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बायोएनर्जी - क्या साफ ऊर्जा सच में पेड़ों पर उग सकती है?

जैव-ऊर्जा पौधों, शैवाल, खाने के कचरे, इस्तेमाल हुए खाने के तेल और गंदे पानी को बिजली और ईंधन में बदल सकती है। बायोगैस और बायोडीजल से लेकर टिकाऊ विमान ईंधन और कार्बन-नेगेटिव BECCS तक, यह जहाजरानी, विमानन, भारी परिवहन और बैकअप बिजली को डीकार्बनाइज़ करने में मदद कर सकती है। लेकिन जीवाश्म ईंधन की जगह जंगल जलाना इसका जवाब नहीं है। जैव-ऊर्जा तभी मदद करती है, जब वह टिकाऊ हो, उसका असर ध्यान से मापा जाए और वह सच में कार्बन तटस्थ हो - या कार्बन-नेगेटिव भी।

(चित्रित मार्गदर्शिका जल्द ही आ रही है)

प्रभावगतिलागतपरिपक्वताप्रकृति

2.6कुल मिलाकर

इस समाधान की रेटिंग कैसी है

  • प्रभाव2 / 5जहाँ विकल्प कम हैं वहाँ उपयोगी है, लेकिन असली कार्बन बचत को अक्सर बढ़ा-चढ़ाकर बताया जाता है।
  • गति3 / 5उद्योग जैव ईंधन अपनाने में काफी जल्दी बदलाव कर सकता है, लेकिन दोबारा उगता बायोमास अपेक्षाकृत धीरे-धीरे कार्बन अवशोषित करता है।
  • लागत2 / 5जैव कचरा सस्ता है, लेकिन जैव ईंधनों को आमतौर पर सब्सिडी चाहिए।
  • परिपक्वता4 / 5बायोमास जलाना पुरानी तकनीक है, लेकिन माइक्रोबियल फ्यूल सेल जैसे साफ विकल्प अभी शुरुआती दौर में हैं।
  • प्रकृति2 / 5जैवईंधन फसलें वनों की कटाई बढ़ा सकती हैं और जमीन के लिए खाने की फसलों से होड़ करती हैं, साथ ही इन्हें जलाने से हवा की गुणवत्ता खराब होती है।

प्रश्नोत्तरी

10 में से प्रश्न 1

रुडोल्फ डीज़ल का 1900 के दशक की शुरुआत वाला इंजन किससे चल सकता था?

स्कोर 0 / 10

प्रतिलिपि

इंसानों के लिए ऊर्जा ही सब कुछ है, और अभी वे इसका ज़्यादातर हिस्सा कोयला, तेल और गैस जलाकर पाते हैं [1,2,3]. दुर्भाग्य से ये जीवाश्म ईंधन वायुमंडल को भी प्रदूषित करते हैं, महासागरों को ज़हरीला बनाते हैं, और ग्रह को तपा देने का खतरा पैदा करते हैं [3,4].

लेकिन क्या हो अगर इसका कोई पर्यावरण के अनुकूल विकल्प हो? और क्या हो अगर वह विकल्प सचमुच पेड़ों पर उग सकता हो?

जैव ऊर्जा की दुनिया में आपका स्वागत है!

जब से पहले इंसानों ने आग को काबू में करना सीखा, वे जैव ऊर्जा बनाने के लिए लकड़ी जैसे बायोमास को जलाते आए हैं [5,6,7]. वे इससे खाना पकाते थे, घर गर्म रखते थे, और आम तौर पर शरारतें करने में इसका इस्तेमाल करते थे.

लेकिन फिर, औद्योगिक क्रांति के साथ, उन्होंने जीवाश्म ईंधन खोज लिए [8,9,10]. लकड़ी के मुकाबले कोयले, तेल और गैस में हर किलोग्राम में कहीं ज़्यादा ऊर्जा होती है [11,12,13], इसलिए वे आधुनिक मशीनें चलाने के लिए कहीं ज़्यादा सही थे.

फिर, 1900 के शुरुआती वर्षों में, जर्मन इंजीनियर रुडोल्फ डीज़ल ने मूंगफली के तेल से चल सकने वाला इंजन बनाया और साबित किया कि जैव ऊर्जा आधुनिक तकनीक को चला सकती है [14-18]. और भले ही मूंगफली से मिलने वाली ऊर्जा कभी लोकप्रिय नहीं हुई, जैव ऊर्जा में अब भी ऊर्जा बदलाव में अहम भूमिका निभाने और जलवायु संकट सुलझाने की क्षमता है [19-23].

लेकिन जब जैव ऊर्जा और जीवाश्म ईंधन दोनों ही कार्बन डाइऑक्साइड प्रदूषण पैदा करते हैं, तो आखिर जैव ऊर्जा पर्यावरण के लिए बेहतर क्यों है?

जीवाश्म ईंधन समुद्री जीवों और जंगलों जैसे प्राचीन जीवन के अवशेष हैं, जो लाखों सालों तक दबे और संकुचित रहे [24,25].

अगर इंसान उन्हें खोदकर निकालें और जलाएँ, तो वे प्राचीन कार्बन की भारी मात्रा छोड़ते हैं. पृथ्वी इस सारे अतिरिक्त कार्बन को अवशोषित नहीं कर सकती, इसलिए यह वायुमंडल में जमा होता जाता है और कार्बन चक्र असंतुलित हो जाता है [26,27,28], जिससे जीवाश्म ईंधन कार्बन पॉजिटिव बनते हैं - जो अच्छी बात नहीं है.

इसके उलट, बायोमास आज के पौधों से आता है जिन्होंने हाल ही में हवा से कार्बन अवशोषित किया है. जलने पर जो कार्बन वे छोड़ते हैं, उसे उनकी जगह लगाए गए पेड़ फिर से अवशोषित कर सकते हैं, और वह कार्बन प्राकृतिक कार्बन चक्र में वापस लौट आता है [29,30,31].

इससे जैव ऊर्जा सैद्धांतिक रूप से कार्बन तटस्थ बनती है, और ग्रह के लिए कहीं बेहतर होती है.

