स्थायी ऊर्जा नवाचार की दिशा में एक उल्लेखनीय प्रगति में, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय मेघालय (यूएसटीएम) के वैज्ञानिकों ने नैनो टेक्नोलॉजी का उपयोग करके खर्च की गई चाय की पत्तियों से सफलतापूर्वक बायोएथेनॉल का उत्पादन किया है।
में प्रकाशित अभूतपूर्व शोध स्प्रिंगर प्रकृति पत्रिका बायोमास रूपांतरण और बायोरिफाइनरी (2025), एक पर्यावरण-अनुकूल प्रक्रिया प्रस्तुत करता है जो चाय के कचरे को नवीकरणीय ईंधन में परिवर्तित करता है – भारत के चाय गढ़ में अपनी तरह का पहला।
अध्ययन, शीर्षक “विषम नैनोकैटलिस्टों का उपयोग करके स्पेंट कैमेलिया साइनेंसिस पत्तियों से बायोएथेनॉल का उत्पादन और लक्षण वर्णन,” यूएसटीएम में रसायन विज्ञान विभाग से डॉ. श्रुति सरमा और भौतिकी विभाग से डॉ. राजीब साहा ने नेतृत्व किया। उनका काम दो प्रमुख वैश्विक चिंताओं का एक आशाजनक समाधान प्रस्तुत करता है: ऊर्जा स्थिरता और कृषि अपशिष्ट प्रबंधन।
चाय के कचरे को हरित ईंधन में बदलना
हर दिन, चाय के लाखों कप अपने पीछे टनों इस्तेमाल की हुई पत्तियां छोड़ जाते हैं जो आम तौर पर बेकार हो जाती हैं। डॉ. सरमा और डॉ. साहा ने इसमें एक अप्रयुक्त ऊर्जा संसाधन देखा। खर्च का उपयोग करना कैमेलिया साइनेंसिस (चाय) की पत्तियों, शोधकर्ताओं ने सूखे बायोमास से तेल निकाला और इसे बायोएथेनॉल में बदल दिया – एक स्वच्छ जलने वाला, नवीकरणीय जैव ईंधन जो जीवाश्म ईंधन की जगह ले सकता है।
नवाचार एक नवीन आयरन-जिंक ऑक्साइड (Fe-ZnO) नैनोकैटलिस्ट और एक माइक्रोवेव-सहायता तकनीक के उपयोग में निहित है। नैनोकैटलिस्ट, अपनी उच्च प्रतिक्रियाशीलता और बड़े सतह क्षेत्र के साथ, रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं, जिससे प्रक्रिया तेज और अधिक कुशल हो जाती है। इस अध्ययन में, Fe-ZnO नैनोकैटलिस्ट ने 75% की प्रभावशाली बायोएथेनॉल उपज हासिल की, जिससे अपशिष्ट चाय को केवल एक से दो घंटों के भीतर उच्च गुणवत्ता वाले जैव ईंधन में बदल दिया गया – पारंपरिक तरीकों पर एक महत्वपूर्ण सुधार।
डॉ. सरमा ने कहा, “चाय का कचरा एक प्रचुर, नवीकरणीय संसाधन है। हमारा दृष्टिकोण न केवल कचरे को कम करने में मदद करता है बल्कि टिकाऊ ईंधन उत्पादन की दिशा में एक व्यवहार्य मार्ग भी प्रदान करता है।”
नवाचार के पीछे का विज्ञान
शोधकर्ताओं ने एक संशोधित सोल-जेल प्रक्रिया के माध्यम से Fe-ZnO नैनोकणों को संश्लेषित किया और एक्स-रे विवर्तन (XRD), फील्ड एमिशन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (FESEM), फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR), न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस (NMR), और गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (GC-MS) जैसी उन्नत तकनीकों का उपयोग करके उनके गुणों की विशेषता बताई।
Fe-ZnO नैनोकैटलिस्ट्स ने 30-50 नैनोमीटर के बीच कण आकार के साथ गोलाकार, कोर-शेल आकृति विज्ञान प्रदर्शित किया, जो उच्च स्थिरता और मजबूत उत्प्रेरक प्रदर्शन की पेशकश करता है। माइक्रोवेव-सहायता प्राप्त प्रतिक्रिया ने चाय पत्ती के तेल को समान रूप से गर्म करने और तेजी से बायोएथेनॉल में परिवर्तित करने में सक्षम बनाया, जिससे उपज में सुधार होने के साथ-साथ प्रतिक्रिया समय भी कम हो गया।
परिणामी बायोएथेनॉल को कई लक्षण वर्णन परीक्षणों से गुजरना पड़ा। जीसी-एमएस विश्लेषण ने मिथाइल एस्टर और फैटी एसिड जैसे प्रमुख ईंधन घटकों की उपस्थिति की पुष्टि की, जबकि एफटीआईआर और एनएमआर विश्लेषण ने इथेनॉल समूहों की उपस्थिति की पुष्टि की। बायोएथेनॉल का कैलोरी मान 24.01 एमजे/किग्रा पाया गया, जो मानक जैव ईंधन की तुलना में मजबूत ऊर्जा क्षमता को दर्शाता है। इसने 4°C का प्रवाह बिंदु और -1°C का बादल बिंदु भी दिखाया, जो ASTM ईंधन मानकों को पूरा करता है और ठंडी जलवायु में भी उपयोगिता सुनिश्चित करता है।
भारत के चाय उद्योग के लिए एक सतत छलांग
भारत, दुनिया के सबसे बड़े चाय उत्पादकों में से एक, हर साल भारी मात्रा में इस्तेमाल की गई चाय की पत्तियों का उत्पादन करता है – जिनमें से अधिकांश को त्याग दिया जाता है। यूएसटीएम अध्ययन से पता चलता है कि कैसे इस कचरे को एक मूल्यवान ऊर्जा स्रोत में बदला जा सकता है, जो पर्यावरणीय और आर्थिक दोनों लाभ प्रदान करता है।
डॉ. साहा ने कहा, “यह शोध असम और मेघालय जैसे चाय उत्पादक क्षेत्रों के लिए चाय के कचरे से बायोएथेनॉल उत्पादन का पता लगाने का रास्ता खोलता है।” “यह गोलाकार अर्थव्यवस्था और स्वच्छ ऊर्जा भविष्य के लिए भारत के दृष्टिकोण के साथ पूरी तरह से मेल खाता है।”
लेखक इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि नैनोटेक्नोलॉजी नवीकरणीय ऊर्जा दक्षता में सुधार करने की अपार संभावनाएं रखती है। उनका कहना है कि Fe-ZnO नैनोकैटलिस्ट, तेज़ प्रतिक्रिया दर को सुविधाजनक बनाकर, ऊर्जा की खपत को कम करके और उत्पाद की शुद्धता में सुधार करके उत्प्रेरक प्रदर्शन को बढ़ाता है।
स्वच्छ, हरित भविष्य की ओर
यह शोध न केवल हरित रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान में यूएसटीएम की बढ़ती प्रतिष्ठा को रेखांकित करता है, बल्कि भारत के नवीकरणीय ऊर्जा लक्ष्यों की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम भी है। नैनोटेक्नोलॉजी और अपशिष्ट मूल्यांकन को एकीकृत करके, अध्ययन जैव ईंधन उत्पादन के लिए एक स्केलेबल और टिकाऊ दृष्टिकोण प्रदर्शित करता है।
लेखक पायलट-स्केल मॉडल विकसित करने के लिए उद्योग भागीदारों के साथ आगे के शोध सहयोग की कल्पना करते हैं जिन्हें चाय बागानों और प्रसंस्करण इकाइयों द्वारा अपनाया जा सकता है। भारत के चाय क्षेत्र को स्थिरता को अपनाने के लिए बढ़ते दबाव का सामना करना पड़ रहा है, ऐसे में इस तरह के नवाचार कहानी को नया आकार दे सकते हैं – कचरे को धन में बदल सकते हैं।
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कर्मा पलजोर
प्रधान संपादक, Eastmojo.com
डॉ. सरमा ने कहा, “हमारा लक्ष्य रोजमर्रा के कचरे को ऊर्जा के स्रोत में बदलना है।” “अगर चाय की पत्तियां आराम का कप बना सकती हैं, तो वे कल को स्वच्छ भी बना सकती हैं।”
अध्ययन को विश्लेषणात्मक परीक्षण के लिए आईआईटी गुवाहाटी और तेजपुर विश्वविद्यालय की सहायता के साथ यूएसटीएम के रसायन विज्ञान विभाग और केंद्रीय उपकरण सुविधा द्वारा समर्थित किया गया था।
यह सफलता भारत की जैव ईंधन क्रांति का नेतृत्व करने की पूर्वोत्तर की क्षमता को दर्शाती है, यह दिखाती है कि कैसे चाय का एक छोटा कप एक दिन दुनिया को ईंधन देने में मदद कर सकता है – स्थायी रूप से।
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