ग्रीन अमोनिया बनाने में कार्बन उत्सर्जन में होगी कमी, आईआईटी जोधपुर ने संश्लेषण के लिए डिजाइन किया उत्प्रेरक

भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (आईआईटी) जोधपुर के शोधकर्ता डॉ. अमिताव बनर्जी ने अपनी टीम के साथ "हरित अमोनिया" के संश्लेषण के लिए आवश्यक नाइट्रोजन न्यूनीकरण प्रतिक्रिया (नाइट्रोजन रिडक्शन रिएक्शन) के लिए एकल-परमाणु उत्प्रेरक की पहचान की है। मौजूदा समय में हरित अमोनिया को संश्लेषित करने की पारंपरिक प्रक्रिया में ज्यादा कार्बन उत्सर्जन होता है क्योंकि यह वैश्विक कार्बन डाइऑक्साइड का 3 फीसदी उत्सर्जित करता है और दुनिया के कुल ऊर्जा उत्पादन का 2 फीसदी उपभोग करता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल संश्लेषण का तरीका इसके संश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण विकल्प हो सकता है। मजबूत एन-एन ट्रिपल बॉन्ड के कारण नाइट्रोजन रिडक्शन रिएक्शन (एनआरआर) सबसे कठिन प्रतिक्रियाओं में से एक है जो प्रतिस्पर्धी हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया की उपस्थिति में कई उत्प्रेरकों पर खराब नाइट्रोजन को सोखने से जुड़ा हुआ है। इसलिए शोधकर्ताओं ने "हरित अमोनिया" को संश्लेषित करने के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल एनआरआर पर ध्यान केंद्रित किया। 

वर्तमान में शोधकर्ता ग्रीन अमोनिया और ग्रीन यूरिया उत्पादन के लिए इलेक्ट्रोकेटेलिस्ट के डिजाइन पर ध्यान केंद्रित कर रहे है। मौजूदा पारंपरिक प्रक्रिया की तुलना में दोनों में कम कार्बन उत्सर्जन होगा।  कृषि क्षेत्र के विकास के लिए यूरिया महत्वपूर्ण है और 46 फीसदी नाइट्रोजन की उपस्थिति के कारण यह उर्वरक उद्योग में प्रमुख भूमिका निभाता है। अमोनिया उर्वरक उद्योग के साथ-साथ कागज, कपड़ा, रबर उद्योगों में भी प्रमुख तत्वों में से एक है। इसके अलावा यह ईंधन के आसान परिवहन और भंडारण के लिए हाइड्रोजन का एक संभावित वाहक हो सकता है जो हमारे देश में मौजूदा अमोनिया पाइपलाइनों का उपयोग करके हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था को गति दे सकता है।

आईआईटी जोधपुर के मेटालर्जिकल (धातुकर्म) एवं मैटेरियल इंजीनियरिंग (सामग्री अभियांत्रिकी) विभाग के सहायक प्रोफेसर डॉ. अमिताव बनर्जी ने इस शोध के महत्व के बारे में कहा, "अमोनिया (NH3 ) के इलेक्ट्रोकेमिकल संश्लेषण में हुई हालिया वृद्धि ने नाइट्रोजन रिडक्शन रिएक्सशन (एनआरआर) उत्प्रेरक की अपर्याप्तता को उजागर किया है। इसलिए हमारे समूह का प्राथमिक उद्देश्य एनआरआर उत्प्रेरक को कम्प्यूटेशनल रूप से डिजाइन करना और प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त एनआरआर उत्प्रेरक तंत्र के लिए अंतर्दृष्टि प्रदान करना है।"

उन्होंने यह भी बताया कि इस शोध पद्धति में घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत आधारित उपकरणों की गहन समझ शामिल है जिसमें उच्च-स्तरीय संरचनात्मक खोज और सामग्री सूचना विज्ञान का अध्ययन शामिल है ताकि हम एक व्यापक संरचना स्थान के साथ-साथ संबंधित सामग्री संरचनाओं को कुशलतापूर्वक शामिल कर सकें। इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह परमाणु डिजाइन अंतर्दृष्टि उपयुक्त एनआरआर उत्प्रेरक की खोज के लिए प्रयोगात्मक समय के साथ-साथ संसाधन-व्यय को भी कम कर देगी।

एनआरआर उत्प्रेरक के लिए चल रही खोज के विस्तार के रूप में समूह ने दो अलग-अलग धातुओं को शामिल करने वाले एक उत्प्रेरक तंत्र की भी खोज की है। यह तंत्र कुशलतापूर्वक नाइट्रोजन-नाइट्रोजन (N-N) बॉन्ड को सक्रिय करता है और कार्बन-नाइट्रोजन बॉन्ड के गठन को बढ़ावा देता है जिससे अंततः पर्यावरण के अनुकूल यूरिया का उत्पादन होता है।

शोधकर्ताओं का लक्ष्य भविष्य का अनुसंधान विभिन्न नाइट्रोजन प्रदूषकों से अमोनिया के विद्युत रासायनिक संश्लेषण की खोज करना है। डॉ. अमिताव बनर्जी के नेतृत्व में भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान जोधपुर की प्रयोगशाला "हरित अमोनिया" के संश्लेषण के लिए इलेक्ट्रोकेटेलिस्ट के डिजाइन पर काम कर रही है जो वर्तमान में विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान बोर्ड, एसईआरबी (डीएसटी)-एसआरजी द्वारा वित्त पोषित है।