जैव ऊर्जा का प्रयोग कब से किया जा रहा है जब लोगों ने पहली बार खाना पकाने और लकड़ी जलाने का का काम शुरू किया। लकड़ी आज भी सबसे बड़ा जैव ऊर्जा संसाधन है।
अन्य स्रोतों में खाद्य फसलें, घास और लकड़ी के पौधे, कृषि या वानिकी के अवशेष, तेल से भरपूर शैवाल, और नगरपालिका और औद्योगिक कचरे के जैविक घटक शामिल हैं। यहां तक कि लैंडफिल से निकलने वाले धुएं (जिसमें प्राकृतिक गैस में मुख्य घटक मीथेन होता है) का उपयोग बायोमास ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जा सकता है।
बायोमास का उपयोग इंधन बिजली उत्पादन और उत्पादों के लिए किया जा सकता है जो अन्यथा जीवाश्म ईंधन से बने होंगे।
जैव ऊर्जा प्रौद्योगिकी
जैव ऊर्जा
जैव ईंधन परिवहन ईंधन हैं, जैसे कि इथेनॉल और बायोडीजल, परिवहन की जरूरतों को पूरा करने के लिए बायोमास को तरल ईंधन में परिवर्तित करके बनाया गया है।
बायोमास ऊर्जा
बायोपावर प्रौद्योगिकियां अक्षय बायोमास ईंधन को तीन प्रक्रियाओं में से एक का उपयोग करके गर्मी और बिजली में परिवर्तित करती हैं: जलना, जीवाणु क्षय, और गैस / तरल ईंधन में रूपांतरण।
जैव-उत्पाद
बिजली और ईंधन के अलावा, बायोमास को प्लास्टिक और अन्य उत्पाद बनाने के लिए रसायनों में भी परिवर्तित किया जा सकता है जो आमतौर पर पेट्रोलियम से बने होते हैं।
जैव ऊर्जा के लिए आवश्यक संसाधन
बायोमास संसाधन जो नवीकरणीय आधार पर उपलब्ध हैं और या तो सीधे ईंधन के रूप में उपयोग किए जाते हैं या किसी अन्य रूप या ऊर्जा उत्पाद में परिवर्तित होते हैं, उन्हें आमतौर पर "फीडस्टॉक्स" कहा जाता है।
बायोमास फीडस्टॉक्स
बायोमास फीडस्टॉक्स में समर्पित ऊर्जा फसलें, कृषि फसल अवशेष, वानिकी अवशेष, शैवाल, लकड़ी प्रसंस्करण अवशेष, नगरपालिका अपशिष्ट, और गीला अपशिष्ट (फसल अपशिष्ट, वन अवशेष, उद्देश्य से उगाई गई घास, लकड़ी की ऊर्जा फसलें, शैवाल, औद्योगिक अपशिष्ट, क्रमबद्ध नगरपालिका ठोस शामिल हैं। अपशिष्ट शहरी लकड़ी का कचरा, और खाद्य अपशिष्ट।
समर्पित ऊर्जा फसलें
समर्पित ऊर्जा फसलें गैर-खाद्य फसलें हैं जिन्हें विशेष रूप से बायोमास प्रदान करने के लिए सीमांत भूमि (मकई और सोयाबीन जैसी पारंपरिक फसलों के लिए उपयुक्त भूमि नहीं) पर उगाया जा सकता है। ये दो सामान्य श्रेणियों में टूट जाते हैं: शाकाहारी और वुडी। शाकाहारी ऊर्जा फसलें बारहमासी (पौधे जो 2 साल से अधिक जीवित रहते हैं) घास हैं जिन्हें पूर्ण उत्पादकता तक पहुंचने में 2 से 3 साल लगने के बाद सालाना काटा जाता है। इनमें स्विचग्रास, मिसकैंथस, बांस, मीठा शर्बत, लंबा फेस्क्यू, कोचिया, व्हीटग्रास और अन्य शामिल हैं। शॉर्ट-रोटेशन वुडी फ़सलें तेजी से बढ़ने वाले दृढ़ लकड़ी के पेड़ हैं जिन्हें रोपण के 5 से 8 वर्षों के भीतर काटा जाता है। इनमें हाइब्रिड पोपलर, हाइब्रिड विलो, सिल्वर मेपल, ईस्टर्न कॉटनवुड, ग्रीन ऐश, ब्लैक वॉलनट, स्वीटगम और गूलर शामिल हैं। इनमें से कई प्रजातियां पानी और मिट्टी की गुणवत्ता में सुधार करने में मदद कर सकती हैं,
