ස්ථානික තත්ත්ව යටතේ ඇමෝනියා නිෂ්පාදනය සඳහා ලේසර් – ලිතියම් එකමුතුවක්

ස්ථායනික තත්ව යටතේ ඇමෝනියා සංස්ලේෂණය කිරීමට නව ක්රමයක් ඉදිරිපත් කරමින් නයිට්‍රජන් ප්‍රයෝජ්‍යකරනය විප්ලවීය වෙනසකට ලක් කිරීමට ලේසර් වලට පුළුවන් විය හැකිය.  නයිට්‍රජන්-නයිට්‍රජන් ත්‍රිත්ව බන්ධනය බිඳ දැමීමට පර්යේෂකයන් පළමු වතාවට වාණිජමය වශයෙන් භාවිතා කර කාබන්ඩයොක්සයිඩ් ලේසර් යොදාගෙන ඇත්තේ Haber-Bosch ක්‍රියාවලියට නව හරිත විකල්පයක් ඉදිරිපත් කරමිනි.

අන්තර්ජාතික පර්යේෂකයන් කණ්ඩායම, ලිතියම් ඔක්සයිඩ්, ලෝහ ලිතියම් බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා ලේසර් භාවිතා කළහ.  එය වාතයේ ඇති නයිට්‍රජන් සමඟ ස්වයංසිද්ධව ප්‍රතික්‍රියා කර ලිතියම් නයිට්‍රයිඩ් සාදයි. මෙම ලවණ,  අස්වැන්න පැත්තෙන් ගතහොත  වර්තමාන වාර්තා සියල්ල බිඳ දමමින් පහසුවෙන් ඇමෝනියා බවට ජල විච්ඡේදනය(hydrolyse) කල හැකියි.

විවිධ ඔක්සයිඩ නයිට්රයිඩ බවට පරිවර්තනය කිරීම පහසු කිරීම සඳහා අධි ශක්ති ලේසර් භාවිතා කරන  පුරෝගාමී සංකල්පයක් අප විසින් හඳුන්වා දී ඇත,’ පළමු කතුවර, ජර්මනියේ පුනර්ජනනීය බලශක්තිය සඳහා වූ හෙල්ම්හෝල්ට්ස් ආයතනයේ(Helmholtz Institue for Renewable Energy) Huize Wang පවසයි. ‘අපි කාමර උෂ්ණත්වය සහ වායුගෝලීය පීඩන තත්ත්වයන් යටතේ පෙර නොවූ විරූ අස්වැන්නක් ලබා ගෙන ඇති අතර, අනෙකුත් ක්රම හා සසඳන විට එය කැපී පෙනේ,” ඔහු වැඩිදුරටත් පවසයි. අස්වැන්න විද්යුත් රසායනික සහ යාන්ත්රික රසායනික ක්රම ඇතුළුව අනෙකුත් අති නවීන විසඳුම්වලට වඩා විශාලත්වයේ ගණ දෙකකි.

‘එය හරිත ඇමෝනියා නිෂ්පාදනය සඳහා නව ක්රමයක්,’ ස්විට්සර්ලන්තයේ Eථ් සූරිච් හි පිහිටි කුඩා අණු විද්යුත් රසායනික පරිවර්තනය පිළිබඳ විශේෂඥයෙකු වන Victor Mougal පවසයි.   ‘[විකල්ප] ක්රම, බලශක්තිය අධිකව වැය්වන Haber-Bosch ක්රියාවලියට වඩා තිරසාර විය හැකි අතර, එය අධික උෂ්ණත්ව සහ පීඩන තත්ත්වයකදී ක්රියා කරනවා මෙන්ම  කාබන් ඩයොක්සයිඩ් විමෝචනයට දායක වේ.’ ක්රියාවලිය ස්ථානික තත්ව යටතේ ක්රියා කරන බැවින් මෙහෙයුම් නම්යශීලීභාවය මෙන්ම පාරිසරික ප්රතිලාභ’. මෙම ක්රියාවලිය මගින් ඇමෝනියා අවශ්ය තැන්වල නිෂ්පාදනය කරනු ලැබීමට ඉඩ සැලසෙන අතර, ප්රවාහන වියදම අඩු කරයි.

ලිතියම් විඝටනය කිරීමට ප්රමාණවත් ශක්තියක් සපයන අධෝරක්ත ලේසර් වලට ස්තූතිවන්ත වන්නට, කණ්ඩායම ලිතියම් ඔක්සයිඩ් වලින් ලෝහ ලිතියම් ජනනය කළේය.  වාතයට නිරාවරණය වන විට, ලෝහමය ලිතියම් ස්වයංසිද්ධව නයිට්රජන් බන්ධනය කර නයිට්රජන්-නයිට්රජන් ත්රිත්ව සහසංයුජ බන්ධනය බිඳ දමා ලිතියම් නයිට්රයිඩ් ජනනය කරයි. ‘[අපි පසුව] ඇමෝනියා වායුව සහ ලිතියම් හයිඩ්රොක්සයිඩ් ලබා ගැනීම සඳහා මෙම ලේසර් ජනනය කරන ලද ලිතියම් නයිට්රයිඩ් ජල විච්ඡේදනය (hydrolyse) කරනවා,’ වැන්ග් පැහැදිලි කරයි. එපමණක් නොව, මෙම ප්රවේශය රසායනික ප්‍රතිචක්‍රීකරණය සඳහා අවස්ථාව ලබා දෙයි. ‘ලේසර් මගින් ලිතියම් හයිඩ්රොක්සයිඩ් නැවත ලිතියම් නයිට්රයිඩ් බවට පරිවර්තනය කර ලිතියම් චක්රය ඵලදායි ලෙස වසා දමයි. ‘මෙය — හයිඩ්රොක්සයිඩ් සිට නයිට්රයිඩ බවට පරිවර්තනය තවත් නව සංකල්පයකි’.

එක්සත් රාජධානියේ, ලන්ඩනයේ ඉම්පීරියල් කොලේජ් හි විද්යුත් රසායන විද්යාව සහ නයිට්රජන් ප්රයොජ්යකිරීම පිළිබඳ විශේෂඥයෙක් ද වන Ifan Stephens  තවමත් සම්පූර්නයෙන්ම පහැදීමකට පත්ව නැත. ‘[මෙම] ඉහළ අනුපාත දිගු කාලයක් පවත්වා ගත හැකි බව මට නම් විශ්වාසයක් නැහැ,” ඔහු පවසයි, ‘එපමනක් නොව,  එය අඛණ්ඩ ක්රියාවලියකට ප්රතිවිරුද්ධව කාණ්ඩ වශයෙන් නිපදවන ක්රියාවලියක් වීම(batch process) එහි ශක්යතාවය පිළිබඳව සැලකිය යුතු සීමාවන් ඇති කරයි.’ ඊට වෙනස්ව, විද්යුත් රසායනික තාක්ෂණයන් අඛණ්ඩව ක්රියා කරයි, එය ‘නව ලේසර් ප්‍රේටිත ක්‍රමයට වඩා සැලකිය යුතු වාසියක් ලබා දෙයි. Stephensට අනුව. මීට අමතරව,  විශාලනයවන අමෝනියා සංස්ලේෂණය හමුවේ  ලේසර්වල බලශක්ති අවශ්යතා ගැටළු ඇති කළ හැකිය. ‘ඔබ  දුරස්ථ ප්‍රදේශ වෙනුවෙන් පොහොරක් ලෙස කුඩා පරිමාණයෙන් ඇමෝනියා සාදන්නේ නම්, බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාවය අඩු වැදගත්කමක් ඇති කරයි,” ඔහු තවදුරටත් පෙන්වාදෙයි.

‘විද්යුත් රසායන විද්යාත්මක ක්‍රම හා සසඳන විට, ද්‍රාවක ඉවත්කිරීම(desolvation) සහ සරලකරණය(simplification) වැනි, අපගේ ක්රමය මගින් සැලකිය යුතු වාසි අත්පත් කරග්නු ලැබිය හැකියි ,’ වැන්ග් තර්ක කරයි. තවද, ‘පරිමාණය ඉහළ යාම, ඇමෝනියා සංස්ලේෂණය සඳහා ඉස්මතුවී ගෙන එන සියලුම ප්රවේශයන් සඳහා වඩාත්ම වැදගත් අභියෝගය ඉදිරිපත් කරයි. ජාලකීකරණය(gridded) කරන ලද මතුපිටක් මත ලිතියම් ඔක්සයිඩ් කුඩු බෙදා හැරීමෙන් අනතුරුව ලේසර් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා සෛල අරා  ප්‍රවීකිරණය(irradiating) කිරීමෙන් ක්රියාවලිය පුළුල් කිරීමට පර්යේෂකයෝ අපේක්ෂා කරති. මීට අමතරව, අස්වැන්න අඩු වුවද, පර්යේෂකයන් විසින් මැග්නීසියම්,ඇලුමිනියම්,සින්ක් සහකැල්සියම් වැනි අනෙකුත් ඔක්සයිඩ සමඟ සමාන හැසිරීම් නිරීක්ෂණය කරනු ලැබ ඇත  – . ‘[එය] බාගදා මෙම අනෙකුත් ඔක්සයිඩ විඝටනය කිරීමට හා ජල විච්ඡේදනය කිරීමට වඩා දුෂ්කර නිසා විය හැකිය,” Stephens පැහැදිලි කරයි. කෙසේ වෙතත්, ක්ෂාරීය සහ ක්ෂාරීය පෘථිවි ලෝහවල නයිට්රජන් දෙසට ප්රතික්රියාශීලීවීම බලාපොරොත්තු ඇති කරන්නකි. ‘මැග්නීසියම් සහ කැල්සියම් වැනි බහුල ලෝහවලට නයිට්රජන් විඝටනය කළ හැකි බව අපේ මෑත ක්‍රියාකාරකම් පෙන්නුම් කරයි.

Chemistry World (10th October, 2023) හී පළවී ඇති Lasers and lithium team up for ammonia production at ambient conditions  යන ලිපිය ඇසුරෙනි