ایک وسیع پیمانے پر تقسیم شدہ مٹی کا معدنیات، α-آئرن-(III) آکسی ہائیڈرو آکسائیڈ، کاربن ڈائی آکسائیڈ کو فارمک ایسڈ میں فوٹو گرانے کے لیے ایک قابل ری سائیکلیبل اتپریرک پایا گیا۔ کریڈٹ: پروفیسر کازوہیکو مایڈا
نقل و حمل کے قابل ایندھن جیسے فارمک ایسڈ (HCOOH) میں CO2 کی فوٹو گرافی فضا میں CO2 کی بڑھتی ہوئی سطح کا مقابلہ کرنے کا ایک اچھا طریقہ ہے۔ اس کام میں مدد کرنے کے لیے، ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کی ایک تحقیقی ٹیم نے آسانی سے دستیاب آئرن پر مبنی معدنیات کا انتخاب کیا اور اسے ایلومینا سپورٹ پر لوڈ کیا تاکہ ایک اتپریرک تیار کیا جا سکے جو CO90 کو HCOOF میں تبدیل کر سکے!
الیکٹرک گاڑیاں بہت سے لوگوں کے لیے ایک پرکشش آپشن ہیں، اور اس کی ایک اہم وجہ یہ ہے کہ ان میں کاربن کا اخراج نہیں ہوتا ہے۔ تاہم بہت سے لوگوں کے لیے ایک بڑا منفی پہلو ان کی رینج کی کمی اور طویل چارجنگ کے اوقات ہیں۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں پٹرول جیسے مائع ایندھن کا بڑا فائدہ ہے۔ ان کی اعلی توانائی کی کثافت کا مطلب ہے لمبی رینجز اور فوری ایندھن بھرنا۔
پٹرول یا ڈیزل سے مختلف مائع ایندھن میں تبدیل کرنے سے مائع ایندھن کے فوائد کو برقرار رکھتے ہوئے کاربن کے اخراج کو ختم کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک ایندھن کے سیل میں، فارمک ایسڈ پانی اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کو خارج کرتے ہوئے انجن کو طاقت دے سکتا ہے۔ تاہم، اگر فارمک ایسڈ ماحولیاتی CO2 کو کم کر کے پیدا کیا جاتا ہے، تو صرف HCOOH نیٹ کو پانی سے باہر نکالتا ہے۔
ہماری فضا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی بڑھتی ہوئی سطح اور گلوبل وارمنگ میں ان کا تعاون اب عام خبریں ہیں۔ جیسے ہی محققین نے مسئلے کے لیے مختلف طریقوں کے ساتھ تجربہ کیا، ایک مؤثر حل سامنے آیا - فضا میں اضافی کاربن ڈائی آکسائیڈ کو توانائی سے بھرپور کیمیکلز میں تبدیل کرنا۔
سورج کی روشنی میں CO2 کی فوٹوریڈکشن کے ذریعے ایندھن جیسے فارمک ایسڈ (HCOOH) کی پیداوار نے حال ہی میں بہت زیادہ توجہ مبذول کی ہے کیونکہ اس عمل کا دوہرا فائدہ ہے: یہ CO2 کے اضافی اخراج کو کم کرتا ہے اور اس توانائی کو کم کرنے میں بھی مدد کرتا ہے جس کا ہمیں فی الحال سامنا ہے۔ کمی ہائیڈروجن کے لیے اعلی توانائی کی کثافت کے ساتھ ایک بہترین کیریئر کے طور پر، HCOOH دہن کے ذریعے توانائی فراہم کر سکتا ہے جبکہ صرف پانی کو ضمنی مصنوعات کے طور پر چھوڑتا ہے۔
اس منافع بخش حل کو حقیقت بنانے کے لیے، سائنس دانوں نے فوٹوکاٹیلیٹک نظام تیار کیا ہے جو سورج کی روشنی کی مدد سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو کم کرتا ہے۔ یہ نظام روشنی کو جذب کرنے والا سبسٹریٹ (یعنی فوٹو سنسیٹائزر) اور ایک کیٹالسٹ پر مشتمل ہے جو CO2 کی HCOOH میں کمی کے لیے درکار ایک سے زیادہ الیکٹران کی منتقلی کے قابل بناتا ہے اور مناسب تلاش کے لیے شروع کیا جاتا ہے۔
عام طور پر استعمال ہونے والے کمپاؤنڈ انفوگرافکس کا استعمال کرتے ہوئے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی فوٹوکاٹلیٹک کمی۔ کریڈٹ: پروفیسر کازوہیکو مایڈا
ان کی کارکردگی اور ممکنہ ری سائیکلیبلٹی کی وجہ سے، ٹھوس اتپریرک اس کام کے لیے بہترین امیدوار تصور کیے جاتے ہیں، اور گزشتہ برسوں کے دوران، بہت سے کوبالٹ، مینگنیج، نکل اور لوہے پر مبنی دھاتی آرگینک فریم ورکس (MOFs) کی اتپریرک صلاحیتوں کو تلاش کیا گیا ہے، جن میں سے بعد میں دیگر دھاتوں کے مقابلے میں کچھ فوائد ہیں۔ اہم مصنوعات کے طور پر مونو آکسائیڈ، HCOOH نہیں.
