साबुन के बुलबुले पर कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण से नया ईंधन

आप बना सकते हैं नए शून्य-उत्सर्जन ईंधन प्रकृति द्वारा कार्यान्वित समान प्रक्रियाओं का उपयोग करना? हाँ, अनुसंधान परियोजना का नेतृत्व करने वाले उप्साला विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के अनुसार SoFiA (साबुन फिल्म कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण), जिसमें लीडेन यूनिवर्सिटी, एम्स्टर्डम यूनिवर्सिटी, ट्यूरिन की पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी और कई अंतरराष्ट्रीय शोध संस्थान भी भाग लेते हैं।

परियोजना का उद्देश्य, जिसे 2019 में यूरोपीय आयोग से 3,2 मिलियन यूरो की फंडिंग प्राप्त हुई, है CO2 को ईंधन में बदलना और पत्तियों की थायलाकोइड झिल्ली की नकल करके उद्योग के लिए कच्चा माल, जहां प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण होता है।

आज SoFiA परियोजना के उद्देश्य निकट प्रतीत होते हैं: नवीनतम महत्वपूर्ण योगदान शोधकर्ताओं की ओर से आया है पोलिटेकनिको डी टोरिनो, जिन्होंने एक नए प्रकाशित अध्ययन में पहली बार i के उपयोग की संभावना का प्रदर्शन किया है साबुन फिल्म प्रतिक्रियाशील झिल्लियों के रूप में, CO2 से सौर ईंधन के उत्पादन का मार्ग प्रशस्त हुआ।

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साबुन के बुलबुले का निर्माण कैसे करें: इतालवी अध्ययन

का नया अध्ययन पोलिटेकनिको डी टोरिनो, अभी प्रकाशित हुआ "भौतिक समीक्षा पत्र” प्रोफेसर द्वारा समन्वित शोधकर्ताओं की एक टीम द्वारा एलियोडोरो चियावाज़ो, दर्शाता है कि कैसे बनाना है साबुन फिल्मों में विसंगतियाँ, या इंजीनियर कैसे बनें "बहुत सामान्य साबुन के बुलबुले की पतली दीवारें"।

साबुन की फिल्मों में एक विशिष्ट सममित, सैंडविच जैसी संरचना होती है, जिसमें दो पतली होती हैं सर्फैक्टेंट फिल्में उनमें पानी की एक निश्चित मात्रा होती है: शोधकर्ताओं ने एक ऐसी प्रक्रिया विकसित की है जो फिल्म की सतहों पर एक एरोसोल के माध्यम से रासायनिक एजेंटों के असममित जमाव का फायदा उठाकर इस समरूपता को "तोड़ने" की अनुमति देती है।

यह परिणाम साबुन फिल्मों का उपयोग करने की संभावना में तब्दील हो जाता है प्रतिक्रियाशील झिल्ली (स्व-उपचार और कम लागत) सहित विभिन्न ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए फोटो-उत्प्रेरक प्रक्रियाएं CO2 से कार्बन मोनोऑक्साइड जैसे सौर ईंधन के उत्पादन के लिए। वहाँ प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषणवास्तव में, यह बिल्कुल विषमता पर आधारित है।

"हमें गर्व है कि सही डोपिंग तकनीक की पहचान करने और इस तकनीक में अंतर्निहित प्रक्रियाओं की सैद्धांतिक समझ तैयार करने में पॉलिटेक्निक का योगदान निर्णायक रहा है।”, प्रोफेसर बताते हैं एलियोडोरो चियावाज़ो.

"साबुन फिल्मों पर इसका प्रदर्शन करके”, प्रोफ़ेसर आगे कहते हैं, “इसका न केवल वैज्ञानिक बल्कि तकनीकी रूप से भी बहुत महत्व है, क्योंकि यह हमें कम लागत वाला और निर्माण में आसान मंच प्रदान करता है जिसमें परमाणु पैमाने पर समरूपता की डिग्री को नियंत्रित करना संभव है।".

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SoFiA, साबुन की फिल्म पर कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण संभव

ट्यूरिन के पॉलिटेक्निक द्वारा नया अध्ययन 2019 में शुरू की गई एक बड़ी शोध परियोजना में नवीनतम महत्वपूर्ण योगदान है और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर कई विश्वविद्यालयों और अनुसंधान केंद्रों के सहयोग से संभव हुआ है: "सहयोगियों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह के साथ हम प्रतिक्रियाशील झिल्ली के रूप में ऐसी फिल्म संरचनाओं के उपयोग पर वर्षों से काम कर रहे हैं", वह बताते हैं लुका बर्गमैस्को, अध्ययन के लेखकों में से।

यह शोध बहुविषयक यूरोपीय परियोजना कार्यक्रम का हिस्सा है SoFiA (साबुन फिल्म कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण), जिसमें दूसरों के बीच शामिल हैउप्साला विश्वविद्यालय, L 'लीडेन विश्वविद्यालय और एल 'एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय.

