লেজার প্রযুক্তির ব্যবহার নাইট্রোজেন স্থিরকরণের পদ্ধতিতে বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে, পরিবেষ্টিত পরিস্থিতিতে অ্যামোনিয়া সংশ্লেষণের একটি নতুন উপায় প্রদান করেছে। সম্প্রতি, গবেষকরা নাইট্রোজেন-নাইট্রোজেন ট্রিপল বন্ডকে ব্যাহত করার জন্য প্রথমবারের জন্য একটি বাণিজ্যিক CO2 লেজার ব্যবহার করেছেন, এইভাবে হ্যাবার-বশ প্রক্রিয়ার একটি নতুন সবুজ বিকল্প প্রদান করেছে।
আন্তর্জাতিক গবেষণা দল লিথিয়াম অক্সাইডকে লিথিয়াম ধাতুতে রূপান্তর করতে একটি লেজার ব্যবহার করেছে বলে জানা গেছে, যা পরে স্বতঃস্ফূর্তভাবে বাতাসে নাইট্রোজেনের সাথে প্রতিক্রিয়া করে লিথিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করে। এই লবণ সহজেই অ্যামোনিয়াতে হাইড্রোলাইজ করা হয়, যার ফলে পদ্ধতিটি রেকর্ড ফলন ভাঙতে পারে।
জার্মানির নবায়নযোগ্য শক্তির জন্য হেলমহোল্টজ ইনস্টিটিউটের প্রথম লেখক হুইজ ওয়াং বলেছেন, "আমরা একটি অগ্রগামী ধারণা চালু করেছি যা বিভিন্ন অক্সাইডকে নাইট্রাইডে রূপান্তর করার সুবিধার্থে উচ্চ-শক্তি লেজার ব্যবহার করে।"
তিনি যোগ করেছেন, "আমরা ঘরের তাপমাত্রা এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপে অভূতপূর্ব ফলন অর্জন করেছি। অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায় এই ফলাফলটি অসাধারণ।" প্রকৃত ফলন হল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল এবং যান্ত্রিক রাসায়নিক পদ্ধতি সহ অন্যান্য অত্যাধুনিক সমাধানগুলির তুলনায় মাত্রার দুটি অর্ডার বেশি৷
সুইজারল্যান্ডের জুরিখে সুইস ফেডারেল ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির ছোট অণুর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রূপান্তরের বিশেষজ্ঞ ভিক্টর মগেল বলেছেন, এটি সবুজ অ্যামোনিয়া উৎপাদনের জন্য একটি সম্পূর্ণ নতুন পদ্ধতি, যা হ্যাবার-বশ প্রক্রিয়ার চেয়ে সম্ভাব্যভাবে বেশি টেকসই। Haber-Bosch প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত শক্তি-নিবিড় কারণ এটি উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপে কাজ করে এবং এটি CO2 নির্গমনের দিকে পরিচালিত করে।"
উপরন্তু, তিনি বলেন, নতুন পদ্ধতি "অপারেশনাল নমনীয়তা এবং পরিবেশগত সুবিধা প্রদান করে" কারণ এটি পরিবেষ্টিত অবস্থার অধীনে কাজ করে। প্রক্রিয়াটি যেখানে প্রয়োজন সেখানে সরাসরি অ্যামোনিয়া তৈরি করতে পারে, যা পরিবহন খরচ কমিয়ে দেয়।
লিথিয়াম অক্সাইড থেকে লিথিয়াম ধাতু তৈরি করতে লিথিয়াম-অক্সিজেন বন্ডকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করতে দলটি একটি ইনফ্রারেড লেজার ব্যবহার করেছিল। বাতাসের সংস্পর্শে এলে, লিথিয়াম ধাতু স্বতঃস্ফূর্তভাবে নাইট্রোজেনের সাথে মিলিত হয়, নাইট্রোজেন-নাইট্রোজেন ট্রিপল সমযোজী বন্ধন ভেঙ্গে লিথিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করে।
