वैज्ञानिक डेयरी और टोफू कचरे को मोतियों में बदलते हैं जो हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं |

हर साल, डेयरी और टोफू उद्योग भारी मात्रा में प्रोटीन युक्त तरल अपशिष्ट उत्पन्न करते हैं जिन्हें ज्यादातर फेंक दिया जाता है। ईटीएच ज्यूरिख के वैज्ञानिकों ने अब इसका एक ऐसा उपयोग ढूंढ लिया है जिसका भोजन से कोई लेना-देना नहीं है। सामग्री वैज्ञानिक राफेल मेज़ेंगा के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने इस अपशिष्ट धारा से प्रोटीन निकाला, उन्हें छोटे छिद्रित मोतियों में इकट्ठा किया, और उन्हें पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ लोड किया, जो कि औद्योगिक कचरा हो सकता था उसे एक ऐसी सामग्री में बदल दिया जो कार्बन डाइऑक्साइड को सीधे हवा से बाहर खींच सकता है। प्रयोगशाला परीक्षणों में, सामग्री के एक ग्राम ने 97 मिलीग्राम CO2 ग्रहण किया, जो पारंपरिक प्रत्यक्ष वायु ग्रहण प्रौद्योगिकियों से 10 से 50 प्रतिशत तक बेहतर प्रदर्शन करता है। में निष्कर्ष प्रकाशित किए गए थे पीएनएएस 8 जून 2026 को.

डायरेक्ट एयर कैप्चर क्या है और यह लड़ाई के लिए क्यों महत्वपूर्ण हो सकता है? जलवायु परिवर्तन

अकेले उत्सर्जन में कटौती ग्लोबल वार्मिंग को 1.5 डिग्री सेल्सियस से नीचे रखने के लिए पर्याप्त नहीं होगी। आईपीसीसी के नवीनतम आकलन से यह स्पष्ट हो गया है कि दुनिया को पहले से ही वायुमंडल में मौजूद सैकड़ों अरब टन CO2 को सक्रिय रूप से हटाने की आवश्यकता होगी। डायरेक्ट एयर कैप्चर, या डीएसी, ऐसा करने के लिए विकसित की जा रही मुख्य तकनीकों में से एक है। यह कार्बन डाइऑक्साइड को बांधने वाली सामग्री के माध्यम से हवा खींचकर काम करता है, फिर CO2 को एक केंद्रित रूप में छोड़ता है जिसे भूमिगत संग्रहीत किया जा सकता है या अन्य उत्पादों में परिवर्तित किया जा सकता है।समस्या लागत और ऊर्जा है. अधिकांश मौजूदा डीएसी सिस्टम सोर्बेंट सामग्री से कैप्चर की गई CO2 को छोड़ने के लिए महत्वपूर्ण गर्मी की आवश्यकता होती है, जो पूरी प्रक्रिया को महंगी और ऊर्जा-गहन बना देती है। ईटीएच ज्यूरिख स्पिन-ऑफ, क्लाइमवर्क्स सहित कई कंपनियां वर्षों से वाणिज्यिक डीएसी संयंत्र चला रही हैं, लेकिन प्रति टन CO2 हटाने की लागत इतनी अधिक है कि प्रौद्योगिकी को कितने व्यापक रूप से तैनात किया जा सकता है।

कैसे ईटीएच ज्यूरिख के शोधकर्ताओं ने खाद्य उद्योग के कचरे को कार्बन कैप्चर सॉर्बेंट में बदल दिया

ईटीएच ज्यूरिख टीम ने समस्या को पूरी तरह से अलग कोण से देखा। किसी सिंथेटिक सामग्री की नए सिरे से इंजीनियरिंग करने के बजाय, उन्होंने उस चीज़ से शुरुआत की जिसे खाद्य उद्योग पहले से ही त्याग रहा था। दही और पनीर जैसे डेयरी उत्पादों के उत्पादन के दौरान और टोफू के निर्माण के दौरान, बड़ी मात्रा में प्रोटीन युक्त तरल उत्पन्न होता है। इसका अधिकांश भाग अपशिष्ट के रूप में समाप्त हो जाता है।मेज़ेंगा के समूह ने इस तरल से प्रोटीन निकाला और उन्हें लंबे, धागे जैसी संरचनाओं में इकट्ठा किया, जिन्हें एमाइलॉयड फाइब्रिल कहा जाता है। फिर इन तंतुओं को पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ जोड़ा गया और छोटे छिद्रित मोतियों का आकार दिया गया, जिनका व्यास लगभग आधा सेंटीमीटर से एक सेंटीमीटर तक था। मोती साधारण दिखते हैं, लेकिन उनकी आंतरिक संरचना अत्यधिक छिद्रपूर्ण होती है, जिससे उन्हें हवा के साथ संपर्क करने के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र मिलता है।“परिणामस्वरूप सामग्री एक स्पंज की तरह है जो पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के माध्यम से बड़ी मात्रा में CO2 को अवशोषित कर सकती है,” मेज़ेंगा बताते हैं। जब हवा मोतियों के ऊपर से गुजरती है, तो पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड CO2 के साथ प्रतिक्रिया करता है और इसे हाइड्रोजन कार्बोनेट में परिवर्तित करता है, जिससे कार्बन प्रभावी रूप से मनके के अंदर नमक के रूप में बंद हो जाता है।

