Carbon dioxide scrubber
কার্বন ডাই অক্সাইড স্ক্রাবার হল এমন একটি সরঞ্জাম যা কার্বন ডাই অক্সাইড (সিও2) শোষণ করে। এটি শিল্প কারখানাগুলি থেকে নিষ্কাশিত গ্যাসগুলি বা জীবন সমর্থন ব্যবস্থায় যেমন রিব্রিথার বা মহাকাশযান, নিমজ্জনযোগ্য ক্রাফ্ট বা এয়ারটাইট চেম্বারে শ্বাস-প্রশ্বাসের বায়ু থেকে নিষ্কাশিত গ্যাসগুলির চিকিত্সার জন্য ব্যবহৃত হয়। কার্বন ডাই অক্সাইড স্ক্রাবারগুলি নিয়ন্ত্রিত বায়ুমণ্ডল (সিএ) সংরক্ষণেও ব্যবহৃত হয়। জলবায়ু পরিবর্তনের বিরুদ্ধে লড়াইয়ের উপায় হিসাবে কার্বন ক্যাপচার এবং সংরক্ষণের জন্যও এগুলি নিয়ে গবেষণা করা হয়েছে। প্রযুক্তি অ্যামাইন স্ক্রাবিং সিও2 স্ক্রাবিংয়ের প্রাথমিক প্রয়োগ হল কয়লা ও গ্যাসচালিত বিদ্যুৎকেন্দ্রগুলির নিষ্কাশন থেকে সিও2 অপসারণ করা। কার্যত একমাত্র প্রযুক্তি যা গুরুত্ব সহকারে মূল্যায়ন করা হচ্ছে তার মধ্যে রয়েছে বিভিন্ন অ্যামাইনের ব্যবহার, যেমন। মনোইথানোলামাইন। এই জৈব যৌগগুলির ঠান্ডা সমাধানগুলি সিও2-কে আবদ্ধ করে, তবে উচ্চতর তাপমাত্রায় বন্ধনটি বিপরীত হয়ঃ সিও2 + 2 +, এই প্রযুক্তিটি কেবলমাত্র সুবিধাটি স্থাপনের মূলধন ব্যয় এবং এটি ব্যবহারের পরিচালন ব্যয়ের কারণে হালকাভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে। খনিজ এবং জিওলাইট বিভিন্ন খনিজ এবং খনিজ-সদৃশ পদার্থ সিও2-কে বিপরীতভাবে আবদ্ধ করে। প্রায়শই, এই খনিজগুলি অক্সাইড বা হাইড্রক্সাইড হয় এবং প্রায়শই সিও2 কার্বনেট হিসাবে আবদ্ধ থাকে। কার্বন ডাই অক্সাইড কুইক লাইম (ক্যালসিয়াম অক্সাইড)-এর সাথে বিক্রিয়া করে চুনাপাথর (ক্যালসিয়াম কার্বনেট) গঠন করে, যাকে কার্বনেট লুপিং বলা হয়। অন্যান্য খনিজগুলির মধ্যে রয়েছে সর্পিনাইট, একটি ম্যাগনেসিয়াম সিলিকেট হাইড্রক্সাইড এবং অলিভাইন। আণবিক চালনীও এই ক্ষমতাতে কাজ করে। বিভিন্ন (চক্রাকার) স্ক্রাবিং প্রক্রিয়া বায়ু থেকে বা ফ্লু গ্যাস থেকে সিও2 অপসারণ এবং একটি নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে তাদের ছেড়ে দেওয়ার জন্য প্রস্তাব করা হয়েছে, স্ক্রাবিং এজেন্টকে ফিরিয়ে দেয়। এগুলিতে সাধারণত ক্র্যাফট প্রক্রিয়ার একটি রূপ ব্যবহার করা হয় যা সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের উপর ভিত্তি করে হতে পারে। সিও2 এই ধরনের দ্রবণে শোষিত হয়, চুনতে স্থানান্তরিত হয় (কস্টিসাইজেশন নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে) এবং একটি ভাটা ব্যবহারের মাধ্যমে আবার মুক্তি পায়। বিদ্যমান প্রক্রিয়াগুলিতে কিছু পরিবর্তনের সাথে (প্রধানত অক্সিজেন-চালিত ভাটিতে পরিবর্তিত হয়) ফলস্বরূপ নিষ্কাশন সিও 2-এর একটি ঘনীভূত প্রবাহে পরিণত হয়, যা সঞ্চয় বা জ্বালানীতে ব্যবহারের জন্য প্রস্তুত। এই তাপ-রাসায়নিক প্রক্রিয়ার