Reactive flash volatilization
প্রতিক্রিয়াশীল ফ্ল্যাশ উদ্বায়ীকরণ (আর. এফ. ভি) একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া যা অনুঘটক রসায়নের সাথে একীকরণের জন্য তাপীয় পচন দ্বারা অ-উদ্বায়ী কঠিন এবং তরলগুলিকে দ্রুত উদ্বায়ী যৌগে রূপান্তরিত করে। রসায়ন জ্বালানি বা রাসায়নিকের জন্য ভারী জীবাশ্ম জ্বালানি বা কার্বোহাইড্রেট সমৃদ্ধ জৈববস্তুপুঞ্জ (সি6এইচ10ও5) এন-এর ব্যবহারের জন্য পাইরোলাইসিস নামে একটি প্রাথমিক থার্মোকেমিক্যাল প্রক্রিয়া প্রয়োজন যা বড় পলিমারগুলিকে ছোট উদ্বায়ী জৈব যৌগের (ভিওসি) মিশ্রণে ভেঙে দেয়। জৈববস্তুপুঞ্জের পাইরোলাইসিসের একটি নির্দিষ্ট পদ্ধতি, যাকে "দ্রুত পাইরোলাইসিস" বলা হয়, জৈববস্তুপুঞ্জের কণাগুলিকে প্রায় 10 শতাংশ কার্বন সমৃদ্ধ কঠিন পদার্থ যেমন চার, প্রায় 15 শতাংশ গ্যাস যেমন কার্বন ডাই অক্সাইড এবং প্রায় 70 শতাংশ জৈব যৌগগুলির মিশ্রণে রূপান্তরিত করে যা সাধারণত 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসে "জৈব-তেল" হিসাবে উল্লেখ করা হয়। পাইরোলাইসিসঃ জৈববস্তুপুঞ্জ + তাপ → <আই. ডি. 2> + <আই. ডি. 1> + <আই. ডি. 3> বাষ্প সংস্কার, গ্যাসীকরণ, অনুঘটক আংশিক জারণ, অনুঘটক ক্র্যাকিং, জ্বলন বা হাইড্রোট্রিটিং-এর মতো ঐতিহ্যবাহী প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে তাপ রাসায়নিক রূপান্তরের জন্য উদ্বায়ী জৈব পদার্থগুলিকে বাদামী, অত্যন্ত অম্লীয় তরল হিসাবে সংগ্রহ করা যেতে পারে। অনুঘটক বাষ্প সংস্কারঃ ভিওসি + এইচ2ও + তাপ + অনুঘটক + এইচ2 + সিও + অনুঘটক অনুঘটক আংশিক জারণঃ ভিওসি + ও2 + অনুঘটক + এইচ2 + সিও + তাপ + অনুঘটক অনুঘটক জ্বলনঃ ভিওসি + ও2 + অনুঘটক + সিও2 + এইচ2ও + তাপ + অনুঘটক এই দুটি রসায়নের সেট, পাইরোলাইসিস এবং অনুঘটক প্রক্রিয়াকরণ, প্রতিক্রিয়াশীল ফ্ল্যাশ উদ্বায়ীকরণ প্রক্রিয়া গঠনের জন্য একত্রিত হয়। কঠিন হাইড্রোকার্বন বা জৈববস্তুপুঞ্জ উচ্চ তাপমাত্রা (500-900 °C) অনুঘটকের সাথে যোগাযোগ করে গ্যাস এবং উদ্বায়ী জৈব যৌগ তৈরি করে। উদ্বায়ী প্রজাতিগুলি একটি প্রতিক্রিয়াশীল (এইচ2, ও2, বা এইচ2ও) দিয়ে অনুঘটকের মধ্যে প্রবাহিত হয়ে কাঙ্ক্ষিত পণ্যগুলিতে (এইচ2, সিও, এইচ2ও, সিও2, বা ভিওসি) রূপান্তরিত হয়। 