वैज्ञानिकों ने सबसे पहले दुनिया में बायोचार की सरंध्रता को उजागर किया

अभूतपूर्व कार्य पर्यावरणीय अनुप्रयोगों और विशाल मात्रा में डेटा से परिणामों तक पहुँचने का मार्ग प्रशस्त करता है

एक ऐसी सफलता जो पर्यावरणीय अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण हो सकती है, शोधकर्ताओं ने "अभूतपूर्व" के माध्यम से बायोचार्स की सरंध्रता की छवि बनाई है। ऑपरेंडो प्रयोग, यूके के राष्ट्रीय सिंक्रोट्रॉन, डायमंड लाइट सोर्स में उपलब्ध सुविधाओं का उपयोग करना।

डायमंड के सहयोग से क्वीन मैरी यूनिवर्सिटी ऑफ लंदन और यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन में डॉ. रॉबर्टो वोल्पे और उनकी टीम द्वारा किया गया कार्य - बायोमास के थर्मोकेमिकल अपघटन में मौजूदा ज्ञान अंतराल को दूर करता है, और दर्जी जैव के उत्पादन को सक्षम कर सकता है। उच्च प्राथमिकता वाले पर्यावरणीय अनुप्रयोगों के लिए वर्ण। अन्य क्षेत्रों के अलावा, उन स्थानों पर सफाई कार्यों में बायोचार्स की महत्वपूर्ण भूमिका हो सकती है जहां मिट्टी और पानी में खतरनाक रसायन फैल गए हैं।

यूरोपियन होराइजन 2020 अनुदान के समर्थन से, जिसे एक्सपैएनडी कहा जाता है - यूरोपियन ओपन साइंस क्लाउड (ईओएससी) फोटॉन और न्यूट्रॉन डेटा सर्विस - डायमंड ने परिणामों तक पहुंच में तेजी लाने के लिए सिंक्रोट्रॉन में उपयोग की जाने वाली एक नई, डेटा-गहन तकनीक पर डॉ वोल्पे के साथ काम किया है।

डॉ. वोल्पे के वर्तमान शोध में बादाम और अखरोट के छिलकों के कच्चे बायोमास से निर्मित चार्स की जांच और पहचान करना शामिल है क्योंकि उनकी सरंध्रता पर्यावरणीय अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। इन वर्णों की आकृति विज्ञान को अनुकूलित करने की क्षमता ऊर्जा भंडारण, उत्प्रेरक, पानी और मिट्टी के उपचार के लिए सस्ते और नवीकरणीय समाधान बनाकर वैश्विक चुनौतियों का समाधान करने में एक बड़ी सफलता की शुरुआत कर सकती है। बायोचार उत्पादन के दौरान बायोमास की आकृति विज्ञान पर नज़र रखना इसे प्राप्त करने की दिशा में पहला कदम है।

सदियों पुरानी प्रक्रिया का अवलोकन
“हम जो करते हैं वह सरल है जैसे हम बादाम और अखरोट के छिलके लेते हैं और हम उन्हें चार बायोमास बनाने के लिए पायरोलिसिस के माध्यम से डालते हैं - बायोमास के कार्बोनाइजेशन का अध्ययन अनिवार्य रूप से लकड़ी को चारकोल में बदलकर मानव जाति की शुरुआत से चली आ रही तकनीकों को दर्शाता है। हालाँकि, हमारे अध्ययन में, हर कदम पर प्रक्रिया की निगरानी की जाती है और हम जिस चीज़ में रुचि रखते हैं, वह वह सरंध्रता है जो बनाई जा रही है। सटीक रूप से गर्म करके, हम गठित बायोचार्स के एक ग्राम के अंदर छिद्रों के जटिल नेटवर्क में एक हजार वर्ग मीटर से अधिक सुलभ सतह क्षेत्र बना सकते हैं।

वह आगे कहते हैं: “इस कार्य के लिए कई अनुप्रयोग हैं क्योंकि संदूषक (बैक्टीरिया, धातु, प्रदूषणकारी अणु) या आयन (ऊर्जा भंडारण के मामले में) पानी (या इलेक्ट्रोलाइट द्वारा) को अंतर-कण छिद्र नेटवर्क में ले जाया जा सकता है, और वे वहां फंस सकते हैं. जैसे ही हम बायोमास कणों को गर्म करते हैं, इस छिद्र नेटवर्क के विकास पर नज़र रखना महत्वपूर्ण है और इस काम की वास्तविक नवीनता है।

डायमंड में पारंपरिक बीमटाइम के अलावा, डॉ वोल्पे डेटा तक पहुंच में तेजी लाने के लिए नई प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए ExPaNDs अनुदान के डेटा पक्ष पर सहयोग से काम कर रहे हैं।

डॉ. वोल्पे का कहना है कि एक्सपीएएनडीएस और डायमंड टीम से उनके डेटा का विश्लेषण करने में जो मदद मिली, उससे उनके शोध में तेजी आई। टिप्पणी करते हुए उन्होंने कहा कि इन विशाल डेटासेट का डेटा माइनिंग एक नया अनुशासन है और इसके लिए व्यापक सहयोग की आवश्यकता है।