वानिकी अवशेष
वन बायोमास फीडस्टॉक्स दो श्रेणियों में से एक में आते हैं: लकड़ी के लॉगिंग के बाद छोड़े गए वन अवशेष (अंगों, शीर्ष, और कटे हुए पेड़ और पेड़ के घटक जो अन्यथा अपरिवर्तनीय होंगे) या बायोमास के लिए स्पष्ट रूप से कटाई वाले पूरे पेड़ बायोमास। लकड़ी की कटाई के बाद अक्सर मृत, रोगग्रस्त, खराब रूप से बने, और अन्य अपरिवर्तनीय पेड़ जंगल में छोड़ दिए जाते हैं। इस लकड़ी के मलबे को बायोएनेर्जी में उपयोग के लिए एकत्र किया जा सकता है, जबकि आवास प्रदान करने और उचित पोषक तत्व और हाइड्रोलॉजिकल सुविधाओं को बनाए रखने के लिए पर्याप्त पीछे छोड़ दिया जाता है। लाखों एकड़ वनों पर अतिरिक्त बायोमास का उपयोग करने के अवसर भी हैं। अत्यधिक लकड़ी के बायोमास की कटाई से आग और कीटों के जोखिम को कम किया जा सकता है, साथ ही वन बहाली, उत्पादकता, जीवन शक्ति और लचीलापन में सहायता मिल सकती है।
शैवाल
बायोएनेर्जी के लिए फीडस्टॉक्स के रूप में शैवाल अत्यधिक उत्पादक जीवों के एक विविध समूह को संदर्भित करता है जिसमें माइक्रोएल्गे, मैक्रोएल्गे (समुद्री शैवाल), और साइनोबैक्टीरिया (जिसे पहले "नीला-हरा शैवाल" कहा जाता था) शामिल हैं। कई लोग बायोमास बनाने के लिए सूर्य के प्रकाश और पोषक तत्वों का उपयोग करते हैं, जिसमें लिपिड, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट सहित प्रमुख घटक होते हैं- जिन्हें विभिन्न जैव ईंधन और उत्पादों में परिवर्तित और उन्नत किया जा सकता है। तनाव के आधार पर, शैवाल सतही जल स्रोतों, भूजल, या समुद्री जल से ताजे, खारे या खारे पानी का उपयोग करके विकसित हो सकते हैं। इसके अतिरिक्त, वे दूसरे उपयोग के स्रोतों से पानी में विकसित हो सकते हैं, जैसे कि उपचारित औद्योगिक अपशिष्ट जल; नगरपालिका, कृषि, या जलीय कृषि अपशिष्ट जल; या तेल और गैस ड्रिलिंग कार्यों से उत्पन्न पानी का उत्पादन किया।
लकड़ी प्रसंस्करण अवशेष
लकड़ी प्रसंस्करण उपज उपोत्पाद और अपशिष्ट धाराएं जिन्हें सामूहिक रूप से लकड़ी प्रसंस्करण अवशेष कहा जाता है और जिनमें महत्वपूर्ण ऊर्जा क्षमता होती है। उदाहरण के लिए, उत्पादों या लुगदी के लिए लकड़ी के प्रसंस्करण से अप्रयुक्त चूरा, छाल, शाखाएं और पत्तियां/सुई पैदा होती हैं। इन अवशेषों को तब जैव ईंधन या जैव उत्पादों में परिवर्तित किया जा सकता है। चूंकि ये अवशेष प्रसंस्करण के बिंदु पर पहले से ही एकत्र किए जाते हैं, इसलिए वे ऊर्जा के लिए बायोमास के सुविधाजनक और अपेक्षाकृत सस्ते स्रोत हो सकते हैं।
कृषि फसल अवशेष
भोजन, चारा, फाइबर या वन उत्पादों के उत्पादन में हस्तक्षेप किए बिना मौजूदा भूमि पर कृषि संसाधनों का लाभ उठाने के कई अवसर हैं। कृषि फसल अवशेष, जिसमें डंठल और पत्ते शामिल हैं, संयुक्त राज्य भर में प्रचुर मात्रा में, विविध और व्यापक रूप से वितरित किए जाते हैं। उदाहरणों में मकई स्टोवर (डंठल, पत्ते, भूसी, और कोब), गेहूं के भूसे, जई के भूसे, जौ के भूसे, ज्वारी स्टबल, और चावल के भूसे शामिल हैं।
नगर अपशिष्ट
संसाधनों में मिश्रित वाणिज्यिक और आवासीय कचरा शामिल है, जैसे यार्ड ट्रिमिंग, पेपर और पेपरबोर्ड, प्लास्टिक, रबर, चमड़ा, कपड़ा और खाद्य अपशिष्ट। बायोएनेर्जी के लिए MSW भी लैंडफिल से रिफाइनरी में महत्वपूर्ण मात्रा को मोड़कर आवासीय और वाणिज्यिक कचरे को कम करने के अवसर का प्रतिनिधित्व करता है।
गीला अपशिष्ट
गीले अपशिष्ट फीडस्टॉक्स में वाणिज्यिक, संस्थागत और आवासीय खाद्य अपशिष्ट शामिल हैं (विशेषकर वे जो वर्तमान में लैंडफिल में निपटाए जाते हैं); कार्बनिक-समृद्ध बायोसॉलिड्स (यानी, नगरपालिका अपशिष्ट जल से उपचारित सीवेज कीचड़); केंद्रित पशुधन संचालन से खाद का घोल; औद्योगिक संचालन से जैविक अपशिष्ट; और बायोगैस (ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन का गैसीय उत्पाद) उपरोक्त किसी भी फीडस्टॉक स्ट्रीम से प्राप्त होता है। इन "अपशिष्ट धाराओं" को ऊर्जा में बदलने से ग्रामीण अर्थव्यवस्थाओं के लिए अतिरिक्त राजस्व बनाने और अपशिष्ट-निपटान समस्याओं को हल करने में मदद मिल सकती है।
नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के विपरीत, परिवहन ईंधन की जरूरतों को पूरा करने में मदद करने के लिए बायोमास को सीधे "जैव ईंधन" कहा जाता है, तरल ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है। आज उपयोग में आने वाले दो सबसे सामान्य प्रकार के जैव ईंधन इथेनॉल और बायोडीजल हैं, जो दोनों जैव ईंधन प्रौद्योगिकी की पहली पीढ़ी का प्रतिनिधित्व करते हैं।
बायोएनेर्जी टेक्नोलॉजीज ऑफिस (बीईटीओ) गैर-खाद्य (सेल्युलोसिक और शैवाल-आधारित) संसाधनों से बने अगली पीढ़ी के जैव ईंधन को विकसित करने के लिए उद्योग के साथ सहयोग कर रहा है। पिछले एक दशक में, BETO ने सेल्यूलोसिक इथेनॉल पर ध्यान केंद्रित किया, पूरी आपूर्ति श्रृंखला में प्रौद्योगिकी विकास में निवेश किया। इन गतिविधियों ने सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों को सफलतापूर्वक मान्य किया। सेल्यूलोसिक इथेनॉल पर कार्यालय का पिछला कार्य हाइड्रोकार्बन जैव ईंधन में प्रगति के लिए एक मूल्यवान स्प्रिंगबोर्ड प्रदान करता है - जिसे "ड्रॉप-इन" ईंधन के रूप में भी जाना जाता है - जो मौजूदा रिफाइनरियों, टैंकों, पाइपलाइनों, पंपों, वाहनों और छोटे इंजनों में पेट्रोलियम विकल्प के रूप में काम कर सकता है।
इथेनॉल
इथेनॉल (CH3CH2OH) एक अक्षय ईंधन है जिसे विभिन्न पौधों की सामग्री से बनाया जा सकता है, जिसे सामूहिक रूप से जैव ईंधन के रूप में जाना जाता है । इथेनॉल एक अल्कोहल है जिसे ऑक्टेन बढ़ाने और कार्बन मोनोऑक्साइड और अन्य धुंध पैदा करने वाले उत्सर्जन को कम करने के लिए गैसोलीन के साथ मिश्रण एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
इथेनॉल का सबसे आम मिश्रण E10 (10% इथेनॉल, 90% गैसोलीन) है। कुछ वाहन, जिन्हें लचीला इंधन वाहन कहा जाता है , को E85 (भूगोल और मौसम के आधार पर 51% -83% इथेनॉल युक्त गैसोलीन-इथेनॉल मिश्रण) पर चलने के लिए डिज़ाइन किया गया है, एक वैकल्पिक ईंधन जिसमें नियमित गैसोलीन की तुलना में बहुत अधिक इथेनॉल सामग्री होती है। संयुक्त राज्य अमेरिका में मोटे तौर पर 97% गैसोलीन में कुछ इथेनॉल होता है।
अधिकांश इथेनॉल पौधों के स्टार्च और शर्करा से बने होते हैं, लेकिन वैज्ञानिक ऐसी तकनीकों को विकसित करना जारी रख रहे हैं जो सेल्यूलोज और हेमिकेलुलोज के उपयोग की अनुमति देंगी, जो गैर-खाद्य रेशेदार सामग्री है जो पौधे के बड़े हिस्से का गठन करती है। वास्तव में, कई वाणिज्यिक पैमाने पर सेल्युलोसिक इथेनॉल बायोरिफाइनरी वर्तमान में संयुक्त राज्य अमेरिका में चालू हैं।
बायोमास को इथेनॉल में बदलने की सामान्य विधि किण्वन कहलाती है। किण्वन के दौरान, सूक्ष्मजीव (जैसे, बैक्टीरिया और खमीर) पौधे की शर्करा का चयापचय करते हैं और इथेनॉल का उत्पादन करते हैं।
बायोडीजल
बायोडीजल अक्षय स्रोतों से उत्पादित एक तरल ईंधन है, जैसे कि नए और प्रयुक्त वनस्पति तेल और पशु वसा और पेट्रोलियम आधारित डीजल ईंधन के लिए एक क्लीनर-बर्निंग प्रतिस्थापन है। बायोडीजल नॉनटॉक्सिक और बायोडिग्रेडेबल है और अल्कोहल को वनस्पति तेल, पशु वसा, या पुनर्नवीनीकरण खाना पकाने के तेल के साथ मिलाकर बनाया जाता है।
पेट्रोलियम-व्युत्पन्न डीजल की तरह, बायोडीजल का उपयोग कम्प्रेशन-इग्निशन (डीजल) इंजनों को ईंधन देने के लिए किया जाता है। बायोडीजल को किसी भी प्रतिशत में पेट्रोलियम डीजल के साथ मिश्रित किया जा सकता है, जिसमें B100 (शुद्ध बायोडीजल) और, सबसे आम मिश्रण, B20 (20% बायोडीजल और 80% पेट्रोलियम डीजल युक्त मिश्रण) शामिल है।
अक्षय हाइड्रोकार्बन
पेट्रोल, डीजल और जेट ईंधन जैसे पेट्रोलियम ईंधन में हाइड्रोकार्बन (हाइड्रोजन और कार्बन के अणु) का एक जटिल मिश्रण होता है, जिसे ऊर्जा पैदा करने के लिए जलाया जाता है। विभिन्न प्रकार की जैविक और थर्मोकेमिकल प्रक्रियाओं के माध्यम से बायोमास स्रोतों से हाइड्रोकार्बन का उत्पादन भी किया जा सकता है। बायोमास-आधारित नवीकरणीय हाइड्रोकार्बन ईंधन पेट्रोलियम-आधारित ईंधन के लगभग समान हैं, जिन्हें वे बदलने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं - इसलिए वे आज के इंजन, पंप और अन्य बुनियादी ढांचे के साथ संगत हैं।
वर्तमान में एक वाणिज्यिक पैमाने की सुविधा (पैरामाउंट, कैलिफ़ोर्निया में विश्व ऊर्जा) अपशिष्ट वसा, तेल और ग्रीस से अक्षय डीजल का उत्पादन कर रही है। कई कंपनियां या तो मौजूदा ब्राउन-फील्ड साइटों को फिर से तैयार करने या अमेरिका में अक्षय डीजल और जेट के लिए ग्रीन-फील्ड सुविधाओं के निर्माण में रुचि रखती हैं।
बायोपावर प्रौद्योगिकियां जीवाश्म ईंधन के साथ उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं के समान नवीकरणीय बायोमास ईंधन को गर्मी और बिजली में परिवर्तित करती हैं। बायोपावर बनाने के लिए बायोमास में संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त करने के तीन तरीके हैं: जलना, जीवाणु क्षय, और गैस/तरल ईंधन में रूपांतरण।