2006 সালে সয়াবিন তেল (ট্রাইগ্লিসারাইড) এবং চিনি (ডি-(+)-গ্লুকোজ) সংশ্লেষণ গ্যাস (এইচ2 + সিও) এবং অলিফিন (ইথিলিন এবং প্রোপিলিন)-এ উচ্চ তাপমাত্রা (700-800 ডিগ্রি সেলসিয়াস) রূপান্তরের মাধ্যমে সায়েন্স জার্নালে আরএফভিঃ জৈববস্তুপুঞ্জ + তাপ + প্রতিক্রিয়াশীল + অনুঘটক + অনুঘটক + অনুঘটক + পণ্য + অনুঘটক আবিষ্কার প্রতিক্রিয়াশীল ফ্ল্যাশ উদ্বায়ীকরণ প্রদর্শিত হয়েছিল। ভারী জ্বালানির সম্পূর্ণ, ক্রমাগত অনুঘটক রূপান্তর বিস্ময়কর ছিল, কারণ প্রাথমিক পাইরোলাইটিক রসায়নটি "চার" নামে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে কঠিন অবশিষ্টাংশ তৈরি করতে দেখা গেছে যা প্রতিক্রিয়াশীল যৌগ এবং কঠিন ধাতব অনুঘটকের মধ্যে প্রয়োজনীয় মিথস্ক্রিয়াকে বাধা দেবে বলে আশা করা হয়েছিল। প্রক্রিয়াটি বর্ণনা করা হয়েছে, "এই জৈব জ্বালানি ফিডস্টকগুলির কম উদ্বায়ীতা কেবল অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনগুলিতে সরাসরি ব্যবহার করার সময় ময়লা উৎপাদনের দিকে পরিচালিত করে না, বরং এগুলিকে কার্বনের একটি নিষ্ক্রিয়কারী স্তর দিয়ে শিল্প অনুঘটকগুলিকে আবরণ করতে বাধ্য করে, এইভাবে তাদের হালকা পণ্যগুলিতে রূপান্তর করতে বাধা দেয়। জেমস রিচার্ড সালজ এবং তাঁর সহকর্মীরা দেখিয়েছেন যে, যদি সয়াবিন তেল বা বায়োডিজেলের মতো ভারী জ্বালানীগুলি অক্সিজেনের উপস্থিতিতে সূক্ষ্ম বিন্দু হিসাবে গরম রডিয়াম-সিরিয়াম অনুঘটকগুলিতে স্প্রে করা হয়, তবে জ্বালানীগুলি কার্বন গঠন এবং অনুঘটক নিষ্ক্রিয়করণ ছাড়াই হাইড্রোজেন গঠনের জন্য সম্পূর্ণরূপে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে। RFV: ট্রাইগ্লিসারাইড + O2 + অনুঘটক → ইথিলিন + প্রোপিলিন + CO2 + H2O + অনুঘটক এই প্রক্রিয়াটি সয়া-তেলের ট্রাইগ্লিসারাইডের পারমাণবিক হাইড্রোজেনের 70 শতাংশকে আণবিক H2-এ এবং 60 শতাংশ পারমাণবিক কার্বনকে Rh-ভিত্তিক অনুঘটকের উপর কার্বন মনোক্সাইডে রূপান্তরিত করে। বিভিন্ন অপারেটিং পরিস্থিতিতে, প্রক্রিয়াটি উল্লেখযোগ্য পরিমাণে ইথিলিন এবং প্রোপিলিন উৎপাদন করতে পারে। প্রতিক্রিয়াশীল ফ্ল্যাশ উদ্বায়ীকরণের প্রথম প্রদর্শনটি একাধিক পরীক্ষামূলক পদক্ষেপের মাধ্যমে ঘটেছিলঃ গবেষকরা বিশুদ্ধ সয়াবিন তেল বা একটি পুরু চিনির সিরাপ দিয়ে শুরু করেন। চুল্লিটিতে একটি স্বয়ংচালিত জ্বালানী ইনজেক্টর থাকে, যা একটি নলের মাধ্যমে সূক্ষ্ম ফোঁটা হিসাবে তেল বা সিরাপ স্প্রে করতে ব্যবহৃত হয়। নলের মধ্যে একটি প্লাগের মতো বসে থাকা