जीवाश्म ईंधन की तरह, जैव ऊर्जा भी तीन रूपों में आती है: ठोस, गैस और तरल. बिजलीघरों में कोयले की जगह लकड़ी के चिप्स या पेलेट इस्तेमाल किए जा सकते हैं [32,33,34], घरों में खाना पकाने और गर्मी के लिए जीवाश्म गैस की जगह बायोगैस इस्तेमाल हो सकती है [35-39], जबकि वाहनों में पेट्रोल और डीज़ल की जगह बायोएथेनॉल और बायोडीज़ल इस्तेमाल हो सकते हैं [40-43].

हालाँकि कारों और हल्के ट्रकों के लिए बैटरियाँ बेहतर विकल्प हैं [44,45,46], कई लंबी दूरी के वाहनों को बिजली से चलाना मुश्किल है. किसी कंटेनर जहाज़ को दूर के बंदरगाह तक पहुँचाने के लिए बैटरियों को उसकी माल रखने की क्षमता का बड़ा हिस्सा घेरना पड़ेगा [47,48,49]. और लंबी दूरी की उड़ान के लिए जरूरी बैटरियाँ विमान को उड़ान भरने के लिए बहुत भारी बना देंगी! [50-57]

यहीं जैव ईंधन जैसे हरित ईंधन सच में मदद कर सकते हैं. जैव ईंधन और ठोस बायोमास का एक और फायदा यह है कि उन्हें लंबे समय तक रखा जा सकता है [58-65], जिससे देशों को ऊर्जा सुरक्षा मिलती है और साल भर बिजली सुनिश्चित होती है [66,67,68]. हवा और सूरज पहले ही बिजली ग्रिड को सस्ती नवीकरणीय बिजली देते हैं [69,70,71] लेकिन ये रुक-रुककर मिलते हैं, इसलिए जब ये उपलब्ध न हों, तो जरूरत पूरी करने के लिए बायोमास जलाया जा सकता है [23].

कागज़ पर, यह कामयाबी का नुस्खा लगता है. तो फिर इंसान इसका ज़्यादा इस्तेमाल क्यों नहीं करते?

खैर, बायोमास पाने के लिए अक्सर पेड़ काटकर लकड़ी के चिप्स बनाने पड़ते हैं, और क्योंकि लकड़ी जितनी तेजी से उगती है उससे कहीं जल्दी जल जाती है, इसलिए उनकी जगह आप नए पेड़ लगा भी दें, तो भी कुछ घंटों में जले कार्बन को अवशोषित करने में दशकों लग सकते हैं [72-76].

जैव ईंधन भी शायद ज्यादा बेहतर न हों, क्योंकि इन्हें बनाने के लिए तेल पाम, सोयाबीन, गन्ना और मक्का जैसी फसलें उगाने हेतु अक्सर जंगल साफ किए जाते हैं [77,78,79]. दरअसल, जैव ईंधन के लिए जरूरी सोयाबीन और गन्ना उगाने के लिए ब्राज़ील में हजारों वर्ग किलोमीटर वर्षावन पहले ही साफ किए जा चुके हैं [80-85]. इस बीच, इंडोनेशिया और मलेशिया में बायोडीज़ल के लिए तेल पाम उगाने को पेड़ साफ किए गए हैं, जिससे आवासों का बड़े पैमाने पर नुकसान हुआ और स्थानीय प्रजातियों पर विलुप्त होने का खतरा आया [86-89].

और अगर मौजूदा खेती की जमीन ही इस्तेमाल की जाए, तब भी कीमतें बढ़ सकती हैं और खाद्य सुरक्षा को खतरा हो सकता है, जिसका नुकसान अक्सर समाज के सबसे गरीब लोगों को होता है [90-93].

इससे भी बुरा, इन फसलों को उगाने में मीठे पानी की भारी मात्रा खर्च होती है [94,95,96]. और इसमें होने वाली प्रोसेसिंग, ढुलाई और जमीन के इस्तेमाल में बदलाव इतना कार्बन पैदा कर सकते हैं कि जैव ऊर्जा कार्बन तटस्थ नहीं रहती [40,97,98,99].

दरअसल, जब आप सारे छिपे उत्सर्जन का हिसाब लगाएँ, तो जैव ईंधन कभी-कभी जीवाश्म ईंधन से भी पर्यावरण के लिए बदतर हो सकते हैं [23,100-102], और इन्हें बनाना कहीं ज्यादा महंगा भी होता है [103-106].

अचानक, मूंगफली से चलने वाले ग्रह का डीज़ल का सपना, खैर, थोड़ा पागलपन भरा लगता है!

लेकिन जैव ऊर्जा को अभी कूड़ेदान में मत डालिए, क्योंकि कई समाधान इसे नई जिंदगी दे सकते हैं. और मज़े की बात है कि पहला समाधान कचरे, या खास तौर पर जैव कचरे, का इस्तेमाल करता है.

देखिए, फसल के बचे हिस्से [107,108,109], आरा और कागज़ मिलों के उप-उत्पाद [110,111,112], और यहाँ तक कि खाने का कचरा या इस्तेमाल किया हुआ खाना पकाने का तेल [40,113-115] पहले से ही बायोमास पाने के लिए इस्तेमाल हो रहे हैं, बिना खास खेती की जमीन पर इसे उगाए या दुनिया के जंगल उजाड़े.

दरअसल, यूरोपीय एयरलाइंस पहले ही रिसाइकल की गई चर्बी और खाना पकाने के तेलों से बने नए टिकाऊ विमान ईंधनों की ओर जा रही हैं. मिलाकर, ये उनके टिकाऊ ईंधनों की नियोजित आपूर्ति का करीब 55% हैं [116,117].

आजमाया जा रहा एक और समाधान कार्बन कैप्चर और भंडारण के साथ जैव ऊर्जा या BECCS कहलाता है [118-121]. इसमें बायोमास जलाने से निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड को सोखने के लिए कार्बन कैप्चर तकनीक इस्तेमाल की जाती है और उसे भूमिगत गुफाओं या बंद पड़ी खदानों की सुरंगों में रखा जाता है.

और क्योंकि बायोमास का कार्बन हाल ही में वायुमंडल से निकाला गया था, उसे इस तरह जमा करने से जैव ऊर्जा कार्बन तटस्थ से कार्बन नेगेटिव बन जाती है, जो और भी बेहतर है. लेकिन सचमुच कारगर होने के लिए, बायोमास को फिर भी अच्छी तरह संभाले गए जंगलों जैसे टिकाऊ स्रोतों से आना होगा [119,121].

फिलहाल, कार्बन कैप्चर महंगा है [122,123,124] और इससे ग्रीनहाउस गैसें रिसने की बात भी सामने आई है [125-128]. इसलिए अगर इंसानों को BECCS को ऊर्जा बदलाव का सफल हिस्सा बनाना है, तो अभी कई चुनौतियाँ पार करनी हैं.

आजमाया जा रहा एक और तरीका सूक्ष्म शैवाल से जैव ईंधन बनाना है. इसे खेती की जमीन नहीं चाहिए. कोई भी जमीन चल जाएगी. और यह मक्का, गन्ने या तेल पाम जैसी पारंपरिक फसलों से प्रति हेक्टेयर ज्यादा जैव ईंधन बनाता है [129,130,131]. इससे भी बेहतर, दूसरे क्षेत्रों से जलवायु पर पड़ने वाला असर भी घटाने में मदद के लिए औद्योगिक CO2 उत्सर्जन शैवाल को दिया जा सकता है [132,133,134].

ऐसा ही एक विकल्प समुद्री शैवाल इस्तेमाल करना है [135,136,137], जिसे कीमती जमीन या मीठे पानी के भंडार इस्तेमाल किए बिना समुद्र में उगाया जा सकता है, और शोध से पता चला है कि समुद्री शैवाल उगाना समुद्री पारिस्थितिक तंत्रों की जैव विविधता को सहारा देने में भी मदद कर सकता है [138,139,140].

Microbial Fuel Cells (MFCs) जैसी प्रयोगात्मक तकनीकें भी उम्मीद जगाती हैं [141-144]. Hydrogen Fuel Cells की तरह, इनमें कुछ भी जलाने की जरूरत नहीं पड़ती. ये बैक्टीरिया की चयापचय गतिविधि के जरिए अपशिष्ट जल में मौजूद जैविक पदार्थ की रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदल देती हैं. ये साथ ही अपशिष्ट जल को साफ भी करती हैं, जिससे जल शोधन सस्ता हो जाता है [142,143]. पूरी तरह विकसित होने पर, ये इंसानों के ऊर्जा पाने के तरीके में क्रांति ला सकती हैं.

तो क्या जैव ऊर्जा सच में जलवायु संकट सुलझाने में मदद कर सकती है? खैर, सिर्फ बायोमास से दुनिया चलाना महंगा होगा और पर्यावरण की दृष्टि से टिकाऊ नहीं होगा.

जैव ऊर्जा का इस्तेमाल उन पर्यावरण को नुकसान पहुँचाने वाली प्रथाओं को छिपाने के लिए ग्रीनवॉशिंग में भी हो सकता है, जो वनों की कटाई और जलवायु परिवर्तन दोनों में योगदान देती हैं.

लेकिन अगर इसे पर्यावरण के अनुकूल तरीके से पाया जाए, और स्वतंत्र जांच में इसे सचमुच कार्बन तटस्थ या इससे भी बेहतर, कार्बन नेगेटिव मापा जाए, और इसका इस्तेमाल मुख्य रूप से उन्हीं जगहों पर हो जहाँ कोई बेहतर हरित विकल्प नहीं है (जैसे जहाज़रानी और विमानन में), तो इसे दूसरे हरित समाधानों के साथ इस्तेमाल करके ऊर्जा बदलाव का उपयोगी हिस्सा बनाया जा सकता है और सचमुच टिकाऊ, हरित भविष्य बनाने में मदद मिल सकती है.

विशेषज्ञ सलाहकार

हम इनका शुक्रिया अदा करना चाहते हैं

Dr. Ausilio Bauen

इंपीरियल कॉलेज लंदन

पर्यावरण नीति केंद्र

Dr. Robert Holland

साउथैम्पटन विश्वविद्यालय

सुपरजेन बायोएनर्जी हब

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समीक्षा, इतिहास और भविष्य

कार्बन चक्र और कार्बन तटस्थता

जैव ऊर्जा के रूप - बायोमास और लकड़ी के पेलेट्स

जैव ऊर्जा के रूप - बायोगैस

जैव ऊर्जा के रूप - जैव ईंधन

जैव ऊर्जा की समस्याएं - उत्सर्जन और वनों की कटाई

जैव ऊर्जा की समस्याएं - लागत

जैव ऊर्जा की समस्याएं - परिवहन में जैव ईंधन

जैव ऊर्जा समाधान - जैव अपशिष्ट और अपशिष्ट से ईंधन

जैव ऊर्जा समाधान - बीईसीसीएस

जैव ऊर्जा समाधान - शैवाल और समुद्री शैवाल

जैव ऊर्जा समाधान - सूक्ष्मजीव ईंधन कोशिकाएं

अतिरिक्त गहन संसाधन

संदर्भ

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  96. [96] जैव ईंधन और कृषि जल उपयोग पर असर: हरित ऊर्जा के नीले प्रभाव | Water Policy
  97. [97] बायोमास ईंधन मूल रूप से कार्बन तटस्थ क्यों नहीं हैं | Energies (देखें संदर्भ नोट्स*)
  98. [98] कार्बन तटस्थ नहीं: जैव ऊर्जा के लिए जलाए गए अवशेषों के शुद्ध उत्सर्जन असर का आकलन | Environmental Research Letters (देखें संदर्भ नोट्स*)
  99. [99] कार्बन तटस्थ को अलविदा: बायोमास पदचिह्नों को सही समझना | Environmental Impact Assessment Review (देखें संदर्भ नोट्स*)
  100. [100] Europe का नवीकरणीय ऊर्जा निर्देश वैश्विक वनों को नुकसान पहुंचाने को तैयार है | Nature Communications
  101. [101] क्या ऊर्जा के लिए लकड़ी जलाना जलवायु के लिए कोयले से भी बदतर है? | Carbon Brief
  102. [102] क्या जैव ऊर्जा कार्बन तटस्थ है? | Supergen Bioenergy
  103. [103] परिवहन जैव ईंधन - Renewables 2023 - विश्लेषण | IEA
  104. [104] जैव ईंधन, एक विकल्प जो अब भी बहुत महंगा है | Polytechnique Insights
  105. [105] ज़्यादातर मामलों में जैव ईंधन पेट्रोल और डीज़ल से दोगुने महंगे | European Federation for Transport & Environment
  106. [106] “उन्नत” जैव ईंधन लागत अनुमानों की तुलना: कम-कार्बन ईंधन नीतियां लागू होने के दौरान रुझान | Transportation Research Part D: Transport and Environment
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  109. [109] कृषि अवशेषों को जैव ऊर्जा के कच्चे माल के रूप में फिर से परिभाषित करना | Materials
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  111. [111] जैव ऊर्जा उत्पादन के लिए आरा मिल अवशेषों के संग्रह का अनुकूलन | Applied Energy
  112. [112] टिकाऊ हाइड्रोजन और जैव ईंधन उत्पादन के लिए नवीकरणीय कच्चे माल के रूप में पेपर मिल की कीचड़ का विश्लेषण | International Journal of Hydrogen Energy
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  114. [114] खाद्य कचरे से जैव ईंधन बनाने की तकनीक की समीक्षा | International Journal of Energy Research
  115. [115] बेकार खाना पकाने के तेल से बायोडीज़ल उत्पादन: विषम उत्प्रेरकों के इस्तेमाल की विस्तृत समीक्षा | Energy Nexus
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  117. [117] टिकाऊ विमानन ईंधन (SAF) क्या है और यह क्यों अहम है? | Air bp
  118. [118] कार्बन कैप्चर और भंडारण के साथ जैव ऊर्जा | क्रॉस-कटिंग तकनीकें और बुनियादी ढांचा | IEA (देखें संदर्भ नोट्स*)
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  120. [120] समयरेखा: BECCS जलवायु परिवर्तन की ‘रक्षक’ तकनीक कैसे बनी | Carbon Brief (Managing Climate Risk | Science का हवाला देता है) (देखें संदर्भ नोट्स*)
  121. [121] BECCS की तैनाती: हकीकत की जांच | Imperial College London (देखें संदर्भ नोट्स*)
  122. [122] क्या कार्बन कैप्चर बहुत महंगा है? - विश्लेषण | IEA
  123. [123] मुख्य बात: कार्बन कैप्चर और भंडारण की लागत लगातार ऊंची क्यों बनी हुई है | International Institute for Sustainable Development
  124. [124] ऊंची लागत, कम मुनाफा और भंडारण की चुनौतियां: क्या कार्बन कैप्चर एक वास्तविक जलवायु समाधान है? | Euronews
  125. [125] संग्रहित कार्बन रिसाव की लागत उठाना | Frontiers in Energy Research (देखें संदर्भ नोट्स*)
  126. [126] CO2 रिलीज़ फील्ड प्रयोगों से हमने CO2 रिसाव के बारे में क्या सीखा है, और भविष्य के लिए क्या कमियाँ हैं? | Earth-Science Reviews (देखें संदर्भ नोट्स*)
  127. [127] CO2 के भूवैज्ञानिक भंडारण की सुरक्षा और स्थायित्व | Global CCS Institute (देखें संदर्भ नोट्स*)
  128. [128] CO2 भंडारण स्थल के रिसाव जोखिम का आकलन: एक समीक्षा | Earth-Science Reviews (देखें संदर्भ नोट्स*)
  129. [129] शैवाल बायोडीज़ल के बड़े पैमाने पर उत्पादन की संभावनाएँ | Applied Sciences (देखें संदर्भ नोट्स*)
  130. [130] सूक्ष्मशैवाल से बायोडीज़ल | Biotechnology Advances (देखें संदर्भ नोट्स*)
  131. [131] औद्योगिक क्लस्टर के हिस्से के रूप में शैवाल-आधारित जैव ईंधन उत्पादन | Biomass and Bioenergy (देखें संदर्भ नोट्स*)
  132. [132] शैवाल द्वारा औद्योगिक CO2 कैप्चर: एक समीक्षा और हालिया प्रगति | Sustainability
  133. [133] CO2 कैप्चर और संचय के लिए शैवाल की जाँच और साथ ही बायोडीज़ल उत्पादन के लिए बायोमास का उत्पादन | Science of the Total Environment
  134. [134] शैवाल जैव ईंधनों के जीवन-चक्र ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन और लागत पर CO2 स्रोत के प्रभाव | ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  135. [135] समुद्री शैवाल से जैव ईंधन उत्पादन: एक व्यापक समीक्षा | Energies
  136. [136] समुद्री शैवाल से जैव ईंधन और जैव उत्पाद | Advanced Biofuel Technologies
  137. [137] तथ्यपत्र - जैव ईंधन के लिए समुद्री शैवाल के फायदे और नुकसान | Bellona Europa
  138. [138] समुद्री शैवाल की खेती का पारिस्थितिकी तंत्र सेवाओं पर असर - स्वीडन के पश्चिमी तट से एक केस स्टडी | Marine Pollution Bulletin (देखें संदर्भ नोट्स*)
  139. [139] समुद्री शैवाल द्वारा दी जाने वाली पारिस्थितिकी तंत्र सेवाएँ | Hydrobiology (देखें संदर्भ नोट्स*)
  140. [140] क्या समुद्री शैवाल की खेती जलवायु परिवर्तन को कम करने और उसके अनुकूलन में भूमिका निभा सकती है? | Frontiers in Marine Science (देखें संदर्भ नोट्स*)
  141. [141] सूक्ष्मजीवी ईंधन सेल: मौजूदा तकनीक का एक परिचय | Renewable and Sustainable Energy Reviews (देखें संदर्भ नोट्स*)
  142. [142] सूक्ष्मजीवी ईंधन सेल: मूल सिद्धांतों से अनुप्रयोगों तक। एक समीक्षा | Journal of Power Sources (देखें संदर्भ नोट्स*)
  143. [143] सूक्ष्मजीवी ईंधन सेल के अनुप्रयोगों, विकास और लागत पर समीक्षा | Journal of Environmental Management (देखें संदर्भ नोट्स*)
  144. [144] टिकाऊ नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार और बिजली उत्पादन के लिए एयर-कैथोड वाले डुबोए जा सकने वाले बहु-इलेक्ट्रोड मॉड्यूल का इस्तेमाल करने वाली 1,000-लीटर सूक्ष्मजीवी ईंधन सेल प्रणाली के ऑन-साइट प्रदर्शन का मूल्यांकन | Water Science & Technology | IWA Publishing (प्रेस: एक नई तकनीक की सफलता: 1000-लीटर सूक्ष्मजीवी ईंधन सेल शुद्ध पानी और बिजली बनाता है | CHIMIA) (देखें संदर्भ नोट्स*)

संदर्भ नोट्स

14-16

मूंगफली तेल इंजन

रुडोल्फ डीज़ल ने अपना संपीड़न-प्रज्वलन इंजन 1890 के दशक में विकसित किया, और उसका पहला सफल मॉडल 1897 में पूरा हुआ। 1900 की पेरिस प्रदर्शनी में, फ्रांसीसी सरकार के अनुरोध पर फ्रेंच ओट्टो कंपनी के बनाए एक छोटे डीज़ल इंजन को मूंगफली के तेल पर चलाकर दिखाया गया। इंजन आम तेलों के लिए डिज़ाइन किया गया था, लेकिन बिना किसी बदलाव के वनस्पति तेल पर चला।

58-65

बायोमास और जैव ईंधन की शेल्फ-लाइफ की जानकारी (अधिकतम भंडारण अवधि)

बायोमास और जैव ईंधन को लंबे समय तक भंडारित किया जा सकता है और ऊर्जा की ज़रूरत होने पर इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे देशों को पूरे साल ऊर्जा सुरक्षा मिलती है। हालांकि, यह जैव ईंधन के प्रकार पर निर्भर करता है, और कुछ अपवाद भी हैं। भंडारण अवधि ईंधन, उसकी संरचना और भंडारण की स्थितियों के अनुसार काफी बदलती है, और कुछ जैव ईंधन दूसरों की तुलना में बहुत कम स्थिर होते हैं [58-64,66,68]।

मिसाल के तौर पर, लकड़ी के पेलेट और अन्य ठोस बायोमास नमी, तापमान, वेंटिलेशन और संभालने के तरीके से खास तौर पर प्रभावित होते हैं। खराब स्थितियां जैविक क्षरण, ऊर्जा मात्रा में कमी या अपने-आप गर्म होने का कारण बन सकती हैं, जबकि सूखा और ठीक से हवादार भंडारण उनकी गुणवत्ता बचा सकता है [60,61]।

HVO (हाइड्रोट्रीटेड वेजिटेबल ऑयल) जैसे लंबे समय तक चलने वाले जैव ईंधन में ऑक्सीकरण के खिलाफ काफी प्रतिरोध होता है और आपूर्तिकर्ताओं के अनुसार, सही भंडारण स्थितियां बनाए रखने पर यह खराब होने से पहले लगभग 10 साल तक चल सकता है A। स्वतंत्र शोध भी HVO की अपेक्षाकृत ऊंची स्थिरता का समर्थन करता है, यहां तक कि बायोडीजल - डीजल मिश्रणों में मिलाए जाने पर भी [64]। FAME (फैटी एसिड मिथाइल एस्टर) बायोडीजल की स्थिरता उसके फैटी-एसिड संयोजन पर बहुत निर्भर करती है: संतृप्त FAME आम तौर पर ज्यादा स्थिर होते हैं और असंतृप्त FAME से ज्यादा समय तक चलते हैं, यह उन्हें बनाने में इस्तेमाल कचरे पर निर्भर करता है। इसलिए, जैव ईंधन बनाने में इस्तेमाल मूल फीडस्टॉक भंडारण अवधि को काफी प्रभावित कर सकता है [62,63]।

हालांकि बायोडीजल आसानी से जैविक रूप से टूट जाता है, भंडारण के दौरान उसका खराब होना मुख्य रूप से ऑक्सीकरण और संदूषण से होता है, न कि उसकी जैविक रूप से टूटने की क्षमता से। गर्मी और हवा, रोशनी, पानी या कुछ धातुओं के संपर्क से क्षरण तेज हो सकता है, जबकि एंटीऑक्सीडेंट और सही भंडारण स्थितियां इसे धीमा कर सकती हैं [58,62,63]। एक अध्ययन के अनुसार, बायोडीजल खराब होना शुरू होने से पहले 6 महीने तक भंडारित किया जा सकता है, और एक साल बाद यह इंजनों में सीधे इस्तेमाल के लिए उपयुक्त नहीं रह सकता [58,59]।

जैव ईंधनों के मिश्रण बनाना (जैसे FAME बायोडीजल को पेट्रोलियम डीजल या HVO के साथ मिलाना) स्थिरता सुधार सकता है, भंडारण अवधि बढ़ा सकता है और सामान्य इंजनों के लिए ड्रॉप-इन ईंधन के रूप में उनकी असरदारिता बनाए रख सकता है, हालांकि नतीजा इस्तेमाल किए गए ईंधनों और उनके अनुपात पर निर्भर करता है [58,59,62,64]।

खास तरीके से तैयार किए गए नैनो-बायोडीजल में नैनोकण मिलाए जाते हैं जो ऑक्सीकरण के प्रति संवेदनशीलता कम करते हैं, इसलिए वे ज्यादा लंबे समय तक स्थिर रह सकते हैं [59]। वे ईंधन के दहन और ऊर्जा दक्षता को भी सुधार सकते हैं, साथ ही कुछ प्रदूषक भी घटा सकते हैं। हालांकि, उनके असर सामग्री, सांद्रता, ईंधन और इंजन पर निर्भर करते हैं, और कुछ मिश्रण नाइट्रोजन-ऑक्साइड उत्सर्जन बढ़ा सकते हैं B।