"सूचना के इतने बड़े और जटिल सेटों को साझा करना चुनौतीपूर्ण है और ExPaNDS अनुदान ने डेटा प्रबंधन प्रदान करने के बेहतर तरीकों की पहचान करने में मदद की है जो परिणामों और पारदर्शिता में तेजी लाने के लिए वास्तव में उपयोगी है।"

डायमंड के साइंस ग्रुप लीडर डॉ. पॉल क्विन बताते हैं; “डायमंड में इमेजिंग तकनीक टीम को छोटे अंतराल या छिद्रों की जांच करने और समय के साथ और तापमान में बदलाव के साथ किसी भी बदलाव को ट्रैक करने के लिए पर्याप्त विवरण के साथ ठोस कण की संरचना की कल्पना करने की अनुमति देती है। इसका मतलब यह है कि हम इन छिद्रों के विकास और उनकी जटिल ज्यामिति के बारे में काफी जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। यह परिणाम थर्मली उपचारित बायोमास के मौलिक व्यवहार पर प्रकाश डालता है, और साथ ही, डॉ वोल्पे और उनकी टीम को तापमान के साथ कण और छिद्र ज्यामिति को विशिष्ट रूप से सहसंबंधित करने की अनुमति देता है।

वह कहते हैं: “यह एक बड़ी उपलब्धि है जो मेरी टीम के वैज्ञानिकों के समर्पण से संभव हुई है। डॉ क्रिस्टोफ़ राउ और कई अन्य जिन्होंने जटिल मापों में योगदान दिया है और उनका समर्थन किया है, प्रयोग की व्यवहार्यता पर सलाह से लेकर, सही वातावरण और इष्टतम एक्स-रे इमेजिंग स्थितियों को बनाने के लिए भट्टी के प्रयोगात्मक सेटअप तक, उत्पन्न डेटा की संपदा के खनन तक। ”

बड़े डेटा सेट तक निष्पक्ष पहुंच सुनिश्चित करना
चूंकि हर साल सिंक्रोट्रॉन में पेटाबाइट डेटा का उत्पादन किया जाता है, इसलिए इन विशाल डेटा सेटों के साथ सहयोग और समन्वित दृष्टिकोण की आवश्यकता अधिकांश वैज्ञानिकों और शोधकर्ताओं के सामने एक समस्या है, विशेष रूप से यूके और यूरोप में बड़े पैमाने पर सुविधाओं में काम करने वालों के लिए। इस डेटा के मूल्य को बढ़ाने के लिए, इसे अंततः खोजने योग्य, पहुंच योग्य, इंटरऑपरेबल और पुन: प्रयोज्य (एफएआईआर) होने के लिए प्रमुख सिद्धांतों का पालन करने की आवश्यकता है। ये सिद्धांत अंततः डेटा को सभी के लिए खुला बनाने में मदद करेंगे। ExPaNDS का एक मुख्य लक्ष्य अनुसंधान डेटा को ढूंढना और साझा करना आसान बनाना है जो प्रयोगों की पुनरावृत्ति को रोकने, वैज्ञानिक प्रगति को बढ़ावा देने और सिंक्रोट्रॉन डेटा को निष्पक्ष बनाने में मदद करेगा। ExPaNDS का दूसरा लक्ष्य साझाकरण और पुन: उपयोग का समर्थन करने के लिए डेटा के प्रबंधन पर दिशानिर्देश प्रदान करना है।

ExPaNDS परियोजना 10 राष्ट्रीय फोटॉन और न्यूट्रॉन रिसर्च इंफ्रास्ट्रक्चर (PaN RI) के बीच एक सहयोग है। यह समुदाय डेटा प्रबंधन दृष्टिकोण में विशाल विविधता के साथ अनुसंधान के लगभग सभी क्षेत्रों को कवर करता है। इससे सामंजस्य स्थापित करना एक चुनौती बन जाता है।

DESY के निदेशक मंडल के अध्यक्ष प्रोफेसर डॉ. हेल्मुट डोश, जो कि ExPaNDS अनुदान में अग्रणी भागीदार हैं, ने कहा: “अब हम इन दिनों और भविष्य में और भी अधिक समाधान बना सकते हैं - परमाणु दर परमाणु, आप उन सामग्रियों को जानते हैं जो कर सकते हैं जलवायु परिवर्तन और बीमारियों से लड़ने के लिए उपयोग किया जा सकता है। लेकिन यह डेटा, यह जानकारी डेटा के विशाल भंडार के साथ हमारे पास आ रही है, और हमें अवधारणाओं की आवश्यकता है कि इस डेटा को उपयोगी जानकारी और ज्ञान में कैसे बदला जाए। ​इसे सही लोगों की ज़रूरत है; इसे सही बुनियादी ढांचे की जरूरत है, और इसे वित्तीय संसाधनों की जरूरत है। लेकिन मैं अब केवल इतना ही कह सकता हूं कि ज्ञान महंगा है, लेकिन अज्ञानता हम बर्दाश्त नहीं कर सकते।''

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• स्रोत: https://envirotecmagazine.com/2023/02/20/scientists-unravel-the-porosity-of-biochars-in-a-world-first/