कवानिश, जपान, १५ नोव्हेंबर २०२२ /पीआरन्यूजवायर/ — जगातील लोकसंख्या वाढीमुळे होणारे हवामान बदल, संसाधनांचा ऱ्हास, प्रजाती नष्ट होणे, प्लास्टिक प्रदूषण आणि जंगलतोड यासारखे पर्यावरणीय प्रश्न अधिक गंभीर होत आहेत.
कार्बन डायऑक्साइड (CO2) हा एक हरितगृह वायू आहे आणि हवामान बदलाच्या मुख्य कारणांपैकी एक आहे. या संदर्भात, "कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण (कार्बन डायऑक्साइडचे फोटोरिडक्शन)" नावाची प्रक्रिया वनस्पतींप्रमाणेच कार्बन डायऑक्साइड, पाणी आणि सौर ऊर्जेपासून इंधन आणि रसायनांसाठी सेंद्रिय कच्चा माल तयार करू शकते. त्याच वेळी, ते CO2 उत्सर्जन कमी करतात, जे ऊर्जा आणि रासायनिक उत्पादनासाठी कच्चा माल म्हणून वापरले जातात. म्हणूनच, कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण हे सर्वात प्रगत हरित तंत्रज्ञानांपैकी एक म्हणून ओळखले जाते.
MOFs (धातू-सेंद्रिय फ्रेमवर्क) हे अजैविक धातू आणि सेंद्रिय लिंकर्सच्या समूहांनी बनलेले सुपरपोरस पदार्थ आहेत. मोठ्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रासह नॅनो श्रेणीमध्ये आण्विक पातळीवर ते नियंत्रित केले जाऊ शकतात. या गुणधर्मांमुळे, MOFs गॅस स्टोरेज, पृथक्करण, धातू शोषण, उत्प्रेरक, औषध वितरण, पाणी प्रक्रिया, सेन्सर्स, इलेक्ट्रोड, फिल्टर इत्यादींमध्ये लागू केले जाऊ शकतात. MOFs मध्ये अलीकडेच CO2 कॅप्चर करण्याची क्षमता असल्याचे आढळून आले आहे, ज्याचा वापर CO2 फोटोरिडक्शनद्वारे सेंद्रिय पदार्थ तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, ज्याला कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण असेही म्हणतात.
दुसरीकडे, क्वांटम डॉट्स हे अति-लहान पदार्थ (०.५-९ नॅनोमीटर) असतात ज्यात ऑप्टिकल गुणधर्म असतात जे क्वांटम केमिस्ट्री आणि क्वांटम मेकॅनिक्सच्या नियमांचे पालन करतात. त्यांना "कृत्रिम अणू किंवा कृत्रिम रेणू" म्हणतात कारण प्रत्येक क्वांटम डॉटमध्ये फक्त काही ते हजारो अणू किंवा रेणू असतात. या आकार श्रेणीमध्ये, इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा पातळी आता सतत राहत नाही आणि क्वांटम कॉन्फिनमेंट इफेक्ट म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या भौतिक घटनेमुळे वेगळे होतात. या प्रकरणात, उत्सर्जित प्रकाशाची तरंगलांबी क्वांटम डॉटच्या आकारावर अवलंबून असेल. हे क्वांटम डॉट्स त्यांच्या उच्च प्रकाश शोषण क्षमता, एकाधिक उत्सर्जन निर्माण करण्याची क्षमता आणि मोठ्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळामुळे कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषणात देखील लागू केले जाऊ शकतात.
ग्रीन सायन्स अलायन्सने एमओएफ आणि क्वांटम डॉट्स दोन्ही संश्लेषित केले आहेत. यापूर्वी, त्यांनी कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषणासाठी विशेष उत्प्रेरक म्हणून फॉर्मिक अॅसिड तयार करण्यासाठी एमओएफ-क्वांटम डॉट कंपोझिटचा यशस्वीरित्या वापर केला आहे. तथापि, हे उत्प्रेरक पावडर स्वरूपात आहेत आणि हे उत्प्रेरक पावडर प्रत्येक प्रक्रियेत गाळून गोळा करावे लागतात. म्हणून, या प्रक्रिया सतत नसल्यामुळे ते प्रत्यक्ष औद्योगिक वापरासाठी लागू करणे कठीण आहे.
प्रतिसादात, ग्रीन सायन्स अलायन्स कंपनी लिमिटेडचे ​​श्री. काजिनो तेत्सुरो, श्री. इवाबायाशी हिरोहिसा आणि डॉ. मोरी रयोहेई यांनी त्यांच्या तंत्रज्ञानाचा वापर करून हे विशेष कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण उत्प्रेरक एका स्वस्त कापडाच्या कापडावर स्थिर केले आणि एक नवीन फॉर्मिक अॅसिड प्लांट उघडला. ही प्रक्रिया व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी सतत चालवता येते. कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण अभिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, फॉर्मिक अॅसिड असलेले पाणी बाहेर काढले जाऊ शकते आणि काढले जाऊ शकते आणि नंतर कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण पुन्हा सुरू करण्यासाठी कंटेनरमध्ये नवीन गोड पाणी जोडले जाऊ शकते.
फॉर्मिक अॅसिड हायड्रोजन इंधनाची जागा घेऊ शकते. हायड्रोजन-आधारित समाजाचा जगभरात स्वीकार रोखण्याचे एक मुख्य कारण म्हणजे विश्वातील सर्वात लहान अणू असलेल्या हायड्रोजनला साठवणे कठीण आहे आणि हायड्रोजनचा चांगला सीलबंद साठा तयार करणे खूप महागडे ठरेल. याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन वायू स्फोटक असू शकतो आणि सुरक्षिततेला धोका निर्माण करू शकतो. फॉर्मिक अॅसिड द्रव असल्याने इंधन म्हणून साठवणे खूप सोपे आहे. आवश्यक असल्यास, फॉर्मिक अॅसिड स्थितीत हायड्रोजन तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करू शकते. याव्यतिरिक्त, फॉर्मिक अॅसिड विविध रसायनांसाठी कच्चा माल म्हणून वापरला जाऊ शकतो.
जरी कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषणाची कार्यक्षमता सध्या खूपच कमी असली तरी, ग्रीन सायन्स अलायन्स कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी आणि खऱ्या अर्थाने लागू केलेले कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण सादर करण्यासाठी लढत राहील.