তিনি আরও ব্যাখ্যা করেন, "এরপরে, আমরা লেজার-উত্পাদিত লিথিয়াম নাইট্রাইড হাইড্রোলাইজ করে অ্যামোনিয়া এবং লিথিয়াম হাইড্রোক্সাইড পাই। উপরন্তু, এই পদ্ধতিটি রাসায়নিক পুনর্ব্যবহার করার সুযোগ দেয়। লেজার লিথিয়াম হাইড্রোক্সাইডকে লিথিয়াম নাইট্রাইডে রূপান্তর করতে প্ররোচিত করতে পারে, কার্যকরভাবে শেষ করে। লিথিয়াম চক্র।"
তিনি যোগ করেছেন: "এটি একই সাথে আরেকটি নতুন ধারণা হয়ে ওঠে - হাইড্রক্সাইডকে নাইট্রাইডে রূপান্তর করা।"
যাইহোক, ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডন (ইউকে) এর ইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রি এবং নাইট্রোজেন ফিক্সেশন বিশেষজ্ঞ ইফান স্টিফেনস সন্দেহজনক রয়ে গেছে। তিনি বলেছেন: "আমি সন্দিহান যে এই ধরনের উচ্চ ফলন দীর্ঘমেয়াদে টেকসই হবে। উপরন্তু, এটি একটি ব্যাচ প্রক্রিয়া, একটি ক্রমাগত প্রক্রিয়ার পরিবর্তে, এটির সম্ভাব্যতাকে ব্যাপকভাবে সীমিত করবে। সত্য যে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কৌশলগুলি অনুমতি দেয় ক্রমাগত অপারেশন নতুন লেজার-প্ররোচিত পদ্ধতির তুলনায় একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা।"
উপরন্তু, লেজারের শক্তির প্রয়োজনীয়তা অ্যামোনিয়া সংশ্লেষণকে স্কেল করার জন্য একটি সমস্যা তৈরি করতে পারে। তিনি যোগ করেছেন: "আপনি যদি প্রত্যন্ত অঞ্চলে সার হিসাবে অল্প পরিমাণে অ্যামোনিয়া উত্পাদন করেন তবে শক্তির দক্ষতা কম গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে।"
গবেষকরা পরামর্শ দেন যে তাদের পদ্ধতিটি ইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রির উপর উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে, যেমন দ্রবীভূতকরণ এবং সরলীকরণ। উপরন্তু, সমস্ত উদীয়মান অ্যামোনিয়া সংশ্লেষণ পদ্ধতিগুলি উত্পাদন বৃদ্ধির সাথে সাথে তাদের সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়। গবেষকরা একটি জালির পৃষ্ঠে লিথিয়াম অক্সাইড পাউডার বিতরণ করে এবং তারপর একটি লেজার দিয়ে প্রতিক্রিয়াশীল কোষগুলির অ্যারেকে বিকিরণ করে প্রক্রিয়াটিকে স্কেল করার কল্পনা করেন। উপরন্তু, গবেষকরা পর্যবেক্ষণ করেছেন যে অন্যান্য অক্সাইড একই ধরনের আচরণ প্রদর্শন করেছে, যেমন ম্যাগনেসিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম, জিঙ্ক এবং ক্যালসিয়াম, যদিও কম ফলন রয়েছে।
তিনি ব্যাখ্যা করেন, "এটি হতে পারে কারণ অন্যান্য অক্সাইডগুলিকে বিচ্ছিন্ন করা এবং হাইড্রোলাইজ করা আরও কঠিন।" যাইহোক, নাইট্রোজেনের দিকে ক্ষারীয় এবং ক্ষারীয় আর্থ ধাতুগুলির প্রতিক্রিয়া আশাব্যঞ্জক বলে মনে হচ্ছে। তিনি বলেন, "আমাদের সাম্প্রতিক গবেষণা দেখায় যে ম্যাগনেসিয়াম এবং ক্যালসিয়ামের মতো প্রচুর পরিমাণে ধাতু নাইট্রোজেনকে ভেঙে দিতে পারে।"