जैव ईंधनों की शेल्फ-लाइफ सामान्य जीवाश्म ईंधनों से कम होती है (लेकिन HVO एक खास अपवाद है)। फिर भी, वे पवन/सौर ऊर्जा से पैदा होने वाली रुक-रुक कर उपलब्धता की समस्या को हल करने में मदद कर सकते हैं: सालों की बजाय महीनों तक भंडारित जैव ईंधन भी, पर्याप्त भंडार और उपकरण उपलब्ध होने पर, कम पवन या सौर उत्पादन के दौर में तुरंत भेजी जा सकने वाली बैकअप बिजली और ऊर्जा सुरक्षा दे सकते हैं [23,66,68]। जहां फीडस्टॉक और आपूर्ति शृंखलाओं का टिकाऊ तरीके से प्रबंधन होता है, वहां वे कार्बन तटस्थता और व्यापक उत्सर्जन-घटाने की कोशिशों में योगदान दे सकते हैं [19-22,72-76]।

A लंबे समय और सुरक्षा के लिए HVO ईंधन कैसे भंडारित करें | Vectec

B बायोडीजल दहन और दहन-बाद चरणों में नैनोप्रौद्योगिकी के उपयोग | Renewable and Sustainable Energy Reviews

29-31,72-102

जैव ऊर्जा की कार्बन तटस्थता

जैव-ऊर्जा अपने-आप कार्बन-तटस्थ नहीं होती। जलवायु पर इसका असर फीडस्टॉक, दोबारा उगने, इसके अभाव में भूमि या सामग्री के साथ क्या हुआ होता, आपूर्ति-श्रृंखला के उत्सर्जन और छोड़े गए CO₂ को फिर से अवशोषित करने में लगने वाले समय पर निर्भर करता है। कचरे और अवशेषों वाले रास्तों में उत्सर्जन अपेक्षाकृत कम हो सकता है, जबकि भूमि-उपयोग में बदलाव या धीरे-धीरे फिर उगने वाले जंगलों की कटाई से ऐसा कार्बन कर्ज बन सकता है जो सालों या दशकों तक रहे।

देखें: सतत जैव-ईंधनों के लिए कार्बन लेखांकन - विश्लेषण | IEA

80-85

जैव ईंधन के लिए ब्राज़ील में वनों की कटाई

ब्राज़ील में, सोयाबीन और गन्ने के उत्पादन समेत खेती के लिए वर्षावन, सवाना और दूसरे देशज पारितंत्रों के लाखों हेक्टेयर साफ किए गए हैं।

Trase ने ब्राज़ील की 2020 की सोया फसल को हाल के वनों की कटाई और देशज वनस्पति के रूपांतरण के 5,62,000 हेक्टेयर - 5,620 वर्ग किलोमीटर - क्षेत्र से जोड़ा। इसमें अमेज़न के लगभग 76,400 हेक्टेयर और अटलांटिक वन के 23,600 हेक्टेयर शामिल थे, हालांकि ज़्यादातर बदलाव सेराडो और पम्पास में हुआ। सोया और गन्ने के लिए अहम सेराडो जैव-क्षेत्र में खास तौर पर बड़े पैमाने पर भूमि रूपांतरण हुआ है [82,83]। ये आंकड़े ब्राज़ील के सोया उत्पादन को हजारों वर्ग किलोमीटर में मापे गए भूमि रूपांतरण से जोड़ते हैं, जिसमें वर्षावन के बड़े इलाके भी शामिल हैं।

सोया और गन्ना, दोनों ब्राज़ील के जैव ईंधन उद्योग से जुड़े हैं [78,80,81]। ब्राज़ील के करीब आधे गन्ने को इथेनॉल में बदला जाता है C। सोयाबीन मुख्य रूप से पशु चारे के लिए उगाया जाता है, लेकिन इसके उप-उत्पाद के रूप में सोया तेल भी निकलता है, जो देश के करीब 70% बायोडीज़ल का स्रोत है D। पूरे दक्षिण अमेरिका में, सोया बोया गया क्षेत्र 2000 में 2 करोड़ 64 लाख हेक्टेयर से दोगुने से भी ज्यादा बढ़कर 2019 में 5 करोड़ 51 लाख हेक्टेयर हो गया [82]। इन फसलों का विस्तार सीधे वनों की कटाई कर सकता है, जब फसलें देशज वनस्पति की जगह लेती हैं, या परोक्ष रूप से, जब मौजूदा कृषि भूमि पर विस्तार मवेशियों की चराई या दूसरी गतिविधियों को नए साफ किए गए इलाकों में धकेल देता है [78-82,84]।

ब्राज़ील में सोयाबीन से जुड़ी वनों की कटाई, गन्ने के लिए सीधे साफ की गई भूमि से काफी ज्यादा है [80-83]। 2009 से, गन्ना कृषि-पारिस्थितिक क्षेत्रीकरण (ZAE Cana) नीति ने अमेज़न और पैंटानाल जैसे अहम जैव-क्षेत्रों में गन्ने के विस्तार को सीमित किया (हालांकि 2019 में यह नीति रद्द कर दी गई, जिससे वनों की कटाई को लेकर चिंता बढ़ी) [81]। इसलिए गन्ने की खेती ऐतिहासिक रूप से अमेज़न से बाहर मध्य और दक्षिणी इलाकों में केंद्रित रही है, अक्सर मौजूदा कृषि भूमि, खराब हो चुकी चरागाह या सेराडो में। इसलिए अमेज़न वर्षावन के नुकसान में इसका सीधा योगदान मवेशियों या सोया से बहुत कम है। फिर भी, सेराडो या चरागाहों में इसका विस्तार देशज वनस्पति की जगह ले सकता है या दूसरी कृषि गतिविधियों को हटा सकता है, जिससे वनों की कटाई का व्यापक दबाव बढ़ता है [78,80,81]। दरअसल, 2010 के एक मॉडलिंग अध्ययन ने अनुमान लगाया कि गन्ना-इथेनॉल के विस्तार ने 2020 तक परोक्ष रूप से करीब 50,000 किमी² (50 लाख हेक्टेयर) वनों की कटाई में योगदान दिया हो सकता है, मुख्यतः मवेशी चरागाहों को जंगल वाले इलाकों की ओर धकेलकर [85]।