একটি বিকল্প হল একটি বৈদ্যুতিক প্রক্রিয়া যা কার্বনেট দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের মাধ্যমে সিও2 মুক্ত করে। যদিও সহজ, এই বৈদ্যুতিক প্রক্রিয়াটি তড়িৎ বিশ্লেষণ হিসাবে আরও বেশি শক্তি খরচ করে, জলও বিভক্ত করে। ভাটা পদ্ধতির উপর তড়িৎ বিশ্লেষণ ব্যবহারের পরিবেশগত সুবিধা অস্বীকার করা রোধ করতে, বিদ্যুৎ একটি পুনর্নবীকরণযোগ্য (বা অন্যথায় প্রয়োজনীয় ভাটার চেয়ে কম নির্গমনকারী) উৎস থেকে আসা উচিত। পরিবেশগতভাবে অনুপ্রাণিত সিও2 ক্যাপচারের প্রাথমিক অবতারগুলি শক্তির উৎস হিসাবে বিদ্যুৎ ব্যবহার করেছিল এবং তাই সবুজ শক্তির উপর নির্ভরশীল ছিল। কিছু তাপীয় সিও2 ক্যাপচার সিস্টেম সাইটে উৎপাদিত তাপ ব্যবহার করে, যা অফ-সাইট বিদ্যুৎ উৎপাদনের ফলে অক্ষমতা হ্রাস করে, তবে এর জন্য এখনও (সবুজ) তাপের উৎস প্রয়োজন, যা পারমাণবিক শক্তি বা ঘনীভূত সৌর শক্তি সরবরাহ করতে পারে। সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড জেমান এবং ল্যাকনার বায়ু ধরার একটি নির্দিষ্ট পদ্ধতির রূপরেখা তৈরি করেছিলেন। প্রথমত, দ্রবীভূত সোডিয়াম কার্বনেট উৎপাদনের জন্য একটি ক্ষারীয় NaOH দ্রবণ দ্বারা CO2 শোষিত হয়। শোষণ প্রতিক্রিয়া হল একটি গ্যাস তরল বিক্রিয়া, যা দৃঢ়ভাবে তাপবর্ধক, এখানেঃ 2NaOH (aq) + CO2 (g) → (aq) + (l) (aq) + (s) → 2NaOH (aq) + (s) ΔH° =-114.7 kJ/mol কাস্টিসাইজেশন সজ্জা এবং কাগজ শিল্পে সর্বব্যাপী সঞ্চালিত হয় এবং সহজেই সোডিয়াম থেকে 94 শতাংশ কার্বনেট আয়নকে ক্যালসিয়াম ক্যাটায়নে স্থানান্তর করে। পরবর্তীকালে, ক্যালসিয়াম কার্বনেটের অবক্ষেপ দ্রবণ থেকে ফিল্টার করা হয় এবং বায়বীয় সিও2 উৎপাদনের জন্য তাপীয়ভাবে বিচ্ছিন্ন করা হয়। এই প্রক্রিয়ায় ক্যালসিনেশন বিক্রিয়া হল একমাত্র এন্ডোথার্মিক বিক্রিয়া এবং এটি এখানে দেখানো হয়েছেঃ (গুলি) → CaO (গুলি) + CO2 (g) ΔH° = + 179.2 kJ/mol অতিরিক্ত গ্যাস পৃথকীকরণের পদক্ষেপ এড়ানোর জন্য অক্সিজেন দিয়ে ছোঁড়া চুনের ভাটিতে ক্যালসাইটের তাপীয় পচন সঞ্চালিত হয়। চুন হাইড্রেশন (সি. এ. ও) চক্রটি সম্পূর্ণ করে। চুন হাইড্রেশন হল একটি তাপবর্ধক বিক্রিয়া যা জল বা বাষ্প দিয়ে করা যেতে পারে। জল ব্যবহার করে, এটি একটি তরল/কঠিন বিক্রিয়া যা এখানে দেখানো হয়েছেঃ CaO (s) + (l) → (s) ΔH° =-64.5 kJ/mol লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড অন্যান্য শক্তিশালী ক্ষার যেমন সোডা চুন, সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড, পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড এবং লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড এর সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়া করে কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণ করতে সক্ষম। বিশেষত, বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণের জন্য অ্যাপোলো প্রোগ্রামের মতো মহাকাশযানে লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড ব্যবহার করা হয়েছিল। এটি কার্বন ডাই অক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে লিথিয়াম কার্বনেট গঠন করে। সম্প্রতি লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড শোষক প্রযুক্তি অ্যানেস্থেশিয়া মেশিনে ব্যবহারের জন্য অভিযোজিত হয়েছে। অ্যানেস্থেশিয়া মেশিনগুলি যা অস্ত্রোপচারের সময় জীবন সমর্থন এবং শ্বাস-প্রশ্বাসের এজেন্ট সরবরাহ করে সাধারণত একটি ক্লোজ সার্কিট নিয়োগ করে যার জন্য রোগীর নিঃশ্বাসের কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণের প্রয়োজন হয়। লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড পুরানো ক্যালসিয়াম ভিত্তিক পণ্যগুলির তুলনায় কিছু নিরাপত্তা এবং সুবিধার সুবিধা প্রদান করতে পারে। 2 LiOH (s) + 2 (g) + 2 LiOH · (s) + CO2 (g) + 3 (g) মোট বিক্রিয়াটি হচ্ছেঃ 2LiOH (s) + CO2 (g) + (s) লিথিয়াম পারক্সাইডও ব্যবহার করা যেতে পারে কারণ এটি অক্সিজেন মুক্ত করার অতিরিক্ত সুবিধা সহ প্রতি একক ওজনে আরও বেশি CO2 শোষণ করে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে লিথিয়াম অর্থোসিলিকেট সিও2 ক্যাপচারের পাশাপাশি শক্তি সঞ্চয়ের দিকে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। এই উপাদানটি যথেষ্ট কার্যকারিতা সুবিধা প্রদান করে যদিও কার্বনেট গঠনের জন্য উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়। পুনরুৎপাদনশীল কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণ ব্যবস্থা স্পেস শাটল অরবিটারের পুনরুৎপাদনশীল কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণ ব্যবস্থা (আর. সি. আর. এস) একটি দ্বি-শয্যা ব্যবস্থা ব্যবহার করে যা ব্যয়যোগ্য পণ্য ছাড়াই কার্বন ডাই অক্সাইড ক্রমাগত অপসারণের ব্যবস্থা করে। রিজেনারেবল সিস্টেমগুলি একটি শাটল মিশনকে তার শরবেন্ট ক্যানিস্টারগুলি পুনরায় পূরণ না করেই মহাকাশে দীর্ঘ সময় থাকার অনুমতি দেয়। পুরনো লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড (লিওএইচ)-ভিত্তিক সিস্টেমগুলি, যা পুনরুত্পাদনযোগ্য নয়, পুনরুত্পাদনযোগ্য ধাতু-অক্সাইড-ভিত্তিক সিস্টেম দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল। ধাতব অক্সাইড ভিত্তিক একটি ব্যবস্থায় প্রাথমিকভাবে একটি ধাতব অক্সাইড শর্বেন্ট ক্যানিস্টার এবং একটি রিজেনারেটর সমাবেশ ছিল। এটি একটি শর্বেন্ট উপাদান ব্যবহার করে কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণ এবং তারপর শর্বেন্ট উপাদান পুনরুত্পাদন করে কাজ করে। ধাতব-অক্সাইডের শর্বেন্ট ক্যানিস্টারটি 10 ঘন্টার জন্য স্ট্যান্ডার্ড প্রবাহের হারে এর মধ্য দিয়ে প্রায় বায়ু পাম্প করে পুনরুজ্জীবিত করা হয়েছিল। সক্রিয় কার্বন সক্রিয় কার্বন কার্বন ডাই অক্সাইড স্ক্রাবার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। উচ্চ কার্বন ডাই অক্সাইডযুক্ত বাতাস, যেমন ফলের সঞ্চয়স্থান থেকে আসা বাতাস, সক্রিয় কার্বনের বিছানার মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে পারে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড সক্রিয় কার্বন [শোষণ] মেনে চলে। একবার বিছানাটি স্যাচুরেটেড হয়ে গেলে তা অবশ্যই বিছানার মধ্য দিয়ে পরিবেষ্টিত বাতাসের মতো কম কার্বন ডাই অক্সাইড বাতাস প্রবাহিত করে "পুনরুজ্জীবিত" হতে হবে। এটি বিছানা থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড ছেড়ে দেবে এবং তারপরে এটি আবার স্ক্রাব করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, বাতাসে কার্বন ডাই অক্সাইডের মোট পরিমাণ প্রক্রিয়াটি শুরু হওয়ার সময় একই থাকে। ধাতু-জৈব কাঠামো (এমওএফ) কার্বন ডাই অক্সাইড ক্যাপচার এবং শোষণের মাধ্যমে পৃথকীকরণের জন্য ধাতু-জৈব কাঠামো হল সবচেয়ে আশাব্যঞ্জক নতুন প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি। যদিও আজকাল কোনও বড় আকারের বাণিজ্যিক প্রযুক্তি বিদ্যমান নেই, বেশ কয়েকটি গবেষণা গবেষণা ইঙ্গিত দিয়েছে যে সিও2 শোষণকারী হিসাবে এমওএফগুলির প্রচুর সম্ভাবনা রয়েছে। এর বৈশিষ্ট্যগুলি, যেমন ছিদ্র কাঠামো এবং পৃষ্ঠের ক্রিয়াকলাপগুলি অন্যান্য গ্যাসের তুলনায় সিও 2 নির্বাচনকে উন্নত করতে সহজেই সুর করা যেতে পারে। একটি এমওএফ বিশেষভাবে দহন-পরবর্তী বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে সিও2 অপসারণ এজেন্টের মতো কাজ করার জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে। এই পরিস্থিতিতে, ফ্লু গ্যাস একটি এমওএফ উপাদান দিয়ে ভরা বিছানার মধ্য দিয়ে যাবে, যেখানে সিও2 অপসারণ করা হবে। স্যাচুরেশন পৌঁছানোর পরে, চাপ বা তাপমাত্রার সুইং করে সিও2-কে অপসারিত করা যেতে পারে। কার্বন ডাই অক্সাইড তখন ভূগর্ভস্থ সংরক্ষণের জন্য বা বর্ধিত তেল পুনরুদ্ধারের প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যবহার করার জন্য সুপারক্রিটিকাল পরিস্থিতিতে সংকুচিত করা যেতে পারে। তবে, বেশ কয়েকটি সমস্যার কারণে এটি এখনও বড় আকারে সম্ভব নয়, যার মধ্যে একটি হল প্রচুর পরিমাণে এমওএফ-এর উৎপাদন। আরেকটি সমস্যা হল এমওএফ সংশ্লেষণের জন্য প্রয়োজনীয় ধাতুগুলির প্রাপ্যতা। একটি অনুমানমূলক পরিস্থিতিতে যেখানে এই উপকরণগুলি বিশ্ব উষ্ণায়নের সমস্যাগুলি এড়াতে প্রয়োজনীয় সমস্ত সিও 2 ক্যাপচার করতে ব্যবহৃত হয়, যেমন প্রাক-শিল্প গড় তাপমাত্রার