या ब्लॉग पोस्टमध्ये, आपण तेल आणि बायोमासच्या पर्यावरणीय परिणामांची तुलना करू आणि कार्बन-तटस्थ आणि शाश्वत ऊर्जा स्रोत म्हणून बायोमासची क्षमता एक्सप्लोर करू.
तुम्ही जे करत आहात ते थांबवा आणि आजूबाजूला पहा. तुमच्या सभोवतालच्या असंख्य वस्तूंपैकी किती पेट्रोकेमिकल उत्पादने नाहीत? तुम्ही घालता ते कपडे, लॅपटॉपचे घटक, प्रिंटर शाई - बहुतेक वस्तू एकतर स्वतः पेट्रोकेमिकल उत्पादने आहेत किंवा त्यांच्याशिवाय योग्यरित्या कार्य करू शकत नाहीत. आधुनिक समाज पूर्णपणे तेलावर चालतो असे म्हणणे अतिशयोक्ती नाही. आपण दररोज वापरत असलेली बहुतेक उत्पादने पेट्रोकेमिकल्सवर अवलंबून असतात, ज्यामुळे आपल्या जीवनावर आणि संपूर्ण अर्थव्यवस्थेवर लक्षणीय परिणाम होतो.
इंधन क्षेत्रात तेलावरील हे अवलंबित्व आणखी वाढते. तेलाचा वापर केवळ वाहतुकीसाठीच नाही तर वीज निर्मितीसाठी प्राथमिक कच्चा माल म्हणून देखील केला जातो. तथापि, इंधन म्हणून वापरल्यास पेट्रोलियम अनेक समस्या निर्माण करते. एक प्रमुख समस्या अशी आहे की त्याच्या ज्वलनामुळे कार्बन डायऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड, नायट्रोजन ऑक्साइड, सल्फर ऑक्साइड आणि हायड्रोकार्बन सारखे पदार्थ तयार होतात, जे जागतिक तापमानवाढीला कारणीभूत ठरतात आणि वायू प्रदूषणास कारणीभूत ठरतात. या समस्या केवळ पर्यावरणीय चिंतांपलीकडे जातात, ज्यामुळे मानवी अस्तित्वाला थेट धोका निर्माण होतो. या पलीकडे, पर्यावरणीय प्रदूषणाशी संबंधित इतर अनेक समस्या अस्तित्वात आहेत. शिवाय, पेट्रोलियम हा एक मर्यादित संसाधन आहे जो कालांतराने कमी होईल हा मूळ मुद्दा देखील अस्तित्वात आहे. म्हणून, पेट्रोलियमची जागा घेऊ शकतील आणि पर्यावरण प्रदूषित करणार नाहीत अशी संसाधने शोधण्याची आवश्यकता आपल्याला वाटते. तर, पेट्रोलियमची जागा कोणती संसाधने घेऊ शकतात?
एक व्यवहार्य पर्याय म्हणून उदयास येणारा एक पर्याय म्हणजे बायोमास. बायोमास हे पेट्रोलियमची जागा घेणारे एक साधन आहे आणि सध्या ते प्रामुख्याने वाहतूक इंधन म्हणून वापरले जाते. बायोमास ऊर्जेला कार्बन-तटस्थ ऊर्जा स्रोत म्हणून ओळखले जाते कारण ते वनस्पतींच्या वाढीदरम्यान शोषलेले कार्बन डायऑक्साइड वातावरणात परत करते, कार्बन चक्र पूर्ण करते. याचा अर्थ असा की हा एक ऊर्जा स्रोत आहे जो वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइडची पातळी वाढवत नाही, ज्यामुळे सध्याच्या ऊर्जा संकट आणि पर्यावरणीय समस्यांना तोंड देण्यासाठी तो एक उल्लेखनीय पर्याय बनतो.
बायोइथेनॉल हा बायोमास ऊर्जेचा एक प्रकार आहे, जो वाहतूक जैवइंधनाच्या 80% भागासाठी वापरला जातो. जगभरातील अनेक देशांनी लागू केलेल्या रिन्यूएबल फ्युएल स्टँडर्ड (RFS) मुळे त्याची महत्त्व वाढत आहे, ज्यामध्ये वाहतूक इंधनांमध्ये 10% पर्यंत बायोइथेनॉल मिसळणे अनिवार्य आहे. हे बायोइथेनॉल जीवाश्म इंधनांची जागा घेण्याची शक्यता उघडते, पर्यावरण संरक्षण आणि शाश्वत ऊर्जा धोरणाचा एक महत्त्वाचा आधारस्तंभ म्हणून स्वतःला स्थापित करते.
बायोइथेनॉल तीन मुख्य प्रकारच्या फीडस्टॉकपासून तयार केले जाते: साखर-आधारित, स्टार्च-आधारित आणि लिग्नोसेल्युलोसिक. फीडस्टॉकवर अवलंबून अतिरिक्त उत्पादन प्रक्रिया आवश्यक असतात. प्रथम, साखर-आधारित फीडस्टॉक, जसे की ऊस आणि साखर बीट, किण्वन आणि शुद्धीकरण प्रक्रिया पार पाडल्यानंतर इंधन अल्कोहोल म्हणून वापरले जाऊ शकतात. किण्वनमध्ये सूक्ष्मजीवांचा वापर करून फीडस्टॉकमधून काढलेल्या साखरेला इथेनॉल तयार करण्यासाठी आंबवले जाते. शुद्धीकरण म्हणजे उच्च-सांद्रता अल्कोहोल तयार करण्यासाठी इथेनॉल-पाण्याच्या द्रावणातून पाण्याचे बाष्पीभवन करण्याची प्रक्रिया. या दोन्ही प्रक्रिया तुलनेने सोप्या आहेत, ज्यामुळे साखर-आधारित फीडस्टॉकमधून इथेनॉल उत्पादन कार्यक्षम आणि किफायतशीर बनते.
कॉर्न आणि गहू यासारख्या स्टार्च-आधारित फीडस्टॉकसाठी, साखर-आधारित फीडस्टॉकसाठी वापरल्या जाणाऱ्या उत्पादन प्रक्रियेत सॅकॅरिफिकेशन स्टेप जोडला जातो. हे स्टेप आवश्यक आहे कारण, साखर-आधारित फीडस्टॉकच्या विपरीत जिथे मुख्य घटक साखर असतो, स्टार्च-आधारित फीडस्टॉकचा मुख्य घटक स्टार्च असतो. स्टार्चचे रेणू सूक्ष्मजीवांसाठी थेट सेवन करण्यासाठी खूप मोठे असतात, ज्यामुळे त्यांचे लहान ग्लुकोज रेणूंमध्ये रूपांतरण आवश्यक असते. ही सॅकॅरिफिकेशन प्रक्रिया एन्झाईम्सद्वारे उत्प्रेरित होते, प्रामुख्याने अमायलेस. एकदा सॅकॅरिफिकेशन एंझाइम स्टार्चला ग्लुकोजमध्ये हायड्रोलायझ करते, की बायोइथेनॉल नंतर किण्वन आणि शुद्धीकरण प्रक्रियेद्वारे तयार केले जाते, जे साखर-आधारित फीडस्टॉकसाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रक्रियेप्रमाणेच असते. ही प्रक्रिया साखर-आधारित फीडस्टॉकपेक्षा थोडी अधिक जटिल आहे परंतु व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य राहते.
तांदळाच्या पेंढ्या किंवा चांदीच्या गवतासारख्या लिग्नोसेल्युलोसिक फीडस्टॉकना स्टार्च-आधारित प्रक्रियेतून जाण्यापूर्वी अतिरिक्त प्रीट्रीटमेंट चरण आवश्यक असते. लिग्नोसेल्युलोसिक फीडस्टॉक प्रामुख्याने सेल्युलोजपासून बनलेले असतात, ज्याची आण्विक रचना खूप मोठी असते आणि केवळ सॅकॅरिफिकेशनद्वारे ते तोडता येत नाही. त्यामध्ये लिग्निन देखील असते, एक अघुलनशील, रेफ्रेक्ट्री पॉलिमर जो पॉलिसेकेराइड ब्रेकडाउनला अडथळा आणतो आणि सूक्ष्मजीव क्रियाकलाप पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ कमी करतो. म्हणून, प्रीट्रीटमेंट आणि सॅकॅरिफिकेशन दोन्ही प्रक्रिया आवश्यक असतात. प्रीट्रीटमेंट दरम्यान, उच्च तापमानात आम्ल किंवा बेस ट्रीटमेंटद्वारे आण्विक रचना सैल केली जाते. त्यानंतर, सेल्युलेझ आणि झायलेनेज सारख्या एंजाइम वापरून साखरेचे विघटन केले जाते. नंतर बायोइथेनॉल किण्वन आणि शुद्धीकरण प्रक्रियेद्वारे तयार केले जाते. ही प्रक्रिया इतर फीडस्टॉकपेक्षा अधिक जटिल आणि महाग आहे, ज्यामुळे सध्या व्यापारीकरण आव्हानात्मक बनते.
आपण आता बायोइथेनॉल उत्पादन प्रक्रियेचा आढावा घेतला आहे. आधी सांगितल्याप्रमाणे, ही प्रक्रिया अधिकाधिक गुंतागुंतीची होत जाते आणि साखरेवर आधारित स्टार्च-आधारित फीडस्टॉकपासून लिग्नोसेल्युलोसिक फीडस्टॉककडे जाताना अतिरिक्त पावले उचलावी लागतात. याचा अर्थ प्रक्रिया खर्च जास्त असतो आणि आर्थिक व्यवहार्यता लक्षात घेता, लिग्नोसेल्युलोसिक फीडस्टॉक प्रक्रियेला अजूनही व्यावसायिकीकरणासाठी आव्हानांचा सामना करावा लागतो. तथापि, साखरेवर आधारित आणि स्टार्च-आधारित फीडस्टॉकमध्ये मर्यादा आहेत कारण ते अन्न पिकांचा कच्चा माल म्हणून वापर करतात, ज्यामुळे ते महाग आणि आर्थिकदृष्ट्या अव्यवहार्य बनतात. परिणामी, लिग्नोसेल्युलोसिक प्रक्रियेचा खर्च कमी करण्यासाठी तांत्रिक विकास सुरू आहे आणि सीवेडचा फीडस्टॉक म्हणून वापर करण्याच्या तंत्रे देखील विकसित केली जात आहेत, ज्यामुळे कच्च्या मालाचा खर्च लक्षणीयरीत्या कमी होतो.
बायोमास तंत्रज्ञानाला अजूनही तांत्रिक आव्हानांचा सामना करावा लागतो आणि पेट्रोलियमसारख्या जीवाश्म इंधनांपेक्षा ते महाग असल्याने त्याचा तोटा आहे. तथापि, तेलाचे साठे वाढत्या प्रमाणात कमी होत असताना, मर्यादित संसाधन असलेल्या पेट्रोलियमची जागा घेण्याची क्षमता बायोमासमध्ये आहे. शिवाय, जीवाश्म इंधनांपेक्षा वेगळे, ते एक अक्षय इंधन आहे ज्यामध्ये पर्यावरणीय प्रदूषणाची चिंता कमी आहे, ज्यामुळे ते भविष्यासाठी एक महत्त्वाचा मुद्दा बनते. शाश्वत ऊर्जा पुरवठ्यासाठी बायोमाससारख्या पर्यायी ऊर्जा संसाधनांचा विकास आणि वापर आवश्यक आहे, जो भविष्यातील पिढ्यांच्या अस्तित्वाशी जवळून जोडलेला आहे. यासोबतच, ऊर्जा कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी आणि पर्यावरणीय प्रभाव कमी करण्यासाठी धोरणे आणि तांत्रिक आधार देखील अत्यंत आवश्यक आहेत.