একটি ছিদ্রযুক্ত সিরামিক ডিস্ক যা রডিয়াম-সিরিয়াম অনুঘটক উপাদান দিয়ে তৈরি। ফোঁটাগুলি ডিস্ককে আঘাত করার সাথে সাথে-যার পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 1,000 ডিগ্রি সেলসিয়াস-তাপ এবং অক্সিজেন তেল বা চিনির অণুগুলিকে ভেঙে দেয়। অনুঘটকটি জলীয় বাষ্প এবং কার্বনের পরিবর্তে সিনগ্যাস উৎপাদনের দিকে ব্রেকডাউনকে গাইড করে। সিনগ্যাস ছিদ্রযুক্ত ডিস্কের মধ্য দিয়ে যায় এবং নলের মধ্যে নিচের দিকে সংগ্রহ করা হয়। কোনও বাহ্যিক উত্তাপের প্রয়োজন হয় না কারণ রাসায়নিক বিক্রিয়া তেল বা চিনির অণুগুলিকে ভেঙে ফেলার জন্য পর্যাপ্ত তাপ ছেড়ে দেয়। 300 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা অর্জনের জন্য তাপের প্রাথমিক সরবরাহ প্রয়োজন, যার পরে প্রতিক্রিয়া শুরু হয়, বা "আলো বন্ধ" হয় এবং দ্রুত 700-800 ডিগ্রি সেলসিয়াসের তাপমাত্রায় বৃদ্ধি পায়। স্থির অবস্থায়, প্রতিক্রিয়াটি উচ্চ তাপমাত্রা, অত্যন্ত দ্রুত রসায়ন বজায় রাখার জন্য পর্যাপ্ত তাপ উৎপন্ন করে। ভারী, অ-উদ্বায়ী যৌগগুলিকে উদ্বায়ী বা বায়বীয় প্রজাতিতে রূপান্তর করার মোট সময় মিলিসেকেন্ডে (বা এক সেকেন্ডের হাজারতম অংশ) ঘটে। সেলুলোজ, স্টার্চ, লিগনিন, কোয়াকিং অ্যাস্পেন (পপুলাস ট্রেমুলয়েডস) কাঠের চিপ এবং পলিথিলিন দ্বারা গঠিত কঠিন কণাগুলির সলিড বায়োমাসের প্রতিক্রিয়াশীল ফ্ল্যাশ উদ্বায়ীকরণের প্রয়োগ 2007 সালে বৈজ্ঞানিক জার্নাল অ্যাঞ্জেওয়ান্ডে কেমি-তে প্রদর্শিত হয়েছিল। সেলুলোজের কণাগুলি 30 মিলিসেকেন্ডের মধ্যে সম্পূর্ণরূপে সিনগ্যাস (এইচ2 এবং সিও) এবং দহন পণ্যগুলিতে (এইচ2ও এবং সিও2) রূপান্তরিত হয়। 500-900 ডিগ্রি সেলসিয়াসে কাজ করার সময় বাহ্যিক তাপ উৎসের প্রয়োজন ছাড়াই সমস্ত উপকরণের অনুঘটক সংস্কার ঘটে। সর্বোত্তম পরিস্থিতিতে, সমস্ত পারমাণবিক হাইড্রোজেনের 50 শতাংশ এবং সমস্ত পারমাণবিক কার্বনের 50 শতাংশ 30 মিলিসেকেন্ডের মধ্যে আণবিক এইচ2 এবং কার্বন মনোক্সাইডে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। একটি আর. এইচ-সি/অ্যালুমিনা অনুঘটক এবং একটি নি-সি/অ্যালুমিনা অনুঘটক উভয়ের উপর প্রতিক্রিয়া রসায়ন প্রদর্শিত হয়েছিল। বৈজ্ঞানিক জার্নাল গ্রিন কেমিস্ট্রিতে একটি প্রকাশনা দেখিয়েছে যে প্রতিক্রিয়াশীল ফ্ল্যাশ উদ্বায়ীকরণ প্রক্রিয়াটিকে তাপীয় এবং রাসায়নিক সংহতকরণের মাধ্যমে