මෙම සෙලියුලෝස්(cellulose) සහ ලිග්නින්(lignin) වඩාත් පරිසර හිතකාමී හරිත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවලට මඟ පෑදිය හැක

මෙම ගස්වල දැව තුළ පිරිසිදු, හරිත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවලට තුඩු දිය හැකි ද්‍රව්‍ය තිබේ. Santiago Urquijo/Moment/Getty Images

ගස්වල කුඩා කොටස්වලට අපේ භාවිතයට අවශ්‍ය ශක්තිය නිපදවීමට සහ ගබඩා කිරීමට  හැකිය

මිනිසුන් දැව හා කඩදාසි සෑදීම පිණිස ගස් යොදා ගැනීමට නැඹුරු වෙති. කෙසෙවෙතත් සමහර විට ඉලෙක්ට්‍රොනික ඉංජිනේරුවන්ට මෙහි යමක් මග හැරී ඇතුවා විය හැකියි.

“පෙණී යන පරිදි ප්‍රධාන දැව තැනුම් ඒකක දෙකක් අතරේ විද්‍යුත් ගුණ රාශියක්” ඇති බව ස්වීඩනයේ ස්ටොක්හෝම් හි භෞතික විද්‍යාඥයෙකුවන Magnus Berggren පෙන්වා දෙයි.  ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල දැනට භාවිත වන සමහර විෂ ද්‍රව්‍ය සඳහා හරිත ආදේශකයක් ලෙස මෙම තැනුම් ඒකක ක්‍රියා කළ හැකි බව ඔහු සඳහන් කරයි.  Linköping විශ්වවිද්‍යාලයේ Berggrenගේ කණ්ඩායම වනාන්තරයෙන් ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සඳහා අමතර කොටස් සෑදීමට කටයුතු කර ඇත. මේ වන විට, ඔවුන් විසින් ගස්වල සංරචක  දෙකක් කෙරෙහි අවධානය යොමු කරනු ලෑ ඇත.  ඉන් එකකට ශක්තිය උත්පාදනය කළ හැකිය. අනෙකට, බැටරියක් ලෙස එම ශක්තිය ගබඩා කළ හැකිය,

සංරචක දෙකෙන් ප්‍රථම ද්‍රව්‍ය වන්නේ සෙලියුලෝස්ය(cellulose). මෙම බහුඅවයවකයේ එක් එක් අණු  බොහෝ සීනි අණු වලින් සමන්විත වන අතර, සියල්ල දාමයකට සම්බන්ධ වේ. අප සලාද කොළ කන විට දැන රසය ඊට එක් කිරීමට උපකාරී වන්නේ සෙලියුලෝස්ය. එසෙම ඔබ අඳින ජීන්ස් සහ කපු ටී-ෂර්ට් වල කෙඳි සෑදෙන්නේ එයිනි. තවද  ” සාමාන්යයෙන් කඩදාසි නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කිරීමට අවශ්ය වන්නේ ද සෙලියුලෝස්ය”යි  භෙර්ග්ග්‍රෙන් පවසයි.

සෙලියුලෝස්වල සිත් ඇදගන්නාසුළු විද්යුත් ලක්ෂණයක් ද ඇත: පීඩවිද්‍යුතය(piezoelectricity) මඩින විට හෙවත්මිරිකන විට, එවැනි ද්‍රව්‍ය විද්‍යුත ක්ෂණ මුදාහැරීමක් (හෝ ඉලෙක්ට්රෝන ප්රවාහයක්) නිකුත් කරයි. “ඇවිදින විට නිවි, නිවි දැල්වෙන පාවහන් පැළඳ කුඩා දරුවන් ඇවිද යණු ඔබ කවදා හෝ දැක තිබේද?” Berggren අසයි, එසේ නම්, ඔබ පීඩවිද්‍යුතය(piezoelectricity) ක්‍රියා කරන අන්දම  දැක ඇත.

විද්‍යුත ක්ෂණ මුදාහැරීමක් තුළ  විමෝචනය වන විදුලිය ගබඩා කිරීමට ලිග්නින් උපයෝගී කර ගත හැකිය.

මැඩීමේ බල මහිමය

පීඩවිද්‍යුත ද්රව්ය භාවිතා කිරීම අරභයා බොහෝ දක්ෂ ක්රමවිද්යාඥයන් සොයාගෙන ඇත. නිදසුනක් වශයෙන්, ඇද වැටෙන වැහි බිංදු වල ශක්තිය උපයෝගී කර ගැනීම සඳහ ඇතැමුන් ඒවා භාවිතා කර ඇත. කෙසේවෙතත්, බොහෝ පීෂෝලෙච්ට්‍රිච් ද්‍රව්‍ය වල  ඊයම් වැනි හානිකර දෑ අඩංගු වේ.

