ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉಪಯೋಗಗಳಿಗೆ ಗಾಳಿಯಿಂದ ಜಲಜನಕದ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಬ್ಯಾಟರಿ ಬಳಕೆ

04 ಮಾರ್ಚ್ 2025

-ದೇವಾಂಶ್ ಸಂಜಯ್ ಝವಾರ್

ಜಲಜನಕದ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು (H2O2) ಶುಚಿಕಾರಕವಾಗಿ, ಕ್ರಿಮಿನಾಶಕವಾಗಿ, ಉತ್ಕರ್ಷಕ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಯಾಗಿ ಹಾಗೂ ಇನ್ನೂ ಹಲವಾರು ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಎಚ್202 ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ವೆಚ್ಚದಾಯಕವಾದುದಾಗಿದೆ. ಅದರ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ವಿರಳ ಹಾಗೂ ದುಬಾರಿ ಬೆಲೆಯ ಲೋಹೀಯ-ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಬಳಕೆಯು ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (ಐಐಎಸ್ ಸಿ) ಸಂಶೋಧಕರು ಎಚ್2ಒ2ವನ್ನು ಸ್ಥಾನಿಕವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಲ್ಲ ಮಾರ್ಗೋಪಾಯವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ವಿಷಕಾರಿ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯದಂತಹ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ಕೂಡ ವಿಘಟನೆಗೊಳಿಸಬಲ್ಲದಾಗಿದೆ.

ಇದಕ್ಕಾಗಿ ತಜ್ಞರು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಪಕರ್ಷಣೆಯಿಂದಾಗಿ ಎಚ್2ಒ2 ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಸತು-ಗಾಳಿಯ (ಜಿಂಕ್-ಆರ್) ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿದರು. “ಸತುವು ಹೇರಳ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಹಾಗೂ ಚಾರಿತ್ರಿಕವಾಗಿ ಬಳಕೆಯಾಗಲ್ಪಡುತ್ತಿರುವ ಮೂಲಧಾತುವಾಗಿದೆ. ಇದರ ದರವೂ ತುಂಬಾ ಅಗ್ಗವಿದ್ದು, ಭಾರತದಲ್ಲಿ ವಿಪುಲ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಇಂಧನ ಸಂಶೋಧನಾ ಅಂತರಶಿಸ್ತೀಯ ಕೇಂದ್ರದ (ಐಸಿಇಆರ್) ಮತ್ತು ಘನಸ್ಥಿತಿ ಹಾಗೂ ರಾಚನಿಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದ (ಎಸ್ ಎಸ್ ಸಿ ಯು) ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ಹಾಗೂ ‘ಸ್ಮಾಲ್ ಮೆಥಡ್ಸ್’ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾಗಿರುವ ಅಧ್ಯಯನ ವರದಿಯ ಸಹ-ಲೇಖಕರಾದ ಅನಿಂದಾ ಜೆ.ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ.

ಲೋಹ-ಗಾಳಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಯು (ವಿದ್ಯುತ್ ಕೋಶವು) ಸತುವಿನಂತಹ ಲೋಹವನ್ನು ಆನೋಡ್ ಆಗಿ (ಋಣ ವಿದ್ಯುಧ್ರುವ) ಹಾಗೂ ಸುತ್ತುವರಿದ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಆಗಿ (ಧನ ವಿದ್ಯುಧ್ರುವ) ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕೋಶವು ವಿದ್ಯುದಾವಿಷ್ಟಗಳನ್ನು ವಿಸರ್ಜಿಸಿದಾಗ, ಅಂದರೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆಗೊಳಿಸಿದಾಗ ಸುತ್ತುವರಿದ ಆಮ್ಲಜನಕವು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ನಲ್ಲಿ ಧ್ರುವದಲ್ಲಿ ಅಪಕರ್ಷಣೆಗೊಂಡು ಎಚ್2ಒ2 ವನ್ನು ಸೃಜಿಸುತ್ತದೆ.

ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿದ್ಯುತ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಅಪಕರ್ಷಣೆಯು ಎರಡು ವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ. ಈ ಪೈಕಿ ಒಂದು ವಿಧಾನವು ಎಚ್2ಒ2 ವನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. “ಇಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಪಕರ್ಷಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಯ ಅವಧಿಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವಿಕೆಯು ಇದರ ಮಾರ್ಗೋಪಾಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಒಂದು ನಿಗದಿತ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸದಿದ್ದರೆ ಅದು ನೀರನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ” ಎಂಬುದು ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ ಅವರ ವಿವರಣೆಯಾಗಿದೆ.

“ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅದಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಇಂಗಾಲ-ಆಧಾರಿತ ಲೋಹಮುಕ್ತ

ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಬಳಸಿದೆವು” ಎಂದು ತಿಳಿಸುತ್ತಾರೆ ಮೊದಲ ಲೇಖಕರಾದ ಎಸ್.ಎಸ್.ಸಿ.ಯು. ಪಿಎಚ್.ಡಿ. ಸಂಶೋಧನಾರ್ಥಿ ಆಶುತೋಶ್ ಬೆಹೆರಾ. ಈ ಕಡಿಮೆ ದರದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನೀರು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವ ವಿಧಾನದೆಡೆಗೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತವೆ. ಹೀಗಾದಾಗ ಎಚ್2ಒ2 ವಿಧಾನದೆಡೆಗೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಈ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದಾಗ, ಅಂದರೆ ಆಮ್ಲಜನಕ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಸೇರ್ಪಡೆಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಅವು ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಎಚ 2ಒ2 ಉತ್ಪತ್ತಿ ವಿಧಾನದೆಡೆಗೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತವೆ.

ಎಚ್2ಒ2 ನೇರ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಬಳಕೆಯು ಹೊಸ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ. “ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ ಬೇರೆ ಏನನ್ನೂ ಮಾಡಬೇಕಿಲ್ಲ. ಬ್ಯಾಟರಿಯೊಂದನ್ನು ಚಾಲನೆಗೊಳಿಸಿದರೆ ಸಾಕು. ಅದು ಎಚ್2ಒ2 ವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಉತ್ಪಾದನೆಗೊಳಿಸುವಂತೆ ನಾವು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ತಹಬಂದಿಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿರುತ್ತೇವೆ ” ಎಂದೂ ಅವರು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಬಳಕೆಯ ಮತ್ತೊಂದು ಅನುಕೂಲವೆಂದರೆ ಅವು ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವುದರ ಜೊತೆಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ. “ಈ ವಿಧಾನವು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಒಳಗೆ ನಡೆಯುವುದರಿಂದ ನಾವು ಎಚ್2ಒ2 ಉತ್ಪಾದನೆಗೊಳಿಸುವ ಜೊತೆಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಕೂಡ ಮಾಡುತ್ತಿರುತ್ತೇವೆ” ಎಂದೂ ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಉತ್ಪಾದನೆಗೊಂಡ ಎಚ್2ಒ2 ಬಣ್ಣರಹಿತವಾಗಿದ್ದು, ಅದನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಜವಳಿ ಉದ್ದಿಮೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮುವ ವಿಷಕಾರಿ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕವನ್ನು ಸೇರ್ಪಡೆಗೊಳಿಸುವುದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಮಾಡಬಹುದು. ಹೀಗಾದಾಗ, ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಎಚ್2ಒ 2ವು ವರ್ಣದ್ರವ್ಯದೊಂದಿಗೆ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ವರ್ತಿಸಿ ಅದನ್ನು ವಿಘಟನೆಗೊಳಿಸಿ ಅದರ ಬಣ್ಣವನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ. “ಸೃಜನೆಗೊಂಡ ಎಚ್2ಒ2ವು ಮುಂದುವರಿದು ವಿವಿಧ ರಾ ಡಿಕಲ್ ಗಳಾಗಿ ವಿಘಟನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಸೂಪರ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ನಂತಹ). ಅತ್ಯಂತ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನಾ ಗುಣವುಳ್ಳ ಈ ಸಾವಯವ ಗುಂಪುಗಳು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಜವಳಿ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯವವನ್ನು ವಿಘಟನೆಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ” ಎಂಬುದು ಬೆಹೆರಾ ಅವರ ವಿವರಣೆ. ಈ ವಿಘಟನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಎಚ್2ಒ2 ಉತ್ಪಾದನೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಜೊತೆಗೆ ವಿಷಕಾರಿ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯವನ್ನು ನಿವಾರಣೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

“ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ ಪರಿಹಾರ ಕಂಡುಕೊಳ್ಳಬೇಕಾದ ಕೆಲವು ಮೂಲಭೂತ ಸವಾಲುಗಳಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಲೋಹ-ಗಾಳಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದ ಕೂಡಿರುತ್ತದೆ- ಘನ (ಸತು). ದ್ರವ (ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ರಾವಣ) ಹಾಗೂ ಅನಿಲ (ಗಾಳಿ). ಇದೇ ಕಾರಣಕ್ಕಾಗಿ, ಕೇವಲ ಎರಡು ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಬಹುತೇಕ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಇವುಗಳ ನಿರ್ವಹಣೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸವಾಲನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ.

ಈ ಸವಾಲುಗಳ ನಡುವೆಯೂ ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕೂಡ ಅಳವಡಿಸಬಹುದಾಗಿದ್ದು, ದೂರದ ಕೊಂಪೆಗಾಡುಗಳಲ್ಲೂ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಂತಹ ಇತರ ಉಪಯೋಗಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು ಎಂಬುದು ಸಂಶೋಧಕರ ವಿಶ್ವಾಸವಾಗಿದೆ. “ಈ ವಿಧಾನವು ಅತ್ಯಂತ ಸುಸ್ಥಿರ, ಕಡಿಮೆ ದರ, ಹಾಗೂ ಅತ್ಯಂತ ಶಕ್ತಿ-ದಕ್ಷತೆಯಿಂದ” ಕೂಡಿದ್ದಾಗಿದೆ ಎಂಬುದು ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ ಅವರ ಪ್ರತಿಪಾದನೆಯಾಗಿದೆ.

ಉಲ್ಲೇಖ:

ಬೆಹೆರಾ ಎ, ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ ಎ.ಜೆ., Employing a Zn-air/Photo-Electrochemical Cell for In Situ Generation of H2O2 for Onsite Control of Pollutants, Small Methods (2025) https://doi.org/10.1002/smtd.202401539

ಸಂಪರ್ಕ:

ಅನಿಂದಾ ಜಿಬನ್ ಭಟ್ಟಾಚಾರ್ಯ
ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು
ಇಂಧನ ಸಂಶೋಧನಾ ಅಂತರಶಿಸ್ತೀಯ ಕೇಂದ್ರ (ಐಸಿಇಆರ್) ಮತ್ತು
ಘನಸ್ಥಿತಿ ಹಾಗೂ ರಾಚನಿಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಘಟಕ (ಎಸ್ ಎಸ್ ಸಿಯು)
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ (ಐಐಎಸ್ ಸಿ) ಇಮೇಲ್: anindajb@iisc.ac.in
ಫೋನ್: 080-22932616 ವೆಬ್ ಸೈಟ್: https://sites.google.com/view/aninda-jiban-bhattacharyya/home

ಪರ್ತಕರ್ತರ ಗಮನಕ್ಕೆ:

ಅ) ಈ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಯನ್ನು ಅಥವಾ ಇದರ ಯಾವುದೇ ಭಾಗವನ್ನು ಯಥಾವತ್ತಾಗಿ ಸುದ್ದಿಯಾಗಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದರೆ
ದಯವಿಟ್ಟು ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಹೆಸರಿನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಕಟಿಸಿ.