कम लागत वाला, कार्बन-तटस्थ जैव ईंधन अंततः संभव है

 पौधों को ईंधन में परिवर्तित करने की प्रक्रिया में, प्रारंभिक चरण - पौधों की सामग्री को विघटित करना - ने लगातार सबसे बड़ी चुनौती पेश की है। हाल के शोध से पता चलता है कि प्रीट्रीटमेंट चरण के दौरान आसानी से नवीकरणीय रसायन को शामिल करने से अंततः उन्नत जैव ईंधन का उत्पादन आर्थिक रूप से व्यवहार्य और कार्बन तटस्थ हो सकता है।

पेट्रोलियम के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए जैव ईंधन के लिए, बायोरिफाइनरी संचालन को लिग्निन के बेहतर उपयोग के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। लिग्निन पौधों की कोशिका भित्ति के मुख्य घटकों में से एक है। यह पौधों को माइक्रोबियल हमलों से अधिक संरचनात्मक अखंडता और लचीलापन प्रदान करता है। हालाँकि, लिग्निन के ये प्राकृतिक गुण पौधे के पदार्थ, जिसे बायोमास भी कहा जाता है, से निकालना और उपयोग करना मुश्किल बनाते हैं।

 

यूसी रिवरसाइड एसोसिएट रिसर्च प्रोफेसर चार्ल्स कै ने कहा, "लिग्निन का उपयोग बायोमास से जो आप चाहते हैं उसे सबसे किफायती और पर्यावरण के अनुकूल तरीके से बनाने का प्रवेश द्वार है।" "ऐसी प्रक्रिया को डिज़ाइन करना जो बायोमास में पाए जाने वाले लिग्निन और शर्करा दोनों का बेहतर उपयोग कर सके, इस क्षेत्र में सबसे रोमांचक तकनीकी चुनौतियों में से एक है।"

 

लिग्निन बाधा को दूर करने के लिए, काई ने सीईएलएफ का आविष्कार किया, जो सह-विलायक संवर्धित लिग्नोसेल्यूलोसिक फ्रैक्शनेशन के लिए है। यह एक नवीन बायोमास प्रीट्रीटमेंट तकनीक है।

“सीईएलएफ बायोमास प्रीट्रीटमेंट के दौरान पानी और पतला एसिड के पूरक के लिए टेट्राहाइड्रोफ्यूरान या टीएचएफ का उपयोग करता है। यह समग्र दक्षता में सुधार करता है और लिग्निन निष्कर्षण क्षमताओं को जोड़ता है, ”कै ने कहा। "सबसे अच्छी बात यह है कि THF स्वयं बायोमास शर्करा से बनाया जा सकता है।"

 

सीईएलएफ के आर्थिक और पर्यावरणीय लाभ

 

एक ऐतिहासिक ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान पेपर में सीईएलएफ बायोरिफाइनरी द्वारा पेट्रोलियम-आधारित ईंधन और पहले की जैव ईंधन उत्पादन विधियों दोनों पर आर्थिक और पर्यावरणीय लाभ प्रदान करने की डिग्री का विवरण दिया गया है।

 

यह पेपर यूसीआर में कै की शोध टीम, ओक रिज नेशनल लेबोरेटरीज द्वारा प्रबंधित सेंटर फॉर बायोएनेर्जी इनोवेशन और नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी के बीच एक सहयोग है, जिसमें अमेरिकी ऊर्जा विभाग के विज्ञान कार्यालय द्वारा वित्त पोषण प्रदान किया जाता है। इसमें, शोधकर्ता दो मुख्य चर पर विचार करते हैं: किस प्रकार का बायोमास सबसे आदर्श है और लिग्निन को निकालने के बाद उसके साथ क्या करना है।

 

यूसी रिवरसाइड एसोसिएट रिसर्च प्रोफेसर चार्ल्स कै, जिन्होंने सीईएलएफ का आविष्कार किया, एक बायोमास प्रीट्रीटमेंट तकनीक जो अगली पीढ़ी के जैव ईंधन को पेट्रोलियम के साथ प्रतिस्पर्धी बना सकती है। श्रेय: स्टेन लिम/यूसीआर

 

पहली पीढ़ी के जैव ईंधन परिचालन में कच्चे माल या फीडस्टॉक के रूप में मक्का, सोया और गन्ना जैसी खाद्य फसलों का उपयोग किया जाता है। चूँकि ये फीडस्टॉक भूमि और पानी को खाद्य उत्पादन से दूर कर देते हैं, इसलिए जैव ईंधन के लिए इनका उपयोग करना आदर्श नहीं है।

 

दूसरी पीढ़ी के संचालन में फीडस्टॉक के रूप में गैर-खाद्य पौधों के बायोमास का उपयोग किया जाता है। बायोमास फीडस्टॉक्स के उदाहरण में मिलिंग परिचालन से लकड़ी के अवशेष, गन्ना खोई, या मकई स्टोवर शामिल हैं, जो सभी वानिकी और कृषि कार्यों के प्रचुर मात्रा में कम लागत वाले उपोत्पाद हैं।

ऊर्जा विभाग के अनुसार, अकेले अमेरिका में जैव ईंधन और जैव उत्पादों के निर्माण के लिए प्रति वर्ष एक अरब टन तक बायोमास उपलब्ध कराया जा सकता है, जो हमारी पेट्रोलियम खपत का 30% विस्थापित करने में सक्षम है और साथ ही नई घरेलू नौकरियाँ भी पैदा कर सकता है।