इसलिए जैव ईंधन की मांग, गन्ना इथेनॉल और बायोडीज़ल के लिए सोया तेल की मांग बढ़ाकर वनों की कटाई में योगदान दे सकती है। हालांकि, पूरे प्रभावित क्षेत्र को सिर्फ जैव ईंधनों से नहीं जोड़ा जा सकता: सोया पशु चारा और खाद्य उत्पाद भी देता है, गन्ना चीनी भी देता है, और बदली गई अधिकतर वनस्पति वर्षावन नहीं बल्कि सवाना या घासभूमि है। फिर भी, सोया से जुड़े रूपांतरण के पैमाने और दोनों फसलों से जुड़े सीधे व परोक्ष असर को देखते हुए, यह एक ठीक-ठाक मोटा अनुमान है कि ब्राज़ील के हजारों वर्ग किलोमीटर वर्षावन जैव ईंधन फसलों की आपूर्ति के लिए आंशिक रूप से साफ किए गए हैं, भले ही यह सिर्फ जैव ईंधन का सटीक कुल न हो [78-84]।

C ब्राज़ील के गन्ने का चीनी और इथेनॉल के बीच बंटवारा | Reuters

D ब्राज़ील के करीब 70% बायोडीज़ल का स्रोत सोयाबीन है | Reuters

अतिरिक्त पढ़ाई:

ब्राज़ील में गन्ने की दौड़ अमेज़न वर्षावन के लिए नया खतरा बन रही है | Sierra Club

ब्राज़ील में गन्ने का विस्तार वनों की कटाई बढ़ाए बिना जैव ईंधन की जरूरत पूरी कर सकता है: अध्ययन | Mongabay

116

यूरोपीय एयरलाइंस द्वारा उपयोग किया गया SAF

सुधार: यूरोपीय एयरलाइनों की सार्वजनिक रूप से घोषित SAF प्रतिबद्धताओं और आपूर्ति समझौतों में से करीब 55% इस्तेमाल किए गए तेलों और वसाओं से आने की उम्मीद है, जिनमें पशु वसा, इस्तेमाल किया हुआ खाना पकाने का तेल और दूसरे अपशिष्ट तेल शामिल हैं। यह समझौतों और नियोजित अनुबंधों का वर्णन करता है, न कि पहले से इस्तेमाल हो रहे ईंधन का, जिसका दावा फिल्म में किया गया है।

118-121,125-128

कार्बन कैप्चर और भंडारण के साथ जैव ऊर्जा

BECCS केवल तभी शुद्ध-ऋणात्मक उत्सर्जन दे सकता है जब बायोमास का दोबारा उगना सच में वायुमंडल से CO₂ हटाए, और पूरी प्रक्रिया में जितना CO₂ निकलता है उससे ज्यादा स्थायी रूप से संग्रहित हो। असल में, यह सिर्फ जैव ऊर्जा संयंत्र से होने वाले उत्सर्जन पर निर्भर नहीं करता। यह आपूर्ति-श्रृंखला और भूमि-उपयोग से होने वाले उत्सर्जन और लंबे समय के कार्बन संतुलन पर भी निर्भर करता है। इसमें वनस्पति और मिट्टी से खोया कार्बन; बायोमास को फिर से उगने में लगने वाला समय; खेती और उर्वरकों, कटाई, प्रसंस्करण, परिवहन से होने वाले उत्सर्जन; CO₂ को कैप्चर, संपीड़ित और इंजेक्ट करने में इस्तेमाल ऊर्जा, और वह CO₂ शामिल है जिसे कैप्चर प्रणाली इकट्ठा नहीं कर पाती। मीथेन और नाइट्रस ऑक्साइड जैसी दूसरी ग्रीनहाउस गैसों को भी शामिल करना होगा। इसलिए अंतिम संतुलन फीडस्टॉक, भूमि प्रबंधन, कैप्चर दर, ऊर्जा स्रोतों और देखी गई समय-सीमा पर निर्भर करता है [72-76,97-102,118-121]।

लंबे समय के भंडारण के लिए, कैप्चर किए गए CO₂ को आम तौर पर संपीड़ित करके गहरी, छिद्रयुक्त चट्टानी संरचनाओं में इंजेक्ट किया जाता है, जैसे खारे पानी वाली संरचनाएँ या खाली हो चुके तेल और गैस भंडार। असल में, CO₂ किसी बड़ी भूमिगत गुफा या खदान की सुरंग को बस भरने के बजाय चट्टान के भीतर की बहुत छोटी जगहों में रहता है। इसे भीतर ही बनाए रखने के लिए सावधानी से जगह चुनना, सुरक्षित कुएँ, दबाव प्रबंधन, निगरानी और लंबे समय तक देखरेख ज़रूरी हैं [118,127,128]।

रिसाव की मुख्य चिंता यह है कि कैप्चर किया गया CO₂ परिवहन या इंजेक्शन के दौरान, या बाद में दरारों, भ्रंशों या क्षतिग्रस्त या ठीक से सील न किए गए कुओं से निकल सकता है। [125-128] में दिए साक्ष्य ज़्यादातर संभावित रिसाव के रास्तों, नियंत्रित प्रयोगों, मॉडलिंग और जोखिम आकलन से जुड़े हैं; वे यह नहीं दिखाते कि अच्छी तरह प्रबंधित व्यावसायिक भंडारण स्थलों पर रिसाव आम है। सही ढंग से चुनी और निगरानी की गई भूगर्भीय संरचनाओं में इंजेक्ट किया गया लगभग सारा CO₂ बहुत लंबे समय तक बने रहने की उम्मीद है, हालांकि जोखिम को शून्य नहीं माना जा सकता। जो भी CO₂ निकल जाए, उसे वायुमंडल से हटाई गई बताई गई कुल मात्रा में से घटाना होगा और लगातार निगरानी व सुधार के ज़रिए उससे निपटना होगा।

