जीस्थानीय ऊर्जा आपूर्ति श्रृंखलाओं को अनिश्चितता का सामना करना पड़ रहा है और ईंधन की कीमतें अंतरराष्ट्रीय व्यवधानों के प्रति संवेदनशील बनी हुई हैं। भारत जैसे देशों के लिए घरेलू ऊर्जा सुरक्षा को मजबूत करने का महत्व और अधिक जरूरी हो गया है।
दिलचस्प बात यह है कि जबकि देश स्केलेबल और टिकाऊ ऊर्जा विकल्पों की खोज जारी रखता है, इसके सबसे बड़े अप्रयुक्त संसाधनों में से एक पहले से ही अपनी अपशिष्ट धाराओं में मौजूद है। हर साल, भारी मात्रा में कृषि अवशेष, खाद्य अपशिष्ट, सीवेज कीचड़ और जैविक नगरपालिका अपशिष्ट उत्पन्न होते हैं, जिनमें से अधिकांश का कम उपयोग किया जाता है या खराब तरीके से प्रबंधित किया जाता है।
यह दो प्रमुख राष्ट्रीय चुनौतियों: ऊर्जा सुरक्षा और अपशिष्ट प्रबंधन के बीच एक महत्वपूर्ण अंतरसंबंध बनाता है। जिसे अक्सर एक निपटान समस्या के रूप में माना जाता है वह सही प्रौद्योगिकी और बुनियादी ढांचे पारिस्थितिकी तंत्र द्वारा समर्थित होने पर एक मूल्यवान ऊर्जा संसाधन भी बन सकता है। इसलिए, असली सवाल यह नहीं है कि क्या भारत के पास संसाधन आधार है। सवाल यह है कि क्या देश बड़े पैमाने पर कचरे को विश्वसनीय और व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य ऊर्जा समाधानों में परिवर्तित करने में सक्षम कुशल प्रणाली का निर्माण कर सकता है।
अपशिष्ट और ऊर्जा के बीच
भारत प्रति वर्ष लगभग 750 मिलियन टन कृषि बायोमास का उत्पादन करता है, जिसमें से लगभग 230 मिलियन मीट्रिक टन अधिशेष बायोमास होने का अनुमान है। यदि एकत्र किया जाए और कुशलता से संसाधित किया जाए, तो यह द्रव्यमान अकेले भारत की जीवाश्म ईंधन निर्भरता के एक सार्थक हिस्से की भरपाई करने की क्षमता रखता है, कुछ अनुमानों से पता चलता है कि यह लगभग एक तिहाई ईंधन आयात की जगह ले सकता है। हालाँकि, बायोमास को प्रयोग करने योग्य ऊर्जा में परिवर्तित करना जटिल है।
पारंपरिक ईंधन के विपरीत, बायोमास प्रकृति में अत्यधिक असंगत है। नमी का स्तर अलग-अलग होता है, फ़ीडस्टॉक में घनत्व अलग-अलग होता है, और राख की मात्रा में काफी उतार-चढ़ाव हो सकता है। यह दहन दक्षता, परिवहन अर्थशास्त्र, उत्सर्जन प्रदर्शन और औद्योगिक विश्वसनीयता को प्रभावित करता है। अधिकांश ऊर्जा प्रणालियों को स्थिर और पूर्वानुमानित ईंधन इनपुट की आवश्यकता होती है, जो कच्चा बायोमास अक्सर अपने आप प्रदान नहीं कर सकता है।
परिणामस्वरूप, उन प्रौद्योगिकियों पर ध्यान केंद्रित किया जा रहा है जो कचरे को स्वच्छ, अधिक प्रबंधनीय और ऊर्जा-कुशल रूपों में परिवर्तित कर सकते हैं। यहीं पर गैसीकरण और अवायवीय पाचन जैसे समाधान महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं।
कई मायनों में, ये प्रौद्योगिकियां कच्चे कचरे और उपयोग योग्य ऊर्जा बुनियादी ढांचे के बीच सेतु हैं। कचरे को कम मूल्य वाले उपोत्पाद के रूप में मानने के बजाय, वे इसे व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य ईंधन और ऊर्जा वाहक में बदलने में मदद करते हैं जो मौजूदा औद्योगिक और ऊर्जा प्रणालियों में एकीकृत हो सकते हैं।
बहुमुखी सिनगैस