परियोजना के आधार पर, का महत्वाकांक्षी उद्देश्य पत्तियों की थायलाकोइड झिल्ली की नकल करें, वह जिसमें प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण की प्रक्रियाएं होती हैं, एक कृत्रिम "क्लोरोफिल संश्लेषण" बनाने के लिए जिससे सौर ईंधन प्राप्त किया जा सकता है।

"प्रकाश संश्लेषण सूर्य के प्रकाश को ग्रहण करता है और इसकी ऊर्जा का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं को चलाने के लिए करता है जो कार्बोहाइड्रेट जैसे ऊर्जा युक्त पदार्थों को जमा करते हैं", वो समझाता है लीफ़ हैमरस्ट्रॉम, उप्साला विश्वविद्यालय में एंगस्ट्रॉम प्रयोगशाला में रासायनिक भौतिकी के प्रोफेसर, साथ ही परियोजना समन्वयक।

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जीवाश्म के वास्तविक विकल्प के रूप में कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण

अब इथेनॉल और हाइड्रोजन जैसे अधिकांश ईंधन का उत्पादन किया जाता है जीवाश्म स्रोतकच्चे माल के रूप में तेल का दोहन। हालाँकि, वैज्ञानिकों के अनुसार कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण इस प्रक्रिया के लिए एक वैध, टिकाऊ और कुशल विकल्प का प्रतिनिधित्व करता है। के प्रतिस्थापन के रूप में पेट्रोलियम डेरिवेटिव, वह उपयोग किये हुए हैं सूरज, पानी, CO2 और साबुन की एक पतली फिल्म.

के समान तकनीक का उपयोग करना सौर कोशिकाएंप्रोफेसर हैमरस्ट्रॉम द्वारा अध्ययन किया गया कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण सक्षम है ईंधन का उत्पादन करें गैसीय या तरल रूप में, पौधों में जो होता है उसका अनुकरण करना, यानी सूर्य की ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलना।

इसलिए वैज्ञानिकों का विचार साबुन की कक्षाओं वाली फिल्मों का उपयोग करके थायलाकोइड झिल्ली की नकल करना है उत्प्रेरक सर्फेक्टेंट से प्राप्त अणु पृथ्वी पर बहुत प्रचुर मात्रा में सामग्री.

"हमारा अधिकांश शोध बुनियादी विज्ञान कार्य के इर्द-गिर्द घूमता है जहां हम पहले सिद्धांतों को समझना और नए उत्प्रेरक और तंत्र विकसित करना चाहते हैं।,'' 2022 के एक साक्षात्कार में हैमरस्ट्रॉम बताते हैं, ''इसके बारे में रासायनिक प्रतिक्रिया को तेज करें ताकि प्रक्रियाएं अधिक ऊर्जा कुशल बनें".

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टिकाऊ ईंधन के लिए प्रकाश संश्लेषण: साबुन से परे

के रसायन शास्त्र विभाग में एंगस्ट्रॉम प्रयोगशाला यह सिर्फ लीफ़ हैमरस्ट्रॉम का समूह नहीं है जो साबुन के बुलबुले और सर्फेक्टेंट में व्यस्त है। द्वारा समन्वित अनुसंधान दल में पिया लिंडबर्ग, उदाहरण के लिए, हम प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण का दोहन करके गैर-जीवाश्म ईंधन प्राप्त करने का प्रयास करते हैं आनुवंशिक रूप से संशोधित साइनोबैक्टीरिया.

आम तौर पर, साइनोबैक्टीरिया बढ़ने के लिए प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करते हैं, लेकिनजेनेटिक इंजीनियरिंग उन्हें कुछ बिल्कुल अलग करने के लिए "मनाया" जा सकता है, जैसे ब्यूटेनॉल का उत्पादन करें.

"विचार यह है कि सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड से नवीकरणीय रसायनों और ईंधन का उत्पादन किया जाए", लिंडबर्ग बताते हैं, "आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीवों में सीधे प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करना जहां हम यह नियंत्रित कर सकते हैं कि सूक्ष्मजीव क्या करता है और क्या उत्पादन करता है".

प्रोफ़ेसर लिंडबर्ग बताते हैं कि इस पद्धति का सबसे बड़ा फ़ायदा यह है कि "वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करता है, जिसका अर्थ है कि इसे चीनी की आवश्यकता नहीं है, लेकिन यह शरीर की अपनी प्रक्रिया का पूरा उपयोग करता है".

शोध की इस पंक्ति के नवीनतम परिणाम मई 2023 के हैं, जब लिंडबर्ग टीम ने एक अध्ययन प्रकाशित किया था जिसमें दिखाया गया था कि संशोधित साइनोबैक्टीरिया पैदा कर सकता है आइसोप्रेन (ए टिकाऊ सिंथेटिक ईंधन विमानन के लिए बिल्कुल उपयुक्त), सौर ऊर्जा और हवा में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करना।

शून्य CO2 उत्सर्जन के साथ ईंधन का उत्पादन करने की महत्वाकांक्षी परियोजना, जो इसमें दुनिया भर के शोधकर्ताओं के समूह शामिल हैं, वास्तविकता होने के और भी करीब है।

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