जीवाणु अपघटन
जैविक अपशिष्ट पदार्थ, जैसे जानवरों का गोबर या मानव मल, ऑक्सीजन मुक्त टैंकों में एकत्र किया जाता है जिन्हें डाइजेस्टर कहा जाता है। यहां, सामग्री को एनारोबिक बैक्टीरिया द्वारा विघटित किया जाता है जो एक अक्षय प्राकृतिक गैस बनाने के लिए मीथेन और अन्य उप-उत्पादों का उत्पादन करता है, जिसे तब शुद्ध किया जा सकता है और बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
गैस या तरल ईंधन में रूपांतरण
बायोमास को गैसीकरण और पायरोलिसिस के माध्यम से गैसीय या तरल ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है। गैसीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जो ठोस बायोमास सामग्री को बहुत कम ऑक्सीजन के साथ उच्च तापमान पर उजागर करती है, संश्लेषण गैस (या सिनगैस) का उत्पादन करने के लिए - एक मिश्रण जिसमें ज्यादातर कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन होते हैं। फिर बिजली पैदा करने के लिए गैस को पारंपरिक बॉयलर में जलाया जा सकता है। इसका उपयोग संयुक्त-चक्र गैस टरबाइन में प्राकृतिक गैस को बदलने के लिए भी किया जा सकता है।
पायरोलिसिस गैसीकरण के लिए एक समान प्रक्रिया का उपयोग करता है लेकिन विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत। इस परिदृश्य में, बायोमास को कम तापमान सीमा पर गर्म किया जाता है लेकिन कच्चे जैव-तेल का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन की पूर्ण अनुपस्थिति में। इस जैव-तेल को तब बिजली उत्पादन के लिए भट्टियों, टर्बाइनों और इंजनों में ईंधन तेल या डीजल के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है।
जैव ईंधन रूपांतरण प्रक्रियाएं
बायोमास को ऊर्जा में परिवर्तित करना
बायोमास को विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें शामिल हैं:
डीकंस्ट्रक्शन
उन्नत जैव ईंधन (उदाहरण के लिए, सेल्युलोसिक इथेनॉल और नवीकरणीय हाइड्रोकार्बन ईंधन) के उत्पादन में आमतौर पर एक बहु-चरणीय प्रक्रिया शामिल होती है। सबसे पहले, पादप कोशिका भित्ति की कठोर कठोर संरचना - जिसमें जैविक अणु सेल्युलोज, हेमिकेलुलोज और लिग्निन एक साथ कसकर बंधे होते हैं - को तोड़ा जाना चाहिए। इसे दो तरीकों में से एक में पूरा किया जा सकता है: उच्च तापमान विघटन या कम तापमान विघटन।
उच्च तापमान डीकंस्ट्रक्शन
उच्च तापमान डीकंस्ट्रक्शन ठोस बायोमास को तरल या गैसीय मध्यवर्ती में तोड़ने के लिए अत्यधिक गर्मी और दबाव का उपयोग करता है। इस मार्ग में तीन प्राथमिक मार्गों का उपयोग किया जाता है:
- पायरोलिसिस
- गैसीकरण
- हाइड्रोथर्मल द्रवीकरण।