ঘটে যাওয়া অন্যান্য বেশ কয়েকটি বৈশ্বিক রসায়নের সংমিশ্রণ হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। ডানদিকের রেখাচিত্রে যেমন দেখানো হয়েছে, প্রাথমিক পাইরোলাইসিস রসায়ন ঘটে যখন জৈববস্তুপুঞ্জ কণা (সবুজ) শারীরিকভাবে গরম অনুঘটকের (কমলা) সাথে যোগাযোগ করে। উদ্বায়ী জৈব যৌগগুলি (ভিওসি) অক্সিজেন সহ অনুঘটকের মধ্যে প্রবাহিত হয়, আরএইচ পরমাণুর উপর শোষণ করে এবং দহন পণ্য (এইচ2ও এবং সিও2) এবং সিনগ্যাস (এইচ2 এবং সিও) গঠন করে। এই প্রাথমিক রসায়নের পরে, তিনটি প্রধান বৈশ্বিক প্রতিক্রিয়া ঘটে। দহন পণ্যগুলি জল-গ্যাস স্থানান্তর বিক্রিয়া দ্বারা সিনগ্যাসের সাথে অনুঘটকভাবে বিক্রিয়া করে। এছাড়াও, উদ্বায়ী জৈব পদার্থগুলি বাষ্পের (এইচ2ও) সাথে অনুঘটক হিসাবে প্রতিক্রিয়া করে নতুন জ্বলন পণ্য এবং সিনগ্যাস গঠন করে। পরিশেষে, উদ্বায়ী জৈব পদার্থগুলি গ্যাস পর্যায়ে সমজাতীয়ভাবে ফাটল ধরে ছোট উদ্বায়ী জৈব পদার্থ তৈরি করতে পারে। সক্রিয় তাপমাত্রা অনুঘটকের দৈর্ঘ্যের মধ্যে পরিবর্তিত হতে দেখা গেছে এবং এটি জৈববস্তুপুঞ্জ-থেকে-অক্সিজেন অনুপাতের একটি শক্তিশালী ফাংশনও। একটি পরীক্ষামূলক পরীক্ষায় দেখা গেছে যে বায়োমাসকে তাপীয়ভাবে ভাঙার জন্য প্রয়োজনীয় তাপ অনুঘটক বিছানার মধ্যে পৃষ্ঠের জারণ প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পন্ন হয়েছিল। ভারসাম্যে কার্বন গঠন রোধ করতে তাপমাত্রার রূপরেখা (এবং প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা) অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বলে দেখানো হয়েছিল। খুব দ্রুত রূপান্তর উচ্চ কার্যকরী তাপমাত্রার জন্য দায়ী করা হয়েছে, তবে সর্বাধিক সেলুলোজ প্রক্রিয়াকরণের হার নির্ধারণ করা হয়নি। তবে, উদ্বায়ী জৈব যৌগগুলির অনুঘটক আংশিক জারণ দেখিয়েছে যে 10 মিলিসেকেন্ডেরও কম সময়ে সম্পূর্ণ রূপান্তর ঘটতে পারে। উদ্ধৃতি বহিরাগত লিঙ্ক মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ের ল্যানি ডি শ্মিটের গবেষণা দল মৌলিক গবেষণার প্রয়োজনঃ মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ের শক্তি রাসায়নিক প্রকৌশল ও উপাদান বিজ্ঞানের জন্য অনুঘটক মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ের পল জে ডাউনহাওয়ারের গবেষণা দল রাসায়নিক প্রক্রিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের