Experimental Investigation on Performance, Emission, and Tribological Characteristics of Waste Plastic Oil Blends With Various Metal Oxide Nanoparticles in a Diesel Engine
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि 20% अपशिष्ट प्लास्टिक तेल मिश्रण में 50 ppm MgO नैनोकणों को मिलाने से डीजल इंजन के प्रदर्शन और ट्राइबोलॉजिकल विशेषताओं में महत्वपूर्ण सुधार होता है और NOx में मामूली वृद्धि के बावजूद CO, HC और धुएं के उत्सर्जन में कमी आती है।
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कल्पना कीजिए कि दुनिया प्लास्टिक के समुद्र में डूब रही है। हर साल, पुरानी बोतलों, बैगों और कंटेनरों के पहाड़ लैंडफिल में जमा हो जाते हैं या हमारे महासागरों में बह जाते हैं, जहाँ वे छोटे, जहरीले टुकड़ों में टूट जाते हैं जो वन्यजीवों और पारिस्थितिकी तंत्र को नुकसान पहुँचाते हैं। साथ ही, दुनिया कारों, ट्रकों और ट्रैक्टरों को चलाने के लिए ऊर्जा के लिए अभी भी भूखी है, जो मुख्य रूप से जीवाश्म ईंधन पर निर्भर है जो खत्म हो रहे हैं और हवा को प्रदूषित कर रहे हैं। वैज्ञानिक इस कचरे वाले प्लास्टिक को "पायरोलिसिस" नामक प्रक्रिया के माध्यम से ईंधन में बदलकर इन दोनों समस्याओं को एक साथ हल करने की कोशिश कर रहे हैं। पायरोलिसिस को एक हाई-टेक प्रेशर कुकर की तरह समझें: आप बिना किसी ऑक्सीजन के एक सीलबंद बर्तन में प्लास्टिक को गर्म करते हैं, और यह पिघलकर एक तरल तेल में टूट जाता है जिसे इंजन में जलाया जा सकता है।
हालाँकि, यह "प्लास्टिक तेल" एकदम सही नहीं है। यह एक भारी बैकपैक पहनकर दौड़ने की कोशिश करने जैसा है; यह सामान्य डीजल की तुलना में थोड़ा गाढ़ा और चिपचिपा है, जिससे इसे इंजन के सूक्ष्म नोजल में स्प्रे करना कठिन हो जाता है। इससे गंदा जलना, अधिक धुआं और इंजन के पुर्जों पर अतिरिक्त घिसाव होता है, ठीक वैसे ही जैसे एक चिपचिपी चम्मच कटोरे के खिलाफ रगड़ खाती है। इसे ठीक करने के लिए, शोधकर्ताओं ने "नैनोपार्टिकल्स" का परीक्षण करना शुरू किया है—धातु ऑक्साइड के सूक्ष्म, नैनोस्कोपिक कण जो इतने छोटे हैं कि आपको उन्हें देखने के लिए एक सुपर-पावरफुल माइक्रोस्कोप की आवश्यकता होती है। ये कण बहुत ही कुशल सहायकों की तरह काम करते हैं। वे ईंधन को अधिक गर्म और स्वच्छ तरीके से जलाने में मदद कर सकते हैं, और वे इंजन के हिस्सों को आपस में रगड़ने से रोकने के लिए सूक्ष्म बॉल बेयरिंग के रूप में भी कार्य कर सकते हैं। बड़ा सवाल यह है कि कौन सा छोटा सहायक प्लास्टिक कचरे को एक सुपर-ईंधन में बदलने के लिए सबसे अच्छा काम करता है?
