भारतीय चमू करणार कार्बन डायऑक्साइडचे इंधनात रूपांतर

indian-team हरितगृह वायू असलेल्या कार्बन डायऑक्साइडचे उपयुक्त इंधन आणि रसायनांमध्ये रूपांतर करणे, हे औद्योगिक उत्सर्जन कमी करण्याच्या प्रयत्नांचा एक महत्त्वाचा भाग हाेऊ शकते. परंतु यात एक अडचण आहे. यात गुंतलेले रसायनशास्त्र दिसते त्यापेक्षा खूपच गुंतागुंतीचे आहे.

 

 

 

इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स येथील संशोधकांनी आता एक संगणकीय चौकट विकसित केली आहे. जी तांब्याच्या उत्प्रेरकावर कार्बन डायऑक्साइडचे हायड्रोजनसोबत अभिक्रिया होताना होणाऱ्या ९,३८९ मूलभूत रासायनिक अभिक्रियांचे चित्रण करते. नेचर कम्युनिकेशन्समध्ये प्रकाशित झालेला हा अभ्यास, या अभिक्रिया कशा घडतात हे अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी आणि कार्बन डायऑक्साइडचे उपयुक्त उत्पादनांमध्ये रूपांतर करण्यासाठी अधिक प्रभावी उत्प्रेरक तयार करण्यास शास्त्रज्ञांना मदत करू शकतो. कार्बन डायऑक्साइडचे हायड्रोजनीकरण म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या या प्रक्रियेत, हायड्रोजन आणि उत्प्रेरकाचा वापर करून कार्बन डायऑक्साइडचे मिथेनॉल आणि कार्बन मोनोऑक्साइडसारख्या उत्पादनांमध्ये रूपांतर केले जाते.

 

उत्प्रेरकाच्या पृष्ठभागावर हजारो सूक्ष्म रासायनिक प्रक्रिया घडू शकतात. पारंपारिकपणे, संशोधक केवळ अशा काही मोजक्याच प्रतिक्रियांचे मॉडेल तयार करतात, ज्या त्यांना सर्वात महत्त्वाच्या वाटतात. ‘क्वांटम मेकॅनिक्स’ वापरून प्रत्येक संभाव्य प्रतिक्रियेची गणना करणे अत्यंत खर्चिक आहे. परंतु या पद्धतीमुळे महत्त्वपूर्ण प्रतिक्रिया प्रतिकृतितून वगळल्या जाऊ शकतात. आयआयएससीच्या टीमने ती समस्या सोडवण्याचे ठरवले. संशोधकांनी सर्वप्रथम क्वांटम-मेकॅनिकल गणनांचा वापर करून १५२ अभिक्रियांचा एक काळजीपूर्वक तयार केलेला डेटाबेस तयार केला. त्यानंतर त्यांनी अतिरिक्त अभिक्रियांच्या ऊर्जा अडथळ्यांचा वेगाने अंदाज घेण्यासाठी ‘मशीन-लर्निंग मॉडेल्स’ना प्रशिक्षित केले.

 

 

त्याच वेळी, १०५ वेगवेगळ्या पृष्ठभागावरील प्रजातींचा समावेश असलेल्या संभाव्य प्रतिक्रिया ओळखण्यासाठी आणि त्यापैकी कोणत्या स्वतंत्र प्रतिक्रिया टप्प्या म्हणून घडू शकतात, हे निर्धारित करण्यासाठी स्वयंचलित संगणकीय साधनांचा वापर करण्यात आला. यामुळे मूळ नेटवर्कचा विस्तार जवळपास ९,४०० प्रतिक्रियांंपर्यंत करणे शक्य झाले. फरक लक्षणीय होता.

संशोधकांनी केवळ मूळ १५२ अभिक्रियांचा वापर करून कार्बन डायऑक्साइड रूपांतरणाचे मॉडेल तयार केले, तेव्हा मॉडेलने मिथेनॉलऐवजी फॉर्मिक ॲसिड हे प्रमुख उत्पादन असेल, असे भाकीत केले आणि रूपांतरित होणाऱ्या कार्बन डायऑक्साइडचे प्रमाण कमी लेखले. पूर्वी दुर्लक्षित केलेल्या हजारो अभिक्रिया समाविष्ट केल्यानंतर, मॉडेलने कार्बन डायऑक्साइडचे रूपांतरणात अंदाजे ४० पट वाढीचा अंदाज वर्तवला आणि मिथेनॉल व कार्बन मोनोऑक्साइड ही प्रमुख उत्पादने असल्याचे अचूकपणे ओळखले, जे प्रायोगिक निरीक्षणांशी जुळले.