इष्टतम फीडस्टॉक्स का चयन करना और आर्थिक लाभ प्राप्त करना

 

क्योंकि सीईएलएफ बायोरिफाइनरी पहले की दूसरी पीढ़ी के तरीकों की तुलना में पौधों के मामले का पूरी तरह से उपयोग कर सकती है, शोधकर्ताओं ने पाया कि अधिक आर्थिक और पर्यावरणीय लाभ प्राप्त करने के लिए कम कार्बन-घने मकई स्टोवर की तुलना में दृढ़ लकड़ी चिनार जैसा भारी, सघन फीडस्टॉक बेहतर है।

 

सीईएलएफ बायोरिफाइनरी में चिनार का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि टिकाऊ विमानन ईंधन को गैसोलीन के समतुल्य $3.15 प्रति गैलन जितनी कम कीमत पर बनाया जा सकता है। अमेरिका में एक गैलन जेट ईंधन की वर्तमान औसत लागत $5.96 है।

 

अमेरिकी सरकार जैव ईंधन उत्पादन के लिए नवीकरणीय पहचान संख्या क्रेडिट के रूप में क्रेडिट जारी करती है, घरेलू जैव ईंधन उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए एक सब्सिडी। दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन के लिए जारी किए गए इन क्रेडिटों का स्तर, डी3 स्तर, आमतौर पर $1 प्रति गैलन या इससे अधिक पर कारोबार किया जाता है। प्रति क्रेडिट इस कीमत पर, पेपर दर्शाता है कि कोई भी ऑपरेशन से 20% से अधिक की वापसी की उम्मीद कर सकता है।

 

"चिनार जैसे अधिक कार्बन युक्त फीडस्टॉक के लिए थोड़ा अधिक खर्च करना अभी भी मकई स्टोवर जैसे सस्ते फीडस्टॉक की तुलना में अधिक आर्थिक लाभ देता है, क्योंकि आप इससे अधिक ईंधन और रसायन बना सकते हैं," कै ने कहा।

 

पेपर यह भी दर्शाता है कि कैसे लिग्निन का उपयोग कार्बन पदचिह्न को यथासंभव कम रखते हुए समग्र बायोरिफाइनरी अर्थशास्त्र में सकारात्मक योगदान दे सकता है। पुराने बायोरिफाइनरी मॉडल में, जहां बायोमास को पानी और एसिड में पकाया जाता है, लिग्निन अपने ताप मूल्य से अधिक के लिए ज्यादातर अनुपयोगी होता है।

 

"पुराने मॉडल इन बायोरिफाइनरियों के लिए गर्मी और ऊर्जा की पूर्ति के लिए लिग्निन को जलाने का चुनाव करेंगे क्योंकि वे ज्यादातर बायोमास में केवल शर्करा का लाभ उठा सकते हैं - एक महंगा प्रस्ताव जो तालिका से बहुत अधिक मूल्य छोड़ देता है," कै ने कहा।

 

बेहतर लिग्निन उपयोग के अलावा, सीईएलएफ बायोरिफाइनरी मॉडल नवीकरणीय रसायनों का उत्पादन करने का भी प्रस्ताव करता है। इन रसायनों का उपयोग बायोप्लास्टिक्स और खाद्य एवं पेय स्वाद बढ़ाने वाले यौगिकों के निर्माण खंडों के रूप में किया जा सकता है। ये रसायन पौधे के बायोमास में से कुछ कार्बन लेते हैं जो CO2 के रूप में वायुमंडल में वापस नहीं छोड़ा जायेगा |

 

“टीएचएफ जोड़ने से प्रीट्रीटमेंट की ऊर्जा लागत को कम करने में मदद मिलती है और लिग्निन को अलग करने में मदद मिलती है, इसलिए अब आपको इसे जलाना नहीं पड़ेगा। इसके अलावा, हम नवीकरणीय रसायन बना सकते हैं जो हमें लगभग शून्य ग्लोबल वार्मिंग क्षमता प्राप्त करने में मदद करते हैं, ”कै ने कहा। "मुझे लगता है कि यह सुई को जेन 2 जैव ईंधन से जेन 2+ की ओर ले जाता है।"

 

टीम की हालिया सफलताओं के आलोक में, ऊर्जा विभाग के बायोएनर्जी प्रौद्योगिकी कार्यालय ने यूसीआर में छोटे पैमाने के सीईएलएफ पायलट प्लांट के निर्माण के लिए शोधकर्ताओं को 2 मिलियन डॉलर का अनुदान दिया है। कै को उम्मीद है कि पायलट प्लांट के प्रदर्शन से प्रौद्योगिकी में बड़े पैमाने पर निवेश को बढ़ावा मिलेगा, क्योंकि जीवाश्म ईंधन से ऊर्जा का दोहन ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ाता है और ग्रह को नुकसान पहुंचाता है।

 

“मैंने यह काम एक दशक से भी पहले शुरू किया था क्योंकि मैं प्रभाव डालना चाहता था। मैं जीवाश्म ईंधन का एक व्यवहार्य विकल्प खोजना चाहता था और मैंने और मेरे सहयोगियों ने ऐसा किया है,'' कै ने कहा। "सीईएलएफ का उपयोग करके, हमने दिखाया है कि बायोमास और लिग्निन से लागत प्रभावी ईंधन बनाना संभव है और वातावरण में कार्बन उत्सर्जन के हमारे योगदान को रोकने में मदद करना संभव है।"