पारंपरिक डीएसी तकनीक की तुलना में नए कार्बन कैप्चर बीड्स कैसा प्रदर्शन करते हैं

वास्तविक परिवेशी वायु का उपयोग करके किए गए परीक्षणों में, मोतियों ने प्रति ग्राम सामग्री में 97 मिलीग्राम CO2 ग्रहण किया। टीम की गणना के आधार पर, एक किलोग्राम मोती सैद्धांतिक रूप से एक एकल परिचालन चक्र में 100 ग्राम CO2 ग्रहण कर सकता है। यह आंकड़ा सामग्री को अधिकांश पारंपरिक डीएसी सॉर्बेंट्स की उपलब्धि से काफी ऊपर रखता है।जो चीज़ रिलीज़ प्रक्रिया को विशेष रूप से उल्लेखनीय बनाती है वह यह है कि इसमें बिल्कुल भी गर्मी की आवश्यकता नहीं होती है। अधिकांश मौजूदा प्रणालियाँ एकत्रित CO2 को निकालने के लिए शर्बत को 80 से 120 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म करती हैं, यह एक ऐसा कदम है जो ऊर्जा लागत का एक बड़ा हिस्सा है। इसके बजाय ETH ज्यूरिख दृष्टिकोण कमरे के तापमान पर लगभग दस मिनट के लिए मोतियों को हल्के एसिड और हल्के आधार के साथ बारी-बारी से स्प्रे करता है। यह बिना किसी थर्मल इनपुट के CO2 को धारण करने वाले रासायनिक बंधनों को तोड़ देता है, और एसिड और बेस दोनों को पुनः प्राप्त किया जा सकता है और अगले चक्र में पुन: उपयोग किया जा सकता है।प्रयोगशाला परीक्षणों से पता चला कि मोतियों ने 30 कैप्चर और रिलीज़ चक्रों के माध्यम से अपना प्रदर्शन बनाए रखा, दक्षता में कोई महत्वपूर्ण गिरावट नहीं हुई। मेज़ेंगा को उम्मीद है कि अंततः कई हजार चक्रों के बाद उन्हें बदलने की आवश्यकता होगी, लेकिन फिर भी उन्हें आसानी से त्याग नहीं दिया जाएगा।

क्यों प्रयुक्त कार्बन कैप्चर मोतियों को अभी भी उर्वरक या जैव ईंधन में बदला जा सकता है?

इस तकनीक का एक और असामान्य पहलू यह है कि कार्बन कैप्चर के लिए उपयोगी जीवन के अंत में मोतियों का क्या होता है। क्योंकि सामग्री पूरी तरह से जैविक और खाद्य-ग्रेड है, खर्च किए गए मोतियों को उर्वरक के रूप में सीधे कृषि मिट्टी में लगाया जा सकता है, जिससे पोषक तत्व मिलते हैं जो फसल के विकास का समर्थन करते हैं। वैकल्पिक रूप से, उन्हें जैव ईंधन में संसाधित किया जा सकता है।यह जीवन के अंत का लचीलापन है जो शोधकर्ताओं को सिस्टम को वास्तव में परिपत्र के रूप में वर्णित करने की अनुमति देता है। इनपुट खाद्य उद्योग अपशिष्ट है। आउटपुट कैप्चर किया गया कार्बन है। और जब कैप्चर की गई सामग्री समाप्त हो जाती है, तो यह एक नई अपशिष्ट समस्या बनने के बजाय या तो भोजन प्रणाली या ऊर्जा प्रणाली में वापस आ जाती है।ए जीवन चक्र विश्लेषण टीम द्वारा किए गए सर्वेक्षण ने पुष्टि की कि नई विधि का पूर्ण पर्यावरणीय पदचिह्न मौजूदा डीएसी दृष्टिकोण की तुलना में कम है, जिसमें शर्बत सामग्री के उत्पादन और संचालन के दौरान उपयोग की जाने वाली ऊर्जा दोनों को ध्यान में रखा गया है।

इससे पहले कि खाद्य अपशिष्ट कार्बन कैप्चर का दायरा बढ़े, क्या करने की आवश्यकता है

वर्तमान अध्ययन में नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत केवल कुछ ग्राम सामग्री का परीक्षण किया गया, जिसमें कुल मिलाकर लगभग 50 ग्राम CO2 प्राप्त हुई। उस पैमाने से औद्योगिक रूप से सार्थक किसी चीज़ की ओर बढ़ना एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग चुनौती है, और मेज़ेंगा स्पष्ट है कि इससे पहले कि कोई निश्चित रूप से कह सके कि प्रदर्शन बड़े पैमाने पर है, अधिक शोध की आवश्यकता है।जैसा कि कहा गया है, स्प्रे-आधारित एसिड और बेस रिलीज़ सिस्टम कोई नई तकनीक नहीं है। औद्योगिक प्रक्रियाएं पहले से ही समान स्प्रे सिस्टम का व्यापक रूप से उपयोग करती हैं, जिसका अर्थ है कि इसे बढ़ाने के लिए बुनियादी ढांचे का आविष्कार शुरू से नहीं किया जा रहा है। प्रमुख लेखक झोउ डोंग का अगला शोध कार्य विशेष रूप से यह मूल्यांकन करने पर केंद्रित होगा कि सिस्टम बड़े पैमाने पर कैसा प्रदर्शन करता है।हटाए गए CO2 की प्रति टन लागत की अभी तक सटीक गणना नहीं की गई है, लेकिन मेज़ेंगा को उम्मीद है कि यह वर्तमान डीएसी लागत से काफी कम होगी, मुख्य रूप से क्योंकि शर्बत सामग्री निर्मित इनपुट के बजाय अपशिष्ट के रूप में शुरू होती है, और क्योंकि ऊर्जा-गहन हीटिंग चरण को पूरी तरह से हटा दिया गया है।वे कहते हैं, “हमारी तकनीक सस्ती और अधिक टिकाऊ है क्योंकि इसमें कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है और यह व्यापक रूप से उपलब्ध अपशिष्ट उत्पाद पर आधारित है।” “यह हवा से CO2 हटाने के भविष्य के लिए गेम चेंजर हो सकता है।”