पायरोलिसिस के दौरान, बायोमास को ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में उच्च तापमान (500 डिग्री सेल्सियस-700 डिग्री सेल्सियस) पर तेजी से गर्म किया जाता है। गर्मी बायोमास को पायरोलिसिस वाष्प, गैस और चार में तोड़ देती है। एक बार चार को हटा दिए जाने के बाद, वाष्प को ठंडा किया जाता है और एक तरल "बायो-क्रूड" तेल में संघनित किया जाता है।
गैसीकरण कुछ इसी तरह की प्रक्रिया का अनुसरण करता है; हालांकि, बायोमास एक उच्च तापमान सीमा (> 700 डिग्री सेल्सियस) के संपर्क में है, जिसमें कुछ ऑक्सीजन संश्लेषण गैस (या सिनगैस) का उत्पादन करने के लिए मौजूद है - एक मिश्रण जिसमें ज्यादातर कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन होते हैं।
शैवाल जैसे गीले फीडस्टॉक्स के साथ काम करते समय, हाइड्रोथर्मल द्रवीकरण पसंदीदा थर्मल प्रक्रिया है। यह प्रक्रिया बायोमास को तरल जैव-कच्चे तेल में परिवर्तित करने के लिए मध्यम तापमान (200 डिग्री सेल्सियस-350 डिग्री सेल्सियस) और ऊंचे दबाव के तहत पानी का उपयोग करती है।
निम्न-तापमान विघटन
निम्न-तापमान विघटन आमतौर पर मध्यवर्ती में फीडस्टॉक्स को तोड़ने के लिए एंजाइम या रसायन नामक जैविक उत्प्रेरक का उपयोग करता है। सबसे पहले, बायोमास एक पूर्व-उपचार चरण से गुजरता है जो पौधे और शैवाल कोशिका की दीवारों की भौतिक संरचना को खोलता है, जिससे सेल्युलोज और हेमिकेलुलोज जैसे चीनी पॉलिमर अधिक सुलभ हो जाते हैं। हाइड्रोलिसिस के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया के दौरान इन पॉलिमर को एंजाइम या रासायनिक रूप से सरल चीनी निर्माण ब्लॉकों में तोड़ दिया जाता है।
उन्नयन
पुनर्निर्माण के बाद, कच्चे जैव-तेल, सिनगैस, शर्करा, और अन्य रासायनिक बिल्डिंग ब्लॉक जैसे मध्यवर्ती उत्पादों को तैयार उत्पाद बनाने के लिए अपग्रेड किया जाना चाहिए। इस कदम में जैविक या रासायनिक प्रसंस्करण शामिल हो सकता है।
बैक्टीरिया, खमीर और साइनोबैक्टीरिया जैसे सूक्ष्मजीव, चीनी या गैसीय मध्यवर्ती को ईंधन मिश्रण और रसायनों में किण्वित कर सकते हैं। वैकल्पिक रूप से, शर्करा और अन्य मध्यवर्ती धाराएं, जैसे जैव-तेल और सिनगैस, भंडारण और हैंडलिंग गुणों में सुधार के लिए किसी भी अवांछित या प्रतिक्रियाशील यौगिकों को हटाने के लिए उत्प्रेरक का उपयोग करके संसाधित किया जा सकता है।
उन्नयन से तैयार उत्पाद वाणिज्यिक बाजार में बेचने के लिए तैयार ईंधन या जैव उत्पाद हो सकते हैं या पेट्रोलियम रिफाइनरी या रासायनिक विनिर्माण संयंत्र में परिष्करण के लिए उपयुक्त स्थिर मध्यवर्ती हो सकते हैं।
बिजली और ईंधन के अलावा, बायोमास का उपयोग मूल्यवान रसायन और सामग्री बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसे "बायोप्रोडक्ट्स" के रूप में जाना जाता है।
जैव-आधारित रसायन और सामग्री पेट्रोलियम या प्राकृतिक गैस से प्राप्त कई उत्पादों, जैसे प्लास्टिक, उर्वरक, स्नेहक और औद्योगिक रसायनों के लिए अक्षय विकल्प के रूप में काम कर सकते हैं। उन्हें अक्सर उत्पादन के दौरान कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है और उनके पेट्रोलियम-आधारित समकक्षों की तुलना में कम ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन होता है।
