लकड़ी से बने बायोचार में इस्पात के बराबर यांत्रिक क्षमता: सामग्री विज्ञान में नए युग का सूत्रपात

टोरंटो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रगति की है, जिसमें उन्होंने प्रदर्शित किया है कि बायोचार, जिसे बिना ऑक्सीजन के बायोमास को गर्म करके बनाया जाता है, अब सामान्य माइल्ड स्टील के बराबर यांत्रिक गुण प्राप्त कर सकता है। यह खोज बायोचार की पारंपरिक भूमिका को, जो मुख्य रूप से पर्यावरणीय सुधार सामग्री तक सीमित थी, एक बहुमुखी इंजीनियरिंग घटक के रूप में बदल देती है। यह महत्वपूर्ण अध्ययन 21 अक्टूबर, 2025 को प्रतिष्ठित पत्रिका 'बायोचार एक्स' में प्रकाशित हुआ था।

प्रोफेसर चार्ल्स क्यू. जिया के नेतृत्व में ग्रीन टेक्नोलॉजी लेबोरेटरी की टीम ने इस शोध को अंजाम दिया। इस दल में प्रोफेसर जिया के साथ किनयी वांग, याटिंग जी, मोहन एम. श्रीधरन, लिझोंग लैंग, यू ज़ोउ और डोनाल्ड डब्ल्यू. किर्क भी शामिल थे। शोधकर्ताओं ने मेपल, पाइन, बांस और अफ्रीकी आयरनवुड सहित सात विभिन्न प्रकार की लकड़ियों से प्राप्त बायोचार का विश्लेषण किया, जिन्हें 600 से 1,000 डिग्री सेल्सियस के बीच गर्म किया गया था। अध्ययन के मुख्य निष्कर्षों में यह सामने आया कि अफ्रीकी आयरनवुड बायोचार ने 2.25 गीगापास्कल की अक्षीय कठोरता हासिल की, जो सीधे तौर पर माइल्ड स्टील की कठोरता के बराबर है। यह दर्शाता है कि उचित प्रसंस्करण के माध्यम से, यह कार्बन-समृद्ध पदार्थ संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो सकता है।

इसके अतिरिक्त, हेमलॉक बायोचार में अत्यधिक विषमदैशिकता पाई गई, जहाँ इसकी अक्षीय कठोरता इसकी अनुप्रस्थ कठोरता से 28.5 गुना अधिक थी। उन्नत तकनीकों के उपयोग से यह पता चला कि यह दिशात्मक अंतर कार्बन सामग्री के कारण नहीं, बल्कि लकड़ी के पदानुक्रमित छिद्र नेटवर्क के कारण उत्पन्न होता है। यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि प्रकृति की संरचनाओं का उपयोग करके टिकाऊ समाधानों का निर्माण कैसे किया जा सकता है, ठीक उसी तरह जैसे लकड़ी के रेशे उसकी शक्ति को निर्धारित करते हैं, वैसे ही बायोचार की आंतरिक वास्तुकला उसके स्थायित्व को नियंत्रित करती है।

प्रोफेसर जिया ने इस बात पर जोर दिया कि बायोचार अब केवल एक पर्यावरणीय सामग्री नहीं, बल्कि एक संरचनात्मक सामग्री है, और उन्होंने उच्च-शक्ति वाले इलेक्ट्रोड, हल्के कंपोजिट और प्रवाह-दिशात्मक फिल्टर जैसे क्षेत्रों में इसकी क्षमता को रेखांकित किया। यह अध्ययन पहली बार एक मात्रात्मक ढाँचा प्रदान करता है जिसके माध्यम से पूर्वनिर्धारित यांत्रिक व्यवहार वाले अखंड बायोचार को डिज़ाइन किया जा सकता है। यह नवाचार टिकाऊ इंजीनियरिंग के लिए एक नया आधार तैयार करता है। यह भी पाया गया कि बायोचार का उपयोग कंक्रीट में एक टिकाऊ योजक के रूप में किया जा सकता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित और संग्रहीत करने की क्षमता रखता है, जिससे निर्माण क्षेत्र के कार्बन पदचिह्न को कम करने में मदद मिलती है।