सड़क पर CO₂ को कम करने का सबसे छोटा रास्ता? बर्फीले क्षेत्रों के दुश्मन - दरारों को रोकने का नया तरीका: शैवाल तेल से डामर को "लचीला" बनाना

सर्दियों की सड़कों के टूटने के "हमेशा के कारण" पर एक अप्रत्याशित उत्तर आया

यदि आप बर्फीले क्षेत्रों या अत्यधिक तापमान परिवर्तन वाले क्षेत्रों में रहते हैं, तो वसंत की शुरुआत में सड़कें लगभग एक जैसी दिखती हैं। दरारें जाल की तरह फैलती हैं, उनमें पानी भरता है, जमकर फैलता है, पिघलकर खाली जगह छोड़ता है, और अंततः गड्ढों में बदल जाता है——। गाड़ियाँ उछलती हैं, पैदल यात्री खतरे में होते हैं, और नगर पालिकाओं की मरम्मत लागत बढ़ जाती है।

इस "सर्दियों के ऋण" को थोड़ा हल्का करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक सामग्री प्रस्तुत की है। सड़क में मिलाने के लिए, यह टायर या प्लास्टिक नहीं है, बल्कि…… "शैवाल (सूक्ष्म शैवाल)" है। Phys.org (ACS द्वारा प्रदान किया गया लेख) के अनुसार, शैवाल से प्राप्त घटकों से बना एक डामर बाइंडर (संयोजक) ठंडे तापमान में दरारों को रोकने और टिकाऊपन को बढ़ाने की संभावना दिखाता है। Phys.org

डामर की "कमजोरी" यह है कि पेट्रोलियम से प्राप्त "गोंद" कठोर हो जाता है

डामर की पक्की सड़कें, रेत और कुचल पत्थर जैसे कंक्रीट को, बिटुमेन (कच्चे तेल से प्राप्त चिपचिपा पदार्थ) के साथ मिलाकर बनाई जाती हैं। गर्म दिनों में यह फैलता है, ठंडे दिनों में सिकुड़ता है——इस फैलाव और सिकुड़न का पालन करने वाली "लचीलापन" इसकी जान है। लेकिन अचानक ठंडा होने पर, बाइंडर भंगुर हो जाता है और आसानी से टूट जाता है। एक बार दरार का प्रवेश द्वार बन जाने पर, पानी अंदर घुसता है और जमने-पिघलने के चक्र से तेजी से नुकसान बढ़ता है। Phys.org

इस अध्ययन का उद्देश्य, "ठंड में कठोर होने की समस्या" के खिलाफ, शैवाल तेल से "रबर जैसी" विशेषता वाला एक स्थायी बाइंडर बनाना है, जो कम तापमान पर प्रदर्शन को लक्षित करता है। Phys.org

चार प्रकार के शैवाल तेलों का "गणना के माध्यम से मूल्यांकन" कर सबसे संभावित विकल्प का चयन

दिलचस्प बात यह है कि वे सीधे प्रयोग में नहीं कूदे। शोध टीम ने चार प्रकार के शैवाल से प्राप्त तेलों के बारे में, डामर के ठोस घटकों के साथ "सही से मिश्रित होने" और "जमने के तापमान पर कार्यशील रहने" की गणना मॉडल के माध्यम से मूल्यांकन किया, और उसके बाद परीक्षण किया। Phys.org

अंततः जो सबसे संभावित पाया गया, वह मीठे पानी के हरे सूक्ष्म शैवाल Haematococcus pluvialis से प्राप्त तेल था। यह, यातायात भार के तहत स्थायी विकृति (रटिंग दिशा में क्षति) के प्रतिरोध और नमी से होने वाले नुकसान के प्रतिरोध में अच्छे संकेत दिखाता है। Phys.org

"जमने × यातायात" के अनुकरणीय परीक्षण में, विकृति की पुनर्प्राप्ति में 70% तक सुधार

