এমআইটি গবেষকদের আল্ট্রাসাউন্ড চালিত পদ্ধতিতে দ্রুত জল নিষ্কাশন পদ্ধতি

ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি (এমআইটি)-এর গবেষকরা এমন একটি আল্ট্রাসাউন্ড-ভিত্তিক ব্যবস্থা উদ্ভাবন করেছেন যা রেকর্ড সময়ে বাতাস থেকে পানীয় জল নিষ্কাশন করতে সক্ষম, এমনকি চরম শুষ্ক অঞ্চলেও। এই প্রযুক্তি বায়ুমণ্ডলীয় জল আহরণের (Atmospheric Water Harvesting - AWH) প্রচলিত পদ্ধতিগুলিতে একটি উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন এনেছে। প্রচলিত তাপ-ভিত্তিক বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ায় যেখানে জলীয় বাষ্প শোষক উপাদান থেকে বের হতে কয়েক ঘন্টা বা দিন সময় লাগত, সেখানে এই নতুন প্রযুক্তি মাত্র কয়েক মিনিটের মধ্যে সেই কাজটি সম্পন্ন করে, যা জল সংকটে থাকা জনগোষ্ঠীর জন্য একটি নতুন সম্ভাবনা তৈরি করেছে।

এই উদ্ভাবনী প্রযুক্তির নেতৃত্বে ছিলেন এমআইটি-এর মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের প্রিন্সিপাল রিসার্চ সায়েন্টিস্ট স্বেতলানা বোরিসকিনা, যিনি স্নাতক ছাত্র ইকরা ইফতেখার শুভোর সাথে কাজ করেছেন। তাঁরা বায়ুমণ্ডলীয় জল আহরণের মূল নীতির সঙ্গে একটি সম্পূর্ণ নতুন কৌশলকে একত্রিত করেছেন: শোষক উপাদানগুলিতে আটকে থাকা জলীয় বাষ্পকে দ্রুত মুক্ত করার জন্য আল্ট্রাসাউন্ড ব্যবহার করা। এই দলের গবেষণাটি ২০২২ সালের নভেম্বর মাসের ১৮ তারিখে মর্যাদাপূর্ণ নেচার কমিউনিকেশনস জার্নালে প্রকাশিত হয়। শুভো ব্যাখ্যা করেছেন যে আল্ট্রাসাউন্ডের মাধ্যমে জলের অণু এবং শোষক পৃষ্ঠের দুর্বল বন্ধনগুলিকে সুনির্দিষ্টভাবে ছিন্ন করা যায়, যা জলকে তরল ফোঁটা আকারে বেরিয়ে আসতে সাহায্য করে।

পরীক্ষামূলক যন্ত্রটিতে একটি সিরামিক অ্যাকচুয়েটর ব্যবহার করা হয়েছে যা বৈদ্যুতিক শক্তি সরবরাহ করা হলে অতিস্বনক কম্পাঙ্কে স্পন্দিত হয়। এই কম্পনের ফলে শোষক পৃষ্ঠের সাথে জলের দুর্বল বন্ধনগুলি দ্রুত ভেঙে যায়, যার ফলে জলের ফোঁটাগুলি আলাদা হয়ে একটি সংগ্রাহক পাত্রে প্রবাহিত হয়। গবেষকদের দাবি, এই প্রোটোটাইপটি ঐতিহ্যবাহী সৌর তাপ-ভিত্তিক বাষ্পীভবনের তুলনায় শোষিত জল মুক্ত করার ক্ষেত্রে প্রায় ৪৫ গুণ বেশি কার্যকর। এই পদ্ধতির মূল উপাদান হলো একটি ফ্ল্যাট সিরামিক রিং যা ভোল্টেজ প্রয়োগে স্পন্দিত হয় এবং এর চারপাশে ছোট ছোট নজলযুক্ত একটি বাইরের রিং থাকে, যার মাধ্যমে মুক্ত হওয়া জল সংগ্রহ করা হয়।

