स्विस शोधकर्ताओं ने जलवायु परिवर्तन की सबसे गंभीर चुनौतियों में से एक के लिए एक महत्वाकांक्षी समाधान प्रस्तावित किया है: भारी मात्रा में कार्बन का भंडारण करना जिसे हमारे वायुमंडल से हटाने की आवश्यकता है। उनका उत्तर एक अप्रत्याशित जगह पर छिपा है – हमारे पैरों के नीचे कंक्रीट।
स्विस फेडरल लेबोरेटरीज फॉर मैटेरियल्स साइंस एंड टेक्नोलॉजी, एम्पा के वैज्ञानिकों ने गणना की है कि कैप्चर किए गए कार्बन डाइऑक्साइड को निर्माण सामग्री, विशेष रूप से कंक्रीट समुच्चय में परिवर्तित करके, हम संभावित रूप से इस शताब्दी के अंत तक सभी अतिरिक्त वायुमंडलीय कार्बन को हटा सकते हैं।
एम्पा के कंक्रीट और डामर प्रयोगशाला के प्रमुख पिएत्रो लूरा बताते हैं, “ये गणना इस धारणा पर आधारित है कि 2050 के बाद वायुमंडल से CO₂ को हटाने के लिए पर्याप्त नवीकरणीय ऊर्जा उपलब्ध होगी – एक बहुत ही ऊर्जा-गहन प्रयास।” “यह धारणा हमें यह विश्लेषण करने के लिए विभिन्न परिदृश्यों का उपयोग करने की अनुमति देती है कि हमारी माइनिंग द एटमॉस्फियर पहल की अवधारणा कितनी यथार्थवादी और कुशल है।”
चुनौती का पैमाना
संख्याएं चौंका देने वाली हैं. वायुमंडलीय CO₂ के स्तर को 1988 की प्रति मिलियन 350 भागों की सांद्रता में वापस लाने के लिए – जिसे जलवायु वैज्ञानिकों द्वारा सुरक्षित सीमा माना जाता है – लगभग 400 बिलियन टन कार्बन को वायुमंडल से हटाया जाना चाहिए। यह लगभग 1,500 बिलियन टन CO₂ के बराबर है।
कार्बन कैप्चर और भंडारण के वर्तमान दृष्टिकोण अक्सर भूमिगत इंजेक्शन पर ध्यान केंद्रित करते हैं, लेकिन इस विधि को संभावित रिसाव जोखिम और सीमित उपयुक्त स्थानों सहित महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। एम्पा टीम का प्रस्ताव एक अलग रास्ता पेश करता है: कैप्चर किए गए CO₂ को ठोस सामग्रियों में बदलना जिनका उपयोग निर्माण में किया जा सकता है।
वायु से कंक्रीट तक: एक नया कार्बन चक्र
यह प्रक्रिया हवा से CO₂ को ग्रहण करने और इसे मीथेन या मेथनॉल जैसे बुनियादी रसायनों में परिवर्तित करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करने से शुरू होगी। फिर इन्हें ठोस कार्बन सामग्रियों में बदल दिया जाएगा जिन्हें कंक्रीट में समुच्चय के रूप में शामिल किया जा सकता है – रेत और बजरी घटक जो कंक्रीट की मात्रा का लगभग 70% बनाते हैं।
शोधकर्ताओं ने दो आशाजनक दृष्टिकोणों की पहचान की है। पहले में छिद्रपूर्ण कार्बन समुच्चय बनाना शामिल है जो 10% तक पारंपरिक कंक्रीट सामग्री की जगह ले सकता है। दूसरा, अधिक महत्वाकांक्षी विकल्प सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) का उपयोग करेगा, जो एक अत्यंत कठोर सामग्री है जिसमें द्रव्यमान के अनुसार 30% कार्बन होता है, जो संभावित रूप से कंक्रीट में सभी पारंपरिक समुच्चय को प्रतिस्थापित कर सकता है।
कार्बन तटस्थता की समयरेखा
टीम की गणना के अनुसार, यदि 2050 के बाद बड़े पैमाने पर लागू किया जाता है, तो यह दृष्टिकोण सालाना लगभग 10 गीगाटन कार्बन को बांध सकता है। सबसे आशावादी परिदृश्य के तहत, मुख्य रूप से सिलिकॉन कार्बाइड समुच्चय का उपयोग करके, अतिरिक्त वायुमंडलीय कार्बन को लगभग 50 वर्षों के भीतर हटाया जा सकता है।
लूरा का कहना है, “सिलिकॉन कार्बाइड भारी लाभ प्रदान करता है, क्योंकि यह कार्बन को व्यावहारिक रूप से हमेशा के लिए बांध देता है और इसमें उत्कृष्ट यांत्रिक गुण होते हैं।” “हालांकि, इसका उत्पादन बेहद ऊर्जा-गहन है और लागत-प्रभावशीलता और टिकाऊ कार्यान्वयन दोनों के मामले में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है।”
आर्थिक अवसर
पारंपरिक कार्बन कैप्चर और भंडारण के विपरीत, जो पूरी तरह से लागत का प्रतिनिधित्व करता है, यह दृष्टिकोण आर्थिक मूल्य उत्पन्न कर सकता है। कैप्चर किए गए कार्बन का उपयोग पॉलिमर से लेकर कार्बन फाइबर और नैनोट्यूब तक विभिन्न उच्च-मूल्य वाली सामग्रियों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, जो संभावित रूप से कार्बन हटाने की लागत को कम करने में मदद कर सकता है।
प्रस्ताव एक और बढ़ती चुनौती का भी समाधान करता है: कंक्रीट उत्पादन के लिए उपयुक्त प्राकृतिक रेत की वैश्विक कमी। कैप्चर किए गए कार्बन से सिंथेटिक समुच्चय बनाकर, निर्माण उद्योग जलवायु परिवर्तन से निपटने में मदद करते हुए प्राकृतिक संसाधनों पर अपनी निर्भरता कम कर सकता है।
आगे की चुनौतियां
शोधकर्ता स्वीकार करते हैं कि महत्वपूर्ण बाधाएँ बनी हुई हैं। संपूर्ण अवधारणा 2050 के बाद प्रचुर मात्रा में नवीकरणीय ऊर्जा उपलब्ध होने पर निर्भर करती है। इसके अतिरिक्त, ऐसी प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में पर्याप्त प्रगति की आवश्यकता होगी जो इन कार्बन-आधारित सामग्रियों का उत्पादन करने के लिए प्रभावी ढंग से आंतरायिक नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग कर सकें।
टीम इस बात पर जोर देती है कि इस दृष्टिकोण को जलवायु परिवर्तन से निपटने के लिए एक व्यापक रणनीति के एक घटक के रूप में देखा जाना चाहिए। लूरा कहते हैं, “फिर भी, उद्देश्य अन्य उपायों के साथ यथार्थवादी समय सीमा में 350 पीपीएम सीओ₂ हासिल करने के लिए हर साल वातावरण से जितना संभव हो उतना सीओ₂ हटाना होना चाहिए।” “साथ ही, हमारे उत्सर्जन को लगातार कम करना महत्वपूर्ण है ताकि पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया व्यर्थ न हो।”
यह शोध रिसोर्सेज, कंजर्वेशन एंड रीसाइक्लिंग जर्नल में प्रकाशित हुआ है।
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