129-131,138-140

शैवाल और समुद्री शैवाल की खेती

सूक्ष्म शैवाल को गैर-खेती योग्य, खराब हो चुकी, खारी या कम मूल्य वाली जमीन पर खुले तालाबों या बंद फोटोबायोरिएक्टरों में उगाया जा सकता है, जिससे पारंपरिक खाद्य फसलों से सीधी प्रतिस्पर्धा नहीं होती। उपयुक्त जगहों पर फिर भी पर्याप्त रोशनी, पानी, पोषक तत्व और CO₂ चाहिए, जबकि जरूरी जमीन की मात्रा शैवाल की प्रजाति, स्थानीय जलवायु और उगाने की प्रणाली पर निर्भर करती है। शैवाल तेजी से बढ़ते हैं और पारंपरिक जैवईंधन फसलों के मुकाबले प्रति इकाई जमीन से ज्यादा ईंधन बना सकते हैं, इसलिए उनकी कुल जमीन की जरूरत काफी कम हो सकती है [129-134]।

समुद्री शैवाल को न खेती की जमीन चाहिए, न मीठा पानी। समुद्री शैवाल के फार्म मछलियों और अकशेरुकी जीवों के लिए अस्थायी आवास बना सकते हैं, अतिरिक्त पोषक तत्वों को अवशोषित कर सकते हैं, स्थानीय ऑक्सीजन और pH स्तर बढ़ा सकते हैं, और लहरों की ऊर्जा कम कर सकते हैं। जैव विविधता के फायदे उगाई जाने वाली प्रजाति, फार्म के आकार और बनावट, पानी की गति, जगह और कटाई के तरीकों पर निर्भर करते हैं। सोच-समझकर जगह चुनने से इन फायदों को बढ़ाया जा सकता है, साथ ही समुद्री घास के बिस्तरों जैसे मौजूदा आवासों को नुकसान पहुंचाने या गैर-स्थानीय प्रजातियां लाने से बचा जा सकता है [135-140]।

141-144

अपशिष्ट जल उपचार में सूक्ष्मजीव ईंधन कोशिकाएं

माइक्रोबियल फ्यूल सेल बैक्टीरिया से अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक पदार्थ को तोड़ते हैं और निकले इलेक्ट्रॉनों को एक इलेक्ट्रोड तक पहुंचाते हैं, जिससे विद्युत धारा बनती है। इस कार्बनिक पदार्थ को हटाने से अपशिष्ट जल साफ करने में मदद मिलती है, हालांकि एमएफसी आम तौर पर अपने आप उपचार का हर चरण पूरा नहीं करते: बचे हुए कार्बनिक पदार्थ, पोषक तत्वों और रोगजनकों को हटाने के लिए आगे का उपचार फिर भी जरूरी हो सकता है [141-144]।

असल में, उनका मुख्य आर्थिक फायदा शायद कहीं और इस्तेमाल होने लायक बड़ी मात्रा में अतिरिक्त बिजली बनाने के बजाय उपचार के लिए जरूरी बिजली घटाने से आता है। पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार में पानी में ऑक्सीजन पंप करने के लिए काफी ऊर्जा लगती है। एमएफसी इस वातन का कुछ हिस्सा घटा सकते हैं और साथ ही अपशिष्ट जल की रासायनिक ऊर्जा का एक छोटा हिस्सा बिजली के रूप में वापस पा सकते हैं, जिससे उपचार संयंत्र की कुल ऊर्जा मांग कम हो सकती है। साथ मिलकर, ये फायदे आखिरकार अपशिष्ट जल उपचार को सस्ता बना सकते हैं। लेकिन फिलहाल, ऊंची निर्माण और सामग्री लागत का मतलब है कि व्यावसायिक स्तर पर यह बात अभी लगातार साबित नहीं हुई है [141-143]।

उस मुकाम तक पहुंचने के लिए एमएफसी को बिजली उत्पादन अधिकतम करने की जरूरत नहीं हो सकती। दूसरे शब्दों में, जो सिस्टम सबसे ज्यादा बिजली बनाता है, वह जरूरी नहीं कि सबसे किफायती उपचार सिस्टम भी हो। एक टेक्नो-इकोनॉमिक अध्ययन में पाया गया कि कम महंगी इलेक्ट्रोड सामग्री, कम बिजली बनाने के बावजूद, ज्यादा किफायती अपशिष्ट जल उपचार दे सकती है E। इससे पता चलता है कि व्यावहारिक एमएफसी विकास में अधिकतम बिजली उत्पादन के बजाय किफायती उपचार को प्राथमिकता देने से फायदा हो सकता है।

लेकिन बिजली उत्पादन अब भी कम है, खासकर जब अपशिष्ट जल ज्यादा साफ हो जाता है और बैक्टीरिया के खाने के लिए कम कार्बनिक पदार्थ बचता है। बड़े सिस्टम को इलेक्ट्रोड और झिल्ली की लागत, गंदगी जमने, असमान प्रदर्शन और लंबी अवधि की विश्वसनीयता से भी निपटना पड़ता है। 1,000-लीटर के एक पायलट अध्ययन ने दिखाया है कि यह तकनीक असली नगरपालिका अपशिष्ट जल के साथ काम कर सकती है, लेकिन इसमें आंशिक उपचार और मामूली बिजली उत्पादन हुआ। इसलिए फिलहाल, एमएफसी बिजली के बड़े स्रोत के बजाय मुख्य रूप से अपशिष्ट जल उपचार को छोटे पैमाने पर ऊर्जा पुनर्प्राप्ति के साथ जोड़ने का एक प्रायोगिक तरीका बने हुए हैं [141-144]।

E ज्यादा किफायती उपचार के लिए बिजली उत्पादन कम करना: माइक्रोबियल फ्यूल सेल इंजीनियरिंग के लिए एक टेक्नो-इकोनॉमिक तरीका | Chemosphere

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