बायोमास से बायोप्रोडक्ट्स के निर्माण में कई तरह की औद्योगिक तकनीकें शामिल हैं। इनमें से कई प्रक्रियाएं जैव ईंधन के उत्पादन में उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं के समान हैं। बायोमास को पहले अपेक्षाकृत स्थिर रासायनिक बिल्डिंग ब्लॉक्स में तोड़ा जाता है, जिसे बाद में जैविक, थर्मल और रासायनिक प्रक्रियाओं के संयोजन का उपयोग करके विपणन योग्य उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला में परिवर्तित किया जाता है।
एकीकृत बायोफाइनरीज
एक विविध, मजबूत और लचीला जैव अर्थव्यवस्था विकसित करने का एक प्रमुख घटक एकीकृत बायोरिफाइनरी की स्थापना है, जहां बायोमास को ईंधन, बिजली और रसायनों में परिवर्तित किया जाता है। जैव ईंधन के साथ-साथ उत्पादित रसायन और सामग्री रिफाइनरी प्रक्रिया के समग्र अर्थशास्त्र में सुधार कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, पेट्रोलियम उद्योग में, कच्चे तेल का लगभग 75% प्रति बैरल ईंधन बनाने में जाता है, जो लगभग 935 बिलियन डॉलर के राजस्व के बराबर है। इसके विपरीत, प्रति बैरल तेल का केवल 16% पेट्रोकेमिकल बनाने की ओर जाता है, बहुत कम मात्रा के बावजूद, ईंधन के रूप में लगभग अधिक राजस्व ($ 812 बिलियन) उत्पन्न होता है।
जैव ऊर्जा के कुछ लाभ हैं:
1. बायोमास हमेशा और व्यापक रूप से ऊर्जा के नवीकरणीय स्रोत के रूप में उपलब्ध है।
बायोमास का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली जैविक सामग्री अनंत हैं, क्योंकि हमारा समाज लगातार कचरा, लकड़ी और खाद जैसे कचरे का उत्पादन करता है।
2. यह कार्बन न्यूट्रल है।
प्रकाश संश्लेषण के एक प्राकृतिक भाग के रूप में, बायोमास ईंधन केवल उतनी ही मात्रा में कार्बन छोड़ते हैं जितना कि पौधों द्वारा अपने जीवन चक्र के दौरान अवशोषित किया गया था।बायोमास ऊर्जा के उपयोग में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को काफी कम करने की क्षमता है। बायोमास को जलाने से लगभग उतनी ही मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है जितना कि जीवाश्म ईंधन को जलाने से। हालांकि, जीवाश्म ईंधन लाखों साल पहले प्रकाश संश्लेषण द्वारा कैप्चर की गई कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं - एक अनिवार्य रूप से "नई" ग्रीनहाउस गैस। दूसरी ओर, बायोमास कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है जो कि अपने स्वयं के विकास में कैप्चर किए गए कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा काफी हद तक संतुलित होता है (यह निर्भर करता है कि ईंधन को उगाने, काटने और संसाधित करने के लिए कितनी ऊर्जा का उपयोग किया गया था)। हालांकि, अध्ययनों में पाया गया है कि बायोमास उगाने के लिए जंगलों को साफ करने से कार्बन पेनल्टी लगती है जिसकी भरपाई में दशकों लग जाते हैं, इसलिए यह सबसे अच्छा है अगर बायोमास को पहले से साफ की गई जमीन पर उगाया जाए,