गैसीकरण शुष्क बायोमास जैसे फसल अवशेष, भूसी, लकड़ी के अपशिष्ट और अन्य ठोस कार्बनिक पदार्थों के लिए विशेष रूप से प्रभावी है।
गैसीफायर के अंदर, फीडस्टॉक को सुखाया जाता है, पाइरोलाइज़ किया जाता है (गर्मी से टूट जाता है), आंशिक रूप से ऑक्सीकरण किया जाता है, और फिर कम किया जाता है। इस प्रक्रिया में, बायोमास गैसों, बायोचार और टार में टूट जाता है। ऑक्सीजन की एक सीमित मात्रा डाली जाती है – पूर्ण दहन के लिए पर्याप्त नहीं, लेकिन 800-1,000 डिग्री सेल्सियस पर कार्बन, भाप और कार्बन डाइऑक्साइड के बीच प्रतिक्रियाओं को बनाए रखने के लिए पर्याप्त है। परिणाम सिनगैस है, जो कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और थोड़ी मात्रा में मीथेन और अन्य गैसों से बना है।
सिनगैस मूल्यवान है क्योंकि यह बहुमुखी है। इसका उपयोग सीधे गर्मी या बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है या डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोगों के आधार पर इसे नवीकरणीय मीथेन, मेथनॉल, इथेनॉल और यहां तक कि हाइड्रोजन में भी अपग्रेड किया जा सकता है। यह लचीलापन गैसीकरण को उन्नत बायोएनर्जी प्रणालियों के भीतर अधिक आशाजनक मार्गों में से एक बनाता है और बताता है कि यह भविष्य के लिए तैयार स्वच्छ ईंधन पारिस्थितिकी तंत्र के लिए तेजी से केंद्रीय क्यों बनता जा रहा है।
ऊर्जा पैदा करने के अलावा, यह प्रक्रिया बायोचार का भी उत्पादन करती है, जो एक कार्बन युक्त सामग्री है जो मिट्टी की गुणवत्ता में सुधार कर सकती है और कार्बन को अलग करने में मदद कर सकती है। यह उभरते कार्बन क्रेडिट बाजारों में भी अवसर पैदा करता है।
परिणामस्वरूप, सृजित मूल्य अकेले ऊर्जा से आगे बढ़ता है, जो व्यापक पर्यावरणीय और कृषि स्थिरता परिणामों में योगदान देता है।
एनोरोबिक डाइजेशन
जबकि शुष्क बायोमास के लिए गैसीकरण अधिक उपयुक्त है, गीले जैविक कचरे के लिए एक अलग उपचार मार्ग की आवश्यकता होती है। यहीं पर अवायवीय पाचन अत्यधिक प्रासंगिक है। यह तकनीक विशेष रूप से सीवेज, खाद्य अपशिष्ट, पशु खाद और औद्योगिक जैविक अपशिष्ट धाराओं के लिए उपयुक्त है।
इस प्रक्रिया में, सूक्ष्मजीव ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में अपशिष्ट को तोड़कर बायोगैस का उत्पादन करते हैं, जिसमें मुख्य रूप से मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड होते हैं। यह प्रक्रिया पोषक तत्वों से भरपूर डाइजेस्ट भी तैयार करती है जिसका उपयोग प्रभावी ढंग से प्रबंधित होने पर मिट्टी में संशोधन के रूप में किया जा सकता है।
यही कारण है कि अवायवीय पाचन शहरी अपशिष्ट प्रणालियों, सीवेज नेटवर्क, डेयरी समूहों, खाद्य प्रसंस्करण इकाइयों, औद्योगिक परिसरों और यहां तक कि बड़े पैमाने पर कैंटीनों में भी प्रासंगिक है, जहां लगातार गीला कचरा उत्पन्न होता है। छोटे पैमाने पर, यह ग्रामीण और अर्ध-शहरी समुदायों का समर्थन कर सकता है।
हालाँकि, थर्मल सिस्टम के विपरीत, अवायवीय पाचन एक सतत जैविक प्रक्रिया पर निर्भर करता है। इसका मतलब है कि दीर्घकालिक परिचालन दक्षता और चौबीसों घंटे विश्वसनीय आउटपुट सुनिश्चित करने के लिए फीडस्टॉक पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध होना चाहिए।