සෙලියුලෝස් එසේ නැතැයි Berggren පෙන්වා දෙයි. ඔහුගේ කණ්ඩායම, ලෝහ දෙකක් අතර සෙලියුලෝස් නැනෝ තන්තු තහඩු මැදි කොට සැන්ඩ්විච් ආකාරයට තබා තිබේ. එම තහඩු එකට එබීමෙන් සෙලියුලෝස් සම්පීඩනය වෙයි. එය විද්‍යුත ක්ෂණ මුදාහරීම අවුලුවයි! විදුලිය මතුවෙයි. පර්යේෂකයන්, මීට පෙර මෙම වසරේ මුල, ACS Chemistry of Materials හී  ඔවුන්ගේ පර්යේෂනය ගැන විස්තරාත්මකව දක්වා ඇත.

මුදා හරින ලද විදුලිය අනතුරුව, අවශ්ය වන තෙක් යම් උපකරණයක ගබඩා කළ යුතුය. බැටරි වලට මෙය කළ හැකිය. එසේනමුත් නැවතත් සැලකිය යුතු කරුණක් වන්නේ, බැටරි එතරම් පරිසර හිතකාමී නොවන බවයි. ඒවායේ හානිකර ද්රව්ය අඩංගු වේ. මෙයට පිළියමක් ලෙස තමයි, ලිග්නින් පැමිණෙන්නේ.  එය බැටරි ආකාර විකල්පයක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකි බව Berggren  පවසයි.

ලිග්නින් යනු කඩදාසි සෑදීමේදී හට ගන්නා අපද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනයකි. කර්මාන්තශාලා මගින් ගසක සෙලියුලෝස් කඩදාසි බවට පත් කරනු ලැබේ. පසුව එහි ලිග්නින් ඉවතට විසි කෙරේ.  මෙම අපද්‍රව්‍ය, උසස් තත්ත්වයේ නිංපාදනයක් ලෙස ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමට Berggren බලාපොරොත්තු වේ.

බැටරි, ඉලෙක්ට්‍රෝන එක් ස්ථානයක සිට තවත් ස්ථානයකට ගලායාමට සලස්වයි. එම ප්රවාහය විදුලි ධාරාවක්(an electrical current) ලෙස හැඳින්වේ. බැටරියක, එක් ද්රව්යයක් ඉලෙක්ට්රෝන මුදා හැරිය යුතු අතර තවත් එකක් ඒවා පිළිගත යුතුයි. සාමාන්‍ය ලිතියම් අයන බැටරියක්, ඉලෙක්ට්‍රෝන දායකයා ලෙස ලිතියම් භාවිතා කරයි. මිනිරන් හෙවත් ග්‍රැෆයිට් ඉලෙක්ට්‍රෝන-ප්‍රතිග්‍රාහකය ලෙස ක්‍රියා කරයි.

බොහොමයක් ගස් තුළ ජලය සහ පෝෂ්‍ය පදාර්ථ රැගෙන යනු ලබන්නේ පටක දෙකක් මගිනි. මුල්වල සිට පත්‍ර දක්වා ජලය සහ ද්‍රාව්‍ය ඛනිජ ද්‍රව්‍ය ගෙනයනු ලබන සෛලම(Xylem), ලිග්නින් බහුල සෛල වලින් සෑදී ඇත. සෙලියුලෝස් මගින් ෆ්ලෝයම් සෑදෙන සෛල වලට ව්‍යුහය ලබා දෙන අතර එමඟින් පත්‍ර වල දී සාදන ලද ආහාර කඳේ දිගේ මුල් දක්වා ගෙන යයි. ALI DAMOUH/Science Source

වනයෙන් උපන් බැටරි

ඉලෙක්ට්‍රෝන පිළිගැනීම සහ පරිත්‍යාග කිරීම යන දෙකම ලිග්නින් වලට කළ හැකියයි  විද්යාඥයෝ පසුගිය වසරේ වාර්තා කළහ. දුර්වල අම්ලයක්, ඉලෙක්ට්‍රෝන මුදා හරිනු වස්, ලිග්නින් දිරිමත් කරයි. දැන් වයරයක් හරහා එම ඉලෙක්ට්‍රෝන ඔබ මොබ ගෙනයන්න — ඕං රීං කට්‍ටු කට්‍ටු — ඔන්න දැන් ඔබට විදුලිය ඇත!

ලිග්නින් මත පදනම් වූ ඔවුන්ගේ නව බැටරිය නිර්මාණය කිරීම පිණිස බර්ග්‍රන්ගේ කණ්ඩායම මෙම ගතිලක්ෂණය භාවිතා කළහ. එය ක්‍රියාත්මක වන ආකාරය  ඔවුන් මේ වසර මුල දී, Advanced Sustainable Systems හී  විස්තර කර ඇත.