यह शोध पत्र इसी प्रश्न की गहराई में जाता है और तीन विशिष्ट प्रकार के नैनोपार्टिकल सहायकों का परीक्षण करता है: मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO), रूथेनियम ऑक्साइड (RuO2), और लैंथेनम ऑक्साइड (La2O3)। शोधकर्ताओं ने इन नैनोपार्टिकल्स को 20% प्लास्टिक तेल और 80% नियमित डीजल के मिश्रण (जिसे WPO20 कहा जाता है) में मिलाया और यह देखने के लिए इसे एक डीजल इंजन में चलाया कि वे कैसा प्रदर्शन करते हैं। उन्होंने यह भी परीक्षण किया कि ये ईंधन धातु के हिस्सों को कितनी अच्छी तरह लुब्रिकेट करते हैं, इसके लिए उन्होंने एक विशेष मशीन का उपयोग किया जो धातु की गेंदों को आपस में रगड़ती है, जो इंजन के भीतर के घर्षण का अनुकरण करती है।
परिणाम काफी रोमांचक थे, विशेष रूप से मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO) के लिए। जब उन्होंने प्लास्टिक तेल के मिश्रण में केवल 50 पार्ट्स प्रति मिलियन (एक बहुत छोटी मात्रा, जैसे स्विमिंग पूल में नमक की एक चुटकी) MgO नैनोपार्टिकल्स मिलाए, तो इंजन काफी बेहतर तरीके से चला। ईंधन दक्षता में सुधार हुआ, जिसका अर्थ है कि इंजन ने ईंधन की समान मात्रा से अधिक शक्ति प्राप्त की। विशेष रूप से, फुल लोड पर, MgO मिश्रण का उपयोग करने वाला इंजन सादे प्लास्टिक तेल मिश्रण की तुलना में 3.53% अधिक कुशल था, और इसने समान काम करने के लिए 15.5% कम ईंधन का उपयोग किया।
इंजन का "निकास" (exhaust) भी बहुत स्वच्छ हो गया। MgO मिश्रण ने कार्बन मोनोऑक्साइड (एक जहरीली गैस) को लगभग 21% और अनबर्न हाइड्रोकार्बन को लगभग 28% तक कम कर दिया, जो सादे प्लास्टिक तेल की तुलना में था। इसने काले धुएं को भी लगभग 14% कम कर दिया। हालाँकि, इसमें एक छोटा सा समझौता भी था: नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन (धुंध पैदा करने वाली गैस का एक प्रकार) लगभग 7% बढ़ गया। लेखक बताते हैं कि ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि ईंधन अधिक गर्म और पूर्ण रूप से जला, जो दक्षता के लिए तो अच्छा है लेकिन स्वाभाविक रूप से इस विशिष्ट गैस को थोड़ा अधिक पैदा करता है।
लेकिन असली जादू तब हुआ जब उन्होंने देखा कि इस ईंधन ने इंजन के अंदरूनी हिस्सों के साथ कैसा व्यवहार किया। एक "फोर-बॉल ट्रिबोमीटर" का उपयोग करते हुए—एक ऐसी मशीन जो तेल के कप में धातु की गेंदों को घुमाती है ताकि घर्षण को मापा जा सके—उन्होंने पाया कि MgO मिश्रण सबसे सुचारू सवारी वाला था। इसने धातु के हिस्सों के बीच घर्षण को 12.1% कम कर दिया और घिसाव (धातु की गेंदों पर छोड़े गए निशानों का आकार) को सादे प्लास्टिक तेल की तुलना में 22.9% कम कर दिया। जब उन्होंने माइक्रोस्कोप के नीचे धातु की गेंदों को देखा, तो MgO ईंधन द्वारा लुब्रिकेट की गई गेंदों की सतह बहुत चिकनी थी और उनमें खरोंच या खांचे बहुत कम थे। यह ऐसा था जैसे MgO नैनोपार्टिकल्स ने धातु पर एक सुरक्षात्मक, फिसलन भरी ढाल बना दी हो, जिससे उसे खरोंच लगने से रोका जा सके।
अंत में, अध्ययन सुझाव देता है कि जबकि तीनों नैनोपार्टिकल्स ने मदद की, लेकिन मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO) स्पष्ट विजेता था। इसने बिखरे हुए, चिपचिपे प्लास्टिक तेल को एक ऐसे ईंधन में बदल दिया जो स्वच्छ रूप से जलता है, अधिक कुशलता से चलता है, और अन्य की तुलना में इंजन को बेहतर तरीके से सुरक्षित रखता है। यह एक आशाजनक भविष्य की ओर इशारा करता है जहाँ हम संभावित रूप से अपने प्लास्टिक कचरे को एक उच्च-गुणवत्ता वाले, इंजन-अनुकूल ईंधन में बदल सकते हैं जो हमारे मशीनों को सुचारू रूप से चलाने के साथ-साथ हमारे ग्रह को भी साफ रखने में मदद करेगा।
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