18.6: जैव ईंधन (बायोमास एनर्जी)
- Page ID
- 170503
जैव ईंधन (बायोमास ऊर्जा) में जीवों से उत्पन्न ऊर्जा होती है, जैसे कि पशु अपशिष्ट, पौधे, या शैवाल। यह सौर ऊर्जा का एक और अप्रत्यक्ष रूप है। जैव ईंधन के कई उपयोग हैं। बिजली उत्पन्न करने के लिए उन्हें सीधे जलाया जाता है या पहले इथेनॉल (अक्सर बैक्टीरिया और कवक की मदद से) में परिवर्तित किया जाता है। दहन से निकलने वाली गर्मी भाप का उत्पादन करती है और जनरेटर को बिजली देने के लिए टरबाइन को बदल देती है। बायोडीजल ईंधन भरने वाले वाहनों के लिए पेट्रोकेमिकल्स का विकल्प प्रदान करता है। जैव ईंधन का उपयोग छोटे विमानों (आंकड़ा\(\PageIndex{a}\)) को बिजली देने के लिए भी किया गया है। इसके अलावा, लकड़ी या पुआल जलाने से ताप मिलता है।
जीवाश्म ईंधन के विपरीत, जैव ईंधन कार्बन न्यूट्रल (आंकड़ा\(\PageIndex{b}\)) होते हैं। जीवाश्म ईंधन कार्बन को स्टोर करता है जिसे लाखों साल पहले जीवों द्वारा कब्जा कर लिया गया था। जब हम उन्हें जलाते हैं, तो कार्बन डाइऑक्साइड को हटाए जाने की तुलना में बहुत तेजी से निकलता है। जैव ईंधन ने हाल ही में वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को हटा दिया, और वे कम समय के साथ बनते हैं। जब जैव ईंधन को जलाया जाता है, तो हाल ही में हटाए गए इस कार्बन डाइऑक्साइड को वापस वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है।
जैव ईंधन का एक अन्य लाभ यह है कि इनका उत्पादन स्थानीय रूप से किया जा सकता है और कई अलग-अलग स्थानों पर इसकी खेती की जा सकती है। दूसरी ओर, वे ऐसे स्थान पर कब्जा कर लेते हैं जो अन्यथा खाद्य उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। मामलों को और जटिल बनाने के लिए, जैव ईंधन के लिए पौधों की प्रजातियों को आदर्श बनाने वाली विशेषताएं (जैसे कीटों के प्रति प्रतिरोधी और तेजी से बढ़ने वाली) ऐसी विशेषताएं भी हैं जो आक्रामक प्रजातियों को पनपने में मदद करती हैं। यदि इन प्रजातियों को उनकी मूल सीमाओं के बाहर उगाया जाता है, तो उन्हें शामिल करने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए।
जैव ईंधन के रूप में ठोस नगरपालिका कचरे (नीचे देखें) या जानवरों के कचरे का दहन, कचरे को कम करता है और एक साथ बिजली उत्पन्न करता है। अक्षय ऊर्जा के अधिकांश रूपों के विपरीत, हालांकि, जैव ईंधन का दहन हवा को प्रदूषित करता है। (जारी कार्बन डाइऑक्साइड कोई मुद्दा नहीं है क्योंकि जैव ईंधन कार्बन न्यूट्रल हैं, लेकिन अन्य वायु प्रदूषक भी निकलते हैं।) वास्तव में, घर के अंदर खाना पकाने के लिए इस्तेमाल होने वाली आग से आंतरिक वायु प्रदूषण विकासशील देशों में मौत का एक प्रमुख कारण है।
प्रत्येक प्रकार के बायोमास का मूल्यांकन इसके पर्यावरणीय और सामाजिक प्रभाव के लिए किया जाना चाहिए ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि क्या यह वास्तव में स्थिरता को आगे बढ़ा रहा है और पर्यावरणीय प्रभावों को कम कर रहा है। उदाहरण के लिए, सिर्फ ऊर्जा उत्पादन के लिए वनों के बड़े हिस्से को काटना कोई स्थायी विकल्प नहीं है क्योंकि हमारी ऊर्जा मांगें इतनी बड़ी हैं कि हम महत्वपूर्ण निवास स्थान को नष्ट करते हुए दुनिया को जल्दी से नष्ट कर देंगे। बायोमास के लिए एक स्थायी विकल्प होने के लिए, इसे आमतौर पर अपशिष्ट पदार्थ, जैसे कि लकड़ी मिल चूरा, पेपर मिल कीचड़, यार्ड कचरा, या दलिया प्रसंस्करण संयंत्र, पशुधन खाद, या कचरे से ओट हल्स से आने की आवश्यकता होती है। ये सामग्रियां अन्यथा बस जमा या विघटित हो जाएंगी। जैव ईंधन के उपयोग के कई उदाहरणों पर अधिक विस्तार से चर्चा की गई है, जिसमें उपयोग के प्रकार के विशिष्ट फायदे और नुकसान शामिल हैं।
बर्निंग वुड
गर्म करने और पकाने के लिए लकड़ी से बने लकड़ी और चारकोल का उपयोग करने से जीवाश्म ईंधन की जगह ले सकते हैं और इसके परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन कम हो सकता है। यदि लकड़ी को उन जंगलों या वुडलॉट से काटा जाता है जिन्हें पतला करना पड़ता है या जिन शहरी पेड़ों से गिरते हैं या उन्हें वैसे भी काट दिया जाता है, तो बायोमास के लिए इसका उपयोग उन पारिस्थितिक तंत्रों को प्रभावित नहीं करता है। हालांकि, लकड़ी के धुएं में कार्बन मोनोऑक्साइड और पार्टिकुलेट मैटर (वायु प्रदूषण देखें) जैसे हानिकारक प्रदूषक होते हैं।
घर के हीटिंग के लिए, आधुनिक लकड़ी के चूल्हे या फायरप्लेस इंसर्ट का उपयोग करते समय यह सबसे कुशल और सबसे कम प्रदूषणकारी होता है, जिसे छोटी मात्रा में कणों को छोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि, उन जगहों पर जहां लकड़ी और चारकोल प्रमुख खाना पकाने और गर्म करने वाले ईंधन हैं, जैसे कि विकासशील देशों में, लकड़ी को पेड़ों की तुलना में तेजी से काटा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप वनों की कटाई (आंकड़ा\(\PageIndex{c}\)) हो सकती है। जैव ईंधन के उपयोग का सबसे बड़ा हिस्सा पारंपरिक बायोमास से आता है, ज्यादातर ईंधन की लकड़ी घरेलू खाना पकाने और गर्म करने के लिए इकट्ठा होती है, जो अक्सर टिकाऊ प्रतिस्थापन की परवाह किए बिना होती है।
बायोमास का इस्तेमाल छोटे बिजली संयंत्रों में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 1980 के दशक के मध्य से कोलगेट कॉलेज में लकड़ी से जलने वाला बॉयलर था (आंकड़ा\(\PageIndex{d}\))। एक वर्ष में इसने लगभग 20,000 टन स्थानीय रूप से और स्थायी रूप से कटे हुए लकड़