प्रयोगशाला में "यातायात के दबाव" और "जमने और पिघलने" के चक्रों को दोहराने वाले प्रदर्शन परीक्षण में, H. pluvialis का उपयोग करके बनाए गए शैवाल डामर ने पारंपरिक पेट्रोलियम आधारित बाइंडर की तुलना में 70% तक विकृति की पुनर्प्राप्ति में सुधार दिखाया। इसके अलावा, बर्फबारी के नीचे, पेट्रोलियम आधारित बाइंडर की तुलना में दरारें कम हुईं, यही मुख्य बिंदु है। Phys.org

यहां महत्वपूर्ण बात यह है कि "सिर्फ कठोर करने" के बजाय, "जितनी ठंड होती है उतनी ही आवश्यक लचीलापन और पुनर्प्राप्ति" को बढ़ाने की कोशिश की जा रही है। ठंडे क्षेत्रों की पक्की सड़कें, अगर बहुत नरम होती हैं तो गर्मियों में रटिंग हो जाती है, और अगर बहुत कठोर होती हैं तो सर्दियों में टूट जाती हैं। शैवाल से प्राप्त बाइंडर इस संतुलन में एक नया विकल्प प्रदान करता है।

CO₂ कटौती प्रभाव: 1% प्रतिस्थापन से 4.5% कटौती, 22% पर "कार्बन न्यूट्रल" की संभावना

केवल प्रदर्शन ही नहीं, बल्कि पर्यावरणीय आंकड़े भी प्रस्तुत किए गए हैं। शोध टीम के अनुमान के अनुसार, पेट्रोलियम आधारित बाइंडर के 1% को शैवाल आधारित बाइंडर से बदलने से डामर के शुद्ध कार्बन उत्सर्जन में 4.5% की कमी हो सकती है। इसके अलावा, लगभग 22% को शैवाल आधारित किया जा सके तो, सैद्धांतिक रूप से कार्बन न्यूट्रल के करीब पहुंचने की संभावना है। Phys.org

बेशक, यह सबसे विवादास्पद बिंदु भी है। कार्बन न्यूट्रल का आकलन "शैवाल की खेती की विधि", "तेल निष्कर्षण और सुधार में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा", "परिवहन", "क्या सड़क की उम्र वास्तव में बढ़ेगी" आदि के जीवन चक्र के पूरे मूल्यांकन के बाद ही किया जा सकता है। आंकड़ों को "संभावना के संकेतक" के रूप में पढ़ना चाहिए। American Chemical Society

कार्यान्वयन की बाधाएं: पैमाना, लागत, मानक, और "गर्मी पक्ष" का मूल्यांकन

शोध पक्ष "उच्च प्रदर्शन और लागत प्रभावी, स्थायी पक्की सड़क अवसंरचना" की दिशा में एक रास्ता बनाता है। Phys.org

वहीं, कार्यान्वयन में कई मुद्दे हैं।

• कच्चे माल का पैमाना: सड़कें मात्रा में बहुत बड़ी होती हैं। शैवाल तेल को किस आपूर्ति श्रृंखला से, किस कीमत पर, स्थिरता से उपलब्ध कराया जा सकता है।

• निर्माण और मिश्रण प्रक्रिया: क्या यह मौजूदा डामर संयंत्रों में संभालने योग्य चिपचिपाहट और तापमान सीमा में है, या संशोधन की आवश्यकता है।

• दीर्घकालिक टिकाऊपन: पराबैंगनी किरणें, ऑक्सीकरण, दोहराए गए भार, बर्फ पिघलाने वाले एजेंट, तेल के दाग आदि के वास्तविक परिस्थितियों में प्रदर्शन कितने साल तक टिकेगा।

• गर्म मौसम का प्रदर्शन: सर्दियों में मजबूत होने पर भी, गर्मियों में रटिंग और प्रवाह प्रतिरोध कम नहीं होगा।

• मानक और प्रमाणन: सार्वजनिक निर्माण में उपयोग के लिए, मानक अनुपालन और ग्राहक पक्ष की स्वीकृति की आवश्यकता होती है।

वर्तमान उपलब्धि "बर्फबारी प्रदर्शन की पुष्टि" के चरण में है, और अगला आवश्यक कदम फील्ड (वास्तविक सड़क) डेटा है।

SNS की प्रतिक्रिया: उम्मीद की आवाज़ें और "संख्याओं के पीछे" की दृष्टि

यह विषय केवल प्रयोगशाला के अंदर तक सीमित नहीं है। शोध का नेतृत्व करने वाली Elham Fini (Ellie Fini नाम से) के LinkedIn पोस्ट में, ACS Sustainable Chemistry & Engineering के कवर पर प्रकाशित होने की बात और "मॉलिक्यूलर स्तर के संकेतक (polarizability) के माध्यम से बायो ऑइल की संगतता की भविष्यवाणी" के दृष्टिकोण को जोर दिया गया, जिससे प्रतिक्रियाएं और टिप्पणियां प्राप्त हुईं। LinkedIn

टिप्पणी अनुभाग में, उदाहरण के लिए, "एक स्थायी सामग्री के रूप में प्रभावशाली", "इन्फ्रास्ट्रक्चर में विज्ञान को शामिल करना एक हरित भविष्य की ओर ले जाता है" जैसी प्रशंसा देखी जा सकती है। LinkedIn

वहीं, जब भी इस प्रकार की "ग्रीन सामग्री × इन्फ्रास्ट्रक्चर" सोशल मीडिया पर चर्चा में आती है, तो लगभग हमेशा कुछ मुद्दे उठते हैं।

• "क्या यह बड़े पैमाने पर उत्पादन योग्य है?"(आपूर्ति मात्रा और कीमत)

• "क्या CO₂ वास्तव में कम होगा?"(LCA धारणाओं पर सवाल)

• "क्या अन्य पर्यावरणीय प्रभाव हैं?"(भूमि, पानी, रासायनिक प्रसंस्करण, औद्योगिकीकरण के दुष्प्रभाव)

• "टिकाऊपन कितने साल का है?"(पक्की सड़क की दीर्घायु)

प्रशंसा और सत्यापन की मांग का एक साथ आना वास्तव में स्वस्थ है। चूंकि सड़कें एक सामाजिक अवसंरचना हैं, "दिलचस्प सामग्री" के आधार पर उन्हें अपनाया नहीं जा सकता। प्रदर्शन, लागत, निर्माण क्षमता, सुरक्षा, और पर्यावरणीय प्रभाव को समझाने की क्षमता होना महत्वपूर्ण है।

फिर भी, शैवाल डामर "अगली सामान्यता" की ओर संकेत करता है

इस अध्ययन का मूल्य "शैवाल मिलाने से इको" नहीं है, बल्किठंडे क्षेत्रों की विफलता मोड (कम तापमान दरारें) के खिलाफ सामग्री डिजाइन के माध्यम से मुकाबला करने की क्षमतामें है। इसके अलावा, सामग्री खोज में गणना मॉडल को शामिल किया गया, उम्मीदवारों को चुना गया, प्रयोगों के माध्यम से पुष्टि की गई, और उत्सर्जन कटौती की परिकल्पना प्रस्तुत की गई। Phys.org

सर्दियों में टूटना, वसंत में मरम्मत करना, और फिर से सर्दियों में टूटना——यदि इस चक्र को थोड़ा भी धीमा किया जा सके, तो ड्राइवरों की सुरक्षा, नगर पालिकाओं का बजट, और परिणामस्वरूप CO₂ भी प्रभावित होगा। क्या शैवाल सड़क को बचा सकता है, यह अगला फील्ड डेटा तय करेगा।

(संदर्भ: DOI 10.1021/acssuschemeng.5c03860/अमेरिकी ऊर्जा विभाग के समर्थन का उल्लेख)