تاہم، اس مسئلے کو ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی (ٹوکیو ٹیک) کے محققین کی ایک ٹیم نے پروفیسر کازوہیکو مائیڈا کی سربراہی میں فوری طور پر حل کیا۔ کیمیکل جریدے Angewandte Chemie میں شائع ہونے والی ایک حالیہ تحقیق میں، ٹیم نے ایک ایلومینا (Al2O3) کی مدد سے آئرن پر مبنی کیٹیلیسٹ کا مظاہرہ کیا۔ geothite) ناول α-FeO​OH/Al2O3 کیٹالسٹ بہترین CO2 سے HCOOH کی تبدیلی کی کارکردگی اور بہترین ری سائیکلیبلٹی کو ظاہر کرتا ہے۔ جب ان کے کیٹالسٹ کے انتخاب کے بارے میں پوچھا گیا تو، پروفیسر میڈا نے کہا: "ہم CO2 فوٹو ریڈکشن سسٹم میں کیٹالسٹ کے طور پر زیادہ وافر عناصر کو تلاش کرنا چاہتے ہیں، ایک غیر فعال اور غیر فعال نظام کی ضرورت ہے۔ سستا اسی لیے ہم نے اپنے تجربات کے لیے وسیع پیمانے پر تقسیم شدہ مٹی کے معدنیات کا انتخاب کیا۔
ٹیم نے اپنے اتپریرک کی ترکیب سازی کے لیے ایک سادہ امپریگنیشن طریقہ استعمال کیا۔ اس کے بعد انہوں نے 400 نینو میٹر سے زیادہ طول موج کے ساتھ روتھینیم پر مبنی (Ru) فوٹو سنسیٹائزر، الیکٹران ڈونر، اور نظر آنے والی روشنی کی موجودگی میں کمرے کے درجہ حرارت پر CO2 کو فوٹوکاٹلیٹی طور پر کم کرنے کے لیے لوہے سے تعاون یافتہ Al2O3 مواد کا استعمال کیا۔
نتائج بہت حوصلہ افزا ہیں۔ اہم مصنوعات HCOOH کے لیے ان کے سسٹم کی سلیکٹیوٹی 80-90% تھی جس کی کوانٹم پیداوار 4.3% تھی (نظام کی کارکردگی کی نشاندہی کرتا ہے)۔
یہ مطالعہ اپنی نوعیت کا پہلا آئرن پر مبنی ٹھوس اتپریرک پیش کرتا ہے جو ایک موثر فوٹو سنسیٹائزر کے ساتھ جوڑا بنانے پر HCOOH پیدا کرسکتا ہے۔ یہ مناسب معاون مواد (Al2O3) کی اہمیت اور فوٹو کیمیکل کمی کے رد عمل پر اس کے اثر پر بھی بات کرتا ہے۔
اس تحقیق کی بصیرتیں کاربن ڈائی آکسائیڈ کو دوسرے مفید کیمیکلز سے فوٹو ریڈکشن کے لیے نئے عظیم دھاتی سے پاک اتپریرک تیار کرنے میں مدد کر سکتی ہیں۔"ہماری تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ سبز توانائی کی معیشت کا راستہ پیچیدہ نہیں ہے۔ یہاں تک کہ کیٹلیسٹ کی تیاری کے آسان طریقے بھی بہت اچھے نتائج دے سکتے ہیں، اور یہ بات اچھی طرح سے معلوم ہے کہ اگر زمین سے بھرے مرکبات کا استعمال کیا جائے، تو اس طرح کے مرکبات کو CO2 کے طور پر منتخب کیا جا سکتا ہے۔ کمی،" پروفیسر مائدہ نے اختتام کیا۔