চেয়ে 2 ডিগ্রি সেলসিয়াসের কম বিশ্বব্যাপী তাপমাত্রা বৃদ্ধি বজায় রাখা, আমাদের পৃথিবীতে উপলব্ধ ধাতুগুলির চেয়ে বেশি ধাতু প্রয়োজন হবে। উদাহরণস্বরূপ, ভ্যানেডিয়াম ব্যবহার করে এমন সমস্ত এমওএফ সংশ্লেষ করার জন্য, আমাদের 2010 সালের বৈশ্বিক সঞ্চয়ের 1620% প্রয়োজন হবে। এমনকি ম্যাগনেসিয়াম-ভিত্তিক এমওএফ ব্যবহার করলেও, যা কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণের একটি দুর্দান্ত ক্ষমতা প্রদর্শন করেছে, আমাদের 2010 সালের বৈশ্বিক সঞ্চয়ের 14 শতাংশ প্রয়োজন হবে, যা একটি উল্লেখযোগ্য পরিমাণ। এছাড়াও, ব্যাপক খননের প্রয়োজন হবে, যার ফলে আরও সম্ভাব্য পরিবেশগত সমস্যা দেখা দেবে। ডিওই দ্বারা স্পন্সর করা এবং চারটি ভিন্ন বিশ্ববিদ্যালয়ের অনুষদের সহযোগিতায় ইউওপি এলএলসি দ্বারা পরিচালিত একটি প্রকল্পে, দহন-পরবর্তী ফ্লু গ্যাসে সম্ভাব্য কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণকারী এজেন্ট হিসাবে এমওএফগুলি পরীক্ষা করা হয়েছিল। তারা ভ্যাকুয়াম প্রেসার সুইং প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ফ্লু গ্যাস প্রবাহ থেকে সিও2-এর 90 শতাংশ আলাদা করতে সক্ষম হয়েছিল। ব্যাপক তদন্তের মাধ্যমে গবেষকরা জানতে পেরেছেন যে ব্যবহার করার জন্য সর্বোত্তম এমওএফ ছিল এমজি/ডিওবিডিসি, যার 21.7 ডব্লিউটি% সিও2 লোড করার ক্ষমতা রয়েছে। অনুমানগুলি দেখায় যে, যদি একটি বড় আকারের বিদ্যুৎকেন্দ্রে অনুরূপ ব্যবস্থা প্রয়োগ করা হয়, তবে শক্তির খরচ 65 শতাংশ বৃদ্ধি পাবে, যেখানে একটি এন. ই. টি. এল বেসলাইন অ্যামাইন ভিত্তিক ব্যবস্থা 81 শতাংশ বৃদ্ধি ঘটাবে (ডি. ও. ই লক্ষ্য 35 শতাংশ)। এছাড়াও, প্রতি টন কার্বন ডাই অক্সাইড এড়ানোর জন্য 57 মার্কিন ডলার খরচ হবে, যেখানে অ্যামাইন ব্যবস্থার জন্য এই খরচ 72 মার্কিন ডলার বলে অনুমান করা হয়। প্রকল্পটি 2010 সালে শেষ হয়, অনুমান করা হয় যে 580 মেগাওয়াট বিদ্যুৎকেন্দ্রে এই ধরনের প্রকল্প বাস্তবায়নের জন্য প্রয়োজনীয় মোট মূলধন ছিল 354 মিলিয়ন ডলার। একটি এক্সটেনড এয়ার কার্তুজ (ই. এ. সি) হল একটি তৈরি বা এক ধরনের প্রি-লোডেড এক-ব্যবহার শোষক ক্যানিস্টার যা একটি উপযুক্তভাবে ডিজাইন করা রিব্রিথারের মধ্যে প্রাপক গহ্বরে লাগানো যেতে পারে। অন্যান্য পদ্ধতি কার্বন ডাই অক্সাইড স্ক্রাব করার জন্য আরও অনেক পদ্ধতি এবং উপকরণ নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। অ্যাডসর্পশন রিজেনারেটিভ কার্বন ডাই অক্সাইড রিমুভাল সিস্টেম (আর. সি. আর. এস) শৈবাল ভরা বায়োরিয়েক্টর মেমব্রেন গ্যাস বিচ্ছেদ বিপরীত তাপ বিনিময়কারী আরও দেখুন রেফারেন্স স্ক্রাবার্স কার্বন ডাই অক্সাইড স্পেস স্যুট উপাদান স্পেসক্রাফট লাইফ সাপোর্ট সিস্টেম গ্যাস প্রযুক্তি কার্বন ক্যাপচার এবং স্টোরেজ