए वे प्रभावी नहीं हैं

  • समुद्र सबसे अच्छा carbon capture device है
    पिछले 10 वर्षों में sargassum seaweed में विस्फोटक वृद्धि हुई है, और संभव है कि CO2 वृद्धि इसका कारण हो
    इसे इकट्ठा करके रेगिस्तान या बंजर ज़मीन में दबाया जाए, तो soil fertilization और carbon fixation दोनों एक साथ हो सकते हैं

    • 2025 के आँकड़े और कारण USF report और ABC News article में दिए गए हैं
      विश्लेषण है कि सूखे के बाद phosphate inflow बढ़ने से seaweed bloom बढ़ा
    • लेकिन seaweed इकट्ठा करने के लिए fossil fuel का उपयोग लगभग अनिवार्य है, इसलिए यह वास्तव में net carbon negative बनेगा या नहीं, इस पर संदेह है
      बड़े पैमाने की sequestration की अधिकांश कल्पनाएँ अंत में perpetual motion machine जैसी भ्रांति बन जाती हैं
    • समुद्र की alkalinity बढ़ाना भी एक तरीका है, लेकिन इससे ocean acidification और habitat destruction हो सकता है
      संबंधित सामग्री: Ocean Visions – Ocean Alkalinity Enhancement
    • यह स्पष्ट नहीं कि seaweed को ज़मीन पर ले जाने से वह और अधिक CO2 सोखेगा ही क्यों

  • लेख में जिस वास्तविक शोध का उल्लेख है, वह ACS paper में है
    मुख्य पदार्थ 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene नाम का एक superbase है
    पानी-आधारित amine solution भी 200°C से कम पर regenerate हो सकते हैं, इसलिए लगता है कि मीडिया ने बढ़ा-चढ़ाकर मार्केटिंग की है

    • किसी ने मज़ाक में कहा कि “animation-based technology” सुनकर उसे लगा यह जापानी शोध होगा

  • लेख में energy cost का ज़िक्र नहीं है
    इस liquid को 100 बार से कम reuse किया जा सकता है, और CO2 छोड़ने के लिए इसे 70°C तक गरम करना पड़ता है
    यानी capture, heating और processing—सबमें ऊर्जा खपत काफ़ी है
    अगर 1g CO2 पकड़ने के लिए 1g से ज़्यादा CO2 ही उत्सर्जित हो जाए, तो इसका कोई अर्थ नहीं
    जब तक zero-carbon energy बहुत सस्ती न हो जाए, तब तक बड़े पैमाने पर इसका उपयोग कठिन लगता है