কাঠকয়লার নতুন দিগন্ত: ইস্পাতের সমতুল্য যান্ত্রিক গুণসম্পন্ন উপাদান

বস্তু বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে এক যুগান্তকারী অগ্রগতি সাধিত হয়েছে, যেখানে ঐতিহ্যগতভাবে পরিবেশগত উপাদান হিসেবে পরিচিত কাঠকয়লা (biochar) এখন কাঠামোগত প্রয়োগের জন্য মাইল্ড স্টিলের (mild steel) সমতুল্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করছে। ইউনিভার্সিটি অফ টরন্টো-এর গবেষক দল এই আবিষ্কারের মাধ্যমে জৈববস্তু (biomass) থেকে উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন উপাদান তৈরির পথ প্রশস্ত করেছেন, যা স্থায়িত্ব এবং উপকরণ বিজ্ঞানের মধ্যেকার ব্যবধান ঘুচিয়ে দিয়েছে।

অধ্যাপক চার্লস কিউ. জিয়া-এর নেতৃত্বে পরিচালিত এই গবেষণাটি ২০২৫ সালের ২১শে অক্টোবর 'বায়োচার এক্স' (Biochar X) নামক জার্নালে প্রকাশিত হয়। গবেষকরা ম্যাপেল, পাইন, বাঁশ এবং আফ্রিকান আয়রনউড সহ মোট সাত প্রজাতির কাঠ থেকে প্রাপ্ত কাঠকয়লা বিশ্লেষণ করেন। এই কাঠকয়লাগুলি ৬০০ থেকে ১,০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার মধ্যে অক্সিজেনবিহীন পরিবেশে প্রক্রিয়াকরণ করা হয়। গুরুত্বপূর্ণ তথ্য অনুযায়ী, আফ্রিকান আয়রনউড থেকে প্রাপ্ত কাঠকয়লার অক্ষীয় কাঠিন্য (axial hardness) ২.২৫ গিগাপাস্কাল-এ পৌঁছেছে, যা সাধারণ ইস্পাতের কাঠিন্যের সঙ্গে তুলনীয়।

গবেষণায় আরও দেখা যায় যে হেমলক কাঠকয়লার ক্ষেত্রে চরম অসমসত্ত্বতা (extreme anisotropy) বিদ্যমান, যেখানে এর অক্ষীয় কাঠিন্য পার্শ্বীয় কাঠিন্যের (transverse hardness) চেয়ে ২৮.৫ গুণ বেশি ছিল। উন্নত কৌশল প্রয়োগে গবেষকরা নিশ্চিত হয়েছেন যে এই উল্লেখযোগ্য দিকনির্দেশনামূলক পার্থক্যটি কার্বন উপাদানের কারণে নয়, বরং কাঠের স্তরযুক্ত ছিদ্র নেটওয়ার্কের (hierarchical pore network) কারণে সৃষ্টি হয়েছে। এই বিষয়টি ইঙ্গিত দেয় যে কাঠামোগত নকশা তৈরির জন্য প্রকৃতির নিজস্ব বিন্যাসকে কাজে লাগানো সম্ভব।

এই গবেষণায় অধ্যাপক চার্লস কিউ. জিয়া ছাড়াও কিউয়ি ওয়াং, ইয়াটিং জি, মোহনা এম. শ্রীধরন, লিঝং ল্যাং, ইউ ঝোউ এবং ডোনাল্ড ডব্লিউ. কার্ক জড়িত ছিলেন। ইউনিভার্সিটি অফ টরন্টো-এর এই দলটি প্রমাণ করেছে যে কাঠকয়লা এখন কেবল মাটির উর্বরতা বৃদ্ধি বা দূষণমুক্তির উপাদান নয়, বরং এটি উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ইলেক্ট্রোড, হালকা ওজনের যৌগিক পদার্থ এবং প্রবাহ-নির্দেশক ফিল্টারের জন্য একটি কাঠামোগত উপাদান হতে পারে।

অতিরিক্ত অনুসন্ধানে জানা যায় যে, কাঠকয়লার কাঠিন্যের সঙ্গে এর স্থূল ঘনত্ব (bulk density) এবং কার্বন ঘনত্বের সরাসরি সম্পর্ক রয়েছে; যে কাঠকয়লা যত বেশি ঘন এবং কার্বন সমৃদ্ধ, তা তত বেশি প্রতিরোধ ক্ষমতা দেখায়। এই গবেষণাটি কাঠকয়লা দিয়ে নির্মাণ সামগ্রী, বিশেষত কংক্রিট এবং অ্যাসফল্ট উৎপাদনে এর ব্যবহারকে জনপ্রিয় করে তুলছে, যেখানে ১-৩% কাঠকয়লা সংযোজন পরিবেশগতভাবে উপকারী বিকল্প হতে পারে। এই কাঠামোবদ্ধ জ্ঞান শিল্পক্ষেত্রে সুনির্দিষ্ট যান্ত্রিক আচরণ সহ একক কাঠকয়লা নকশার প্রথম পরিমাণগত কাঠামো প্রদান করেছে।