සාමාන්‍ය බැටරි, උපකරණය තුළට හෝ ඉන් පිටතට ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලායාමට මඟ පෙන්වීම සඳහා මාර්ගයක් ලෙස ලෝහ වයරයක් භාවිතා කරයි.එහෙත්, Berggren හට අවශ්‍ය වූයේ  වනයෙන් බැටරියක් සෑදීමටය. එබැවින්, ඔහු ලෝහයක් වෙනුවට ස්වභාවික විකල්පයක් සෙව්වේය. නැවත වරක් ඔහු සෙලියුලෝස් වෙත යොමු විය.

මෙම ස්වභාවික තන්තුවට, ඉලෙක්ට්රෝන සඳහා වයර වැනි මාර්ගයක් ලෙස ක්‍රිය කළ හැකිය. සෙලියුලෝස් තන්තු දිගේ හොඳින් විදුලිය සන්නයනය කිරීම සඳහා Berggren  වෙනත් රසායනික ද්‍රව්‍යයකින් ඒවා පෝරු දැමීය. එය PEDOT ලෙස හඳුන්වන බහුඅවයවයකි. ඔහුගේ කණ්ඩායම මීට කලින්,  ඉලෙක්ට්රොනික ශාක මත සිය මුල් ක්‍රියාකරකම් වලදී භාවිතා කර ඇත.

PEDOT උපදින්නේ ශාකයකින් නොවේ. එහෙත් එය සෙලියුලෝස් වලට එකතු කළ විට, එම නූල් වැනි කෙඳිවලට වයරයක් මෙන් විදුලිය සන්නයනය කළ හැකිය. තවද, සන්නායක සෙලියුලෝස් වටා,  ඔබට දුර්වල අම්ලයක් තැබිය හැක. දැන් ඔන්න ඔබට බැටරියක් ලැබී තිබේ.  එහි ද්‍රව්‍ය තුනෙන් දෙකක් වනාන්තරයෙන් පැමිණ ඇතැයි ඔහු පවසයි.

බර්ග්‍රෙන්ගේ අපේක්ෂාව, යම් දිනක ජංගම දුරකථන බැටරි  බොහෝ දුරට වනාන්තර නිෂ්පාදන වලින් සාදනු ඇති  බවයි.

ශාක  මත පදනම් වූ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ ආලෝකකරණයේදී ද ප්‍රයෝජනවත් විය හැකි බව Michael Strano සටහන් කරයි. හෙතෙම,  කේම්බ්‍රිජ් හි මැසචුසෙට්ස් තාක්ෂණ ආයතනයේ රසායන ඉංජිනේරුවෙකි.

ජෛව ශාක සහ විද්‍යුත් ඇල්ගී, වඩාත් පරිසර හිතකාමී හරිත අනාගතයක් උදා කරනු ඇත

පොදුවේ ගත් කල, Strano සඳහන් කරන්නේ, විෂ සහිත ලෝහ අඩංගු නිෂ්පාදන අප තවදුරටත් විකුණන්නේ නැත යනුවෙනි. එසේනමුත් “සාම්ප්‍රදායික ආලෝකකරණය වෙනුවෙන් සෑම විටම මෙම භටානක ද්‍රව්‍ය යොදා ගන්නවා” යැයි ඔහු පවසයි. එබැවින් ඒවාට “ව්‍යාතිරේකයක්” ලබා දී ඇත. කැඩ්මියම් සහ රසදිය එවැනි හානිකර සංඝටක සඳහා උදාහරණ වේ. ආලෝකකරණයේදී එවැනි විෂ සහිත ද්‍රව්‍ය අඛණ්ඩව භාවිතා කිරීමට රජයන් ඉඩ දෙයි. (මෙම තත්ත්වය ඔහුගේ කණ්ඩායම ‘දිදුලන’ ශාක සංවර්ධනය කිරීම පිණිස එළඹීමට එක් හේතුවක් වේ. එවැනි ශාකයන් පිරිසිදු හා ආරක්ෂිත ආකාරයකින් ආලෝකය සපයන්නට මග සාදයි.)

ෆින්ලන්තයේ එක් කඩදාසි නිෂ්පාදන සමාගමක් වන  Stora Enso දැනටමත් එහි ලිග්නින් අපද්‍රව්‍ය ප්‍රයෝජනයට ගනිමින් සිටින බව  Berggren සඳහන් කරයි. ඔවුන් විසින් “ලිග්නෝඩ්”(“lignode”) සහ “බයෝග්රැෆයිට්” (“biographite” ) නිෂ්පාදනය කරනු ලැබ ඇත. මේවා නව වඩාත් පරිසර හිතකාමී, වඩා තිරසාර බැටරි වල භාවිතයට වුවමනා මිනිරන් සඳහා ලිග්නින් මත පදනම් වූ විකල්ප වේ.

Science News Explores(30th November,2023) හී පළවන Bits of trees can make and store energy for us to use යන ලිපිය ඇසුරෙනි