3. यह जीवाश्म ईंधन की अत्यधिक निर्भरता को कम करता है।
न केवल जीवाश्म ईंधन की सीमित आपूर्ति है, बल्कि जीवाश्म ईंधन पर्यावरणीय सामान के साथ आते हैं, जिसमें वातावरण में बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई और प्रदूषक जो हटाने, परिवहन और उत्पादन के परिणामस्वरूप होते हैं।
4. जीवाश्म ईंधन से कम खर्चीला है।
जबकि जीवाश्म ईंधन उत्पादन के लिए तेल ड्रिल, गैस पाइपलाइन और ईंधन संग्रह जैसे पूंजी के भारी परिव्यय की आवश्यकता होती है, बायोमास प्रौद्योगिकी बहुत सस्ती है। निर्माता और उत्पादक कम उत्पादन से अधिक लाभ उत्पन्न करने में सक्षम हैं।
5. बायोमास उत्पादन निर्माताओं के लिए एक राजस्व स्रोत जोड़ता है।
बायोमास ऊर्जा के रूप में अधिक लाभदायक उपयोग करने के लिए कचरे के उत्पादक अपने कचरे को चैनल करके मूल्य जोड़ सकते हैं।
6. लैंडफिल में कम कचरा।
ठोस कचरे को जलाने से, लैंडफिल में डंप किए गए कचरे की मात्रा 60 से 90 प्रतिशत तक कम हो जाती है, और लैंडफिल निपटान की लागत और लैंडफिल के लिए आवश्यक भूमि की मात्रा कम हो जाती है।
जैव ऊर्जा के नुकसान
1. बायोमास ऊर्जा जीवाश्म ईंधन की तरह कुशल नहीं है
कुछ जैव ईंधन, जैसे इथेनॉल, गैसोलीन की तुलना में अपेक्षाकृत अक्षम हैं। वास्तव में, इसकी दक्षता बढ़ाने के लिए इसे जीवाश्म ईंधन के साथ मजबूत करना होगा।
2. यह पूरी तरह से साफ नहीं है
जबकि बायोमास कार्बन न्यूट्रल है, जानवरों और मानव अपशिष्ट के उपयोग से मीथेन गैसों की मात्रा बढ़ जाती है, जो पर्यावरण के लिए भी हानिकारक हैं। इसके अतिरिक्त, जलती हुई लकड़ी और अन्य प्राकृतिक सामग्रियों से होने वाले प्रदूषण को उतना ही बुरा माना जा सकता है जितना कि कोयले और अन्य प्रकार के ऊर्जा संसाधनों को जलाने से होता है।
3. वनों की कटाई का कारण बन सकता है।
चूंकि लकड़ी बायोमास ऊर्जा के सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले स्रोत में से एक है, बिजली की वांछित मात्रा का उत्पादन करने के लिए बड़ी मात्रा में लकड़ी और अन्य अपशिष्ट उत्पादों को जलाना पड़ता है। जबकि वर्तमान में पहले से ही पर्याप्त लकड़ी का कचरा है, भविष्य में वनों की कटाई का खतरा है।
4. बायोमास संयंत्रों को बहुत अधिक स्थान की आवश्यकता होती है।
जबकि शहरी क्षेत्र में सुविधाजनक स्थान पर एक संयंत्र ढूंढना मुश्किल है, जैसे ऑनसाइट हार्डवेयर का उपयोग करके , कंपनियां एक बड़ी सुविधा के स्थान के एक अंश पर बायोमास ऊर्जा बना सकती हैं।
जबकि बायोमास ऊर्जा में कुछ कमियां हैं, पारंपरिक बिजली और अन्य ऊर्जा स्रोतों के लिए अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध, सस्ता वैकल्पिक और मूल्यवान विकल्प के रूप में क्षेत्र के लिए अधिक शोध और नवाचार जारी है।
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