विकेन्द्रीकृत ऊर्जा
यही कारण है कि भारत के लिए बड़ा अवसर एक तकनीक को दूसरी तकनीक के बजाय चुनने में नहीं, बल्कि उन्हें समझदारी से एकीकृत करने में है। गैसीफायर सूखे कचरे के लिए डिज़ाइन किए गए हैं जबकि अवायवीय पाचन गीले कचरे के साथ सबसे अच्छा काम करता है। साथ मिलकर, वे भारत के अपशिष्ट परिदृश्य की विविधता के अनुरूप एक अधिक संपूर्ण समाधान तैयार करते हैं।
सही फीडस्टॉक को सही तकनीक और सही परिणाम के साथ मिलान करना भी आवश्यक है क्योंकि गीले कचरे को गैसीफायर में या सूखे बायोमास को डाइजेस्टर में डालने से दक्षता कम हो जाती है और परिचालन चुनौतियां बढ़ जाती हैं।
ऐसा दृष्टिकोण विकेंद्रीकृत ऊर्जा प्रणालियों के मामले को भी मजबूत करता है। भारत को केवल बड़े केंद्रीकृत संयंत्रों की ही आवश्यकता नहीं है। इसके लिए छोटी वितरित प्रणालियों की भी आवश्यकता है जो ग्रामीण उद्योगों, कृषि-प्रसंस्करण समूहों, एमएसएमई और अपशिष्ट-भारी क्षेत्रों का समर्थन कर सकें जहां लंबी दूरी पर बायोमास का परिवहन आर्थिक रूप से अक्षम है। स्थानीयकृत ऊर्जा प्रणालियाँ स्थानीय कचरे को स्थानीय ऊर्जा में परिवर्तित कर सकती हैं, जिससे ईंधन की लागत कम हो सकती है जबकि ऊर्जा पहुंच और अपशिष्ट प्रबंधन परिणामों में सुधार हो सकता है।
इस पारिस्थितिकी तंत्र को प्रभावी ढंग से विकसित करने के लिए नीति समर्थन महत्वपूर्ण है। स्रोत पर कचरे को अलग करना, विकेंद्रीकृत बुनियादी ढांचे का विकास, मजबूत कार्बन बाजार और दीर्घकालिक नियामक स्पष्टता सभी गोद लेने की गति को प्रभावित करेंगे। उचित पृथक्करण के बिना, न तो गैसीकरण और न ही अवायवीय पाचन अपनी पूरी क्षमता प्राप्त कर सकता है। इसी तरह, नीतिगत निश्चितता के बिना, निवेशक और ऑपरेटर अक्सर बड़े पैमाने पर पूंजी लगाने में झिझकते हैं।
एक भी तकनीक नहीं
भारत सरकार की सस्टेनेबल अल्टरनेटिव टुवर्ड्स अफोर्डेबल ट्रांसपोर्टेशन (SATAT) योजना जैसी पहलों ने पहले ही प्रदर्शित कर दिया है कि कैसे बायोमास को बायोगैस में परिवर्तित किया जा सकता है और संपीड़ित बायोगैस में अपग्रेड किया जा सकता है, एक नवीकरणीय मीथेन विकल्प तेजी से सभी अनुप्रयोगों में प्राकृतिक गैस की जगह ले रहा है। साथ ही, जहां उद्देश्य इथेनॉल, मेथनॉल या हाइड्रोजन का उत्पादन करना है, सिनगैस एक महत्वपूर्ण मार्ग के रूप में उभर रहा है।
कई मायनों में, बायोएनर्जी हर चुनौती को हल करने की कोशिश करने वाली एक तकनीक नहीं है। यह प्रौद्योगिकियों का एक व्यापक समूह है, प्रत्येक फीडस्टॉक प्रकार और ऊर्जा आवश्यकताओं के आधार पर अलग-अलग अंतिम उपयोग प्रदान करता है।
अंततः, भारत का ऊर्जा भविष्य केवल आयातित ईंधन और पारंपरिक ऊर्जा प्रणालियों पर निर्भर नहीं रह सकता है। देश के पास पहले से ही कचरे के रूप में एक बड़ा और कम उपयोग किया गया संसाधन आधार मौजूद है। अब चुनौती सही प्रौद्योगिकियों, बुनियादी ढांचे और नीति पारिस्थितिकी तंत्र के निर्माण में है।
(अंकुर जैन अंकुर साइंटिफिक, वडोदरा के प्रबंध निदेशक हैं)