ঐতিহ্যবাহী AWH ব্যবস্থাগুলি সাধারণত শীতলীকরণ বা শোষক পদার্থের উপর নির্ভর করে, তবে জল নিষ্কাশনের জন্য সৌর শক্তির প্রয়োজন হয় এবং তা সময়সাপেক্ষ। এমআইটি-এর এই উদ্ভাবনে, জলকে আক্ষরিক অর্থে উপাদান থেকে 'ঝাঁকিয়ে' বের করা হয়, যা শোষণ-মুক্তি চক্রকে দ্রুততর করে এবং ডিভাইসের দৈনিক উৎপাদন বহুগুণ বাড়িয়ে তোলে। বিভিন্ন আর্দ্রতার চেম্বারে পরীক্ষা করে দেখা গেছে যে অতিস্বনক সক্রিয়করণের কয়েক মিনিটের মধ্যেই সম্পৃক্ত শোষক নমুনাগুলি সম্পূর্ণরূপে শুকিয়ে যায়। বোরিসকিনা উল্লেখ করেছেন যে এই পদ্ধতির সৌন্দর্য হলো এটি প্রায় যেকোনো বিদ্যমান শোষক উপাদানের সাথে যুক্ত করা যেতে পারে, যা সীমিত জলসম্পদযুক্ত অঞ্চলগুলির জন্য বিশাল সম্ভাবনা তৈরি করে।

এই পদ্ধতির একটি প্রধান সীমাবদ্ধতা হলো নিষ্ক্রিয় ব্যবস্থার বিপরীতে এর জন্য একটি শক্তির উৎসের প্রয়োজন হয় যা কেবল সূর্যের আলোর উপর নির্ভরশীল নয়। তবে, গবেষকরা, যার মধ্যে স্নাতক শিক্ষার্থী ইকরা ইফতেখার শুভোও রয়েছেন, এই ডিভাইসের সাথে একটি ছোট ফটোভোলটাইক কোষ (সৌর কোষ) সংযুক্ত করার পরামর্শ দিয়েছেন। এই সৌর কোষটি শক্তির উৎস হিসেবে কাজ করার পাশাপাশি শোষকটি সম্পৃক্ত হয়েছে কিনা তা সনাক্ত করার জন্য একটি সেন্সর হিসেবেও কাজ করতে পারে, যা চক্রটিকে স্বয়ংক্রিয় করতে সক্ষম। এই স্বয়ংক্রিয়তা দিনের বেলায় একাধিকবার জল সংগ্রহ এবং মুক্ত করার সুযোগ দেয়। এমআইটি এই প্রযুক্তিকে শুষ্ক অঞ্চলের পরিবারগুলির জন্য একটি সম্ভাব্য সমাধান হিসেবে দেখছে। একটি সম্ভাব্য নকশা হলো জানালার আকারের একটি কম্প্যাক্ট সিস্টেম, যা দিনে একাধিকবার জল সংগ্রহ করে মৌলিক চাহিদা পূরণের জন্য অবিচ্ছিন্ন সরবরাহ নিশ্চিত করতে পারে।

বোরিসকিনা জোর দিয়ে বলেছেন যে এই প্রযুক্তিটি মরুভূমি অঞ্চলের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উদ্ভাবন হতে পারে, যেখানে লবণাক্ত জলও সহজলভ্য নয়। শোষক-ভিত্তিক AWH ব্যবস্থাগুলি সাধারণত কম আর্দ্রতায়ও কার্যকর, যেমন MOF-303 নামক একটি উপাদান ১০% আপেক্ষিক আর্দ্রতায় (RH) প্রতি কিলোগ্রামে ০.৭ লিটার জল সংগ্রহ করতে পারে, যা প্রচলিত শীতলীকরণ-ভিত্তিক ব্যবস্থার চেয়ে শুষ্ক অঞ্চলের জন্য বেশি উপযোগী। এই নতুন আল্ট্রাসাউন্ড পদ্ধতিটি সেই শোষক-ভিত্তিক প্রযুক্তির নিষ্কাশন প্রক্রিয়াকে দ্রুততর করে তুলছে।