حوالہ جات: "ایلومینا سپورٹڈ الفا-آئرن (III) آکسی ہائیڈرو آکسائیڈ بطور ری سائیکلیبل ٹھوس اتپریرک CO2 مرئی روشنی کے تحت فوٹو گرافی کے لیے" بذریعہ Daehyeon An، ڈاکٹر Shunta Nishioka، ڈاکٹر Shuhei Yasuda، Dr Tomoki Kanazawa، Dr. Yoshinobu Kamakura, Pro. Yoshinobu Kamakura, Pro. Nozawa, Prof. Kazuhiko Maeda, 12 May 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"یہی وہ جگہ ہے جہاں پٹرول جیسے مائع ایندھن کا بڑا فائدہ ہے۔ ان کی اعلی توانائی کی کثافت کا مطلب ہے لمبی رینجز اور فوری ایندھن بھرنا۔"
کچھ نمبروں کے بارے میں کیا خیال ہے؟ فارمک ایسڈ کی توانائی کی کثافت پٹرول سے کیسے موازنہ کرتی ہے؟ کیمیائی فارمولے میں صرف ایک کاربن ایٹم کے ساتھ، مجھے شک ہے کہ یہ پٹرول کے قریب بھی آئے گا۔
اس کے علاوہ، بو بہت زہریلی ہے اور، ایک تیزاب کے طور پر، یہ پٹرول سے زیادہ سنکنرن ہے۔ یہ ناقابل حل انجینئرنگ کے مسائل نہیں ہیں، لیکن جب تک کہ فارمک ایسڈ رینج بڑھانے اور بیٹری کے ایندھن بھرنے کے وقت کو کم کرنے میں اہم فوائد پیش نہیں کرتا، یہ شاید کوشش کے قابل نہیں ہے۔
اگر انہوں نے مٹی سے گوتھائٹ نکالنے کا منصوبہ بنایا، تو یہ ایک توانائی سے بھرپور کان کنی کا عمل ہوگا اور ممکنہ طور پر ماحول کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔
وہ مٹی میں بہت زیادہ گوئتھائٹ کا ذکر کر سکتے ہیں کیونکہ مجھے شبہ ہے کہ ضروری خام مال حاصل کرنے کے لیے اسے زیادہ توانائی درکار ہو گی اور گوئتھائٹ کی ترکیب کے لیے ان کا ردِ عمل ہو گا۔
اس عمل کی پوری زندگی کے چکر کو دیکھنا اور ہر چیز کی توانائی کی قیمت کا حساب لگانا ضروری ہے۔ ناسا کو مفت لانچ جیسی کوئی چیز نہیں ملی۔ دوسروں کو یہ ذہن میں رکھنے کی ضرورت ہے۔
SciTechDaily: 1998 کے بعد سے بہترین ٹیک خبروں کا گھر۔ ای میل یا سوشل میڈیا کے ذریعے تازہ ترین ٹیک خبروں کے ساتھ اپ ٹو ڈیٹ رہیں۔
صرف بی بی کیو کے دھواں دار اور نشہ آور ذائقوں کے بارے میں سوچنا ہی زیادہ تر لوگوں کو تھوک دینے کے لیے کافی ہے۔ موسم گرما یہاں ہے، اور بہت سے لوگوں کے لیے…