लेज़र तकनीक के उपयोग ने नाइट्रोजन स्थिरीकरण की विधि में क्रांति ला दी है, जिससे परिवेशीय परिस्थितियों में अमोनिया को संश्लेषित करने का एक नया तरीका उपलब्ध हो गया है। हाल ही में, शोधकर्ताओं ने नाइट्रोजन-नाइट्रोजन ट्रिपल बॉन्ड को बाधित करने के लिए पहली बार एक वाणिज्यिक CO2 लेजर का उपयोग किया, इस प्रकार हेबर-बॉश प्रक्रिया के लिए एक नया हरित विकल्प प्रदान किया गया।
कथित तौर पर अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान टीम ने लिथियम ऑक्साइड को लिथियम धातु में परिवर्तित करने के लिए एक लेजर का उपयोग किया, जो फिर स्वचालित रूप से हवा में नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके लिथियम नाइट्राइड बनाता है। यह नमक आसानी से अमोनिया में हाइड्रोलाइज्ड हो जाता है, जिससे यह विधि रिकॉर्ड पैदावार को तोड़ने में सक्षम होती है।
जर्मनी में हेल्महोल्ट्ज़ इंस्टीट्यूट फॉर रिन्यूएबल एनर्जी के पहले लेखक हुइज़ वांग ने कहा, "हमने एक अग्रणी अवधारणा पेश की है जो विभिन्न ऑक्साइड को नाइट्राइड में बदलने की सुविधा के लिए उच्च-ऊर्जा लेजर का उपयोग करती है।"
उन्होंने कहा, "हमने कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर अभूतपूर्व पैदावार हासिल की। यह परिणाम अन्य तरीकों की तुलना में उल्लेखनीय है।" वास्तविक उपज इलेक्ट्रोकेमिकल और मैकेनोकेमिकल तरीकों सहित अन्य अत्याधुनिक समाधानों की तुलना में दो गुना अधिक है।
स्विट्जरलैंड के ज्यूरिख में स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में छोटे अणुओं के इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण के विशेषज्ञ विक्टर मौगेल ने कहा, "हरित अमोनिया के उत्पादन के लिए यह एक पूरी तरह से नया दृष्टिकोण है, जो हेबर-बॉश प्रक्रिया की तुलना में संभावित रूप से अधिक टिकाऊ है।" हेबर-बॉश प्रक्रिया इस तथ्य के कारण बहुत ऊर्जा-गहन है कि यह उच्च तापमान और दबाव पर संचालित होती है, और इससे CO2 उत्सर्जन भी होता है।"
इसके अलावा, उन्होंने कहा, नई विधि "परिचालन लचीलापन और पर्यावरणीय लाभ प्रदान करती है" क्योंकि यह परिवेशीय परिस्थितियों में काम करती है। यह प्रक्रिया जहां आवश्यकता हो वहां सीधे अमोनिया का उत्पादन भी कर सकती है, जिससे परिवहन लागत कम हो जाती है।
टीम ने लिथियम ऑक्साइड से लिथियम धातु का उत्पादन करने के लिए लिथियम-ऑक्सीजन बंधन को अलग करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करने के लिए एक इन्फ्रारेड लेजर का उपयोग किया। हवा के संपर्क में आने पर, लिथियम धातु स्वचालित रूप से नाइट्रोजन के साथ जुड़ जाती है, जिससे नाइट्रोजन-नाइट्रोजन ट्रिपल सहसंयोजक बंधन टूट जाता है और लिथियम नाइट्राइड का उत्पादन होता है।
वह आगे बताते हैं, "इसके बाद, हम लेजर-जनित लिथियम नाइट्राइड को हाइड्रोलाइज करके अमोनिया और लिथियम हाइड्रॉक्साइड प्राप्त करते हैं। इसके अलावा, यह विधि रासायनिक रीसाइक्लिंग के अवसर प्रदान करती है। लेजर लिथियम हाइड्रॉक्साइड को वापस लिथियम नाइट्राइड में परिवर्तित कर सकता है, जिससे प्रभावी ढंग से समाप्त हो सकता है। लिथियम चक्र।"
उन्होंने आगे कहा: "यह एक साथ एक और नई अवधारणा बन जाती है - हाइड्रॉक्साइड का नाइट्राइड में रूपांतरण।"
हालाँकि, इंपीरियल कॉलेज लंदन (यूके) के इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री और नाइट्रोजन स्थिरीकरण विशेषज्ञ इफान स्टीफंस को संदेह है। वह कहते हैं: "मुझे संदेह है कि इस तरह की उच्च पैदावार लंबी अवधि में टिकाऊ होगी। इसके अलावा, यह तथ्य कि यह एक सतत प्रक्रिया के बजाय एक बैच प्रक्रिया है, इसकी व्यवहार्यता को काफी हद तक सीमित कर देगा। तथ्य यह है कि इलेक्ट्रोकेमिकल तकनीक इसकी अनुमति देती है नई लेजर-प्रेरित विधियों की तुलना में निरंतर संचालन एक महत्वपूर्ण लाभ है।"
इसके अलावा, लेज़रों की ऊर्जा आवश्यकताएँ अमोनिया संश्लेषण को बढ़ाने में समस्या पैदा कर सकती हैं। उन्होंने आगे कहा, "यदि आप दूरदराज के इलाकों में उर्वरक के रूप में केवल छोटे पैमाने पर अमोनिया का उत्पादन कर रहे हैं, तो ऊर्जा दक्षता कम महत्वपूर्ण हो जाती है।"
शोधकर्ताओं का सुझाव है कि उनकी विधि इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री पर महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है, जैसे कि विघटन और सरलीकरण। इसके अलावा, उत्पादन बढ़ने के साथ-साथ सभी उभरती हुई अमोनिया संश्लेषण विधियों को अपनी सबसे बड़ी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। शोधकर्ताओं ने जाली की सतह पर लिथियम ऑक्साइड पाउडर वितरित करके और फिर लेजर के साथ प्रतिक्रियाशील कोशिकाओं की श्रृंखला को एक-एक करके विकिरणित करके प्रक्रिया को बढ़ाने की कल्पना की है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने देखा कि अन्य ऑक्साइड, जैसे मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, जस्ता और कैल्शियम, समान व्यवहार प्रदर्शित करते हैं, हालांकि कम पैदावार में।
वह बताते हैं, "ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि अन्य ऑक्साइड को अलग करना और हाइड्रोलाइज़ करना अधिक कठिन होता है।" हालाँकि, नाइट्रोजन के प्रति क्षारीय और क्षारीय पृथ्वी धातुओं की प्रतिक्रिया आशाजनक प्रतीत होती है। वह कहते हैं, "हमारे हालिया शोध से पता चलता है कि मैग्नीशियम और कैल्शियम जैसी अधिक प्रचुर धातुएं भी नाइट्रोजन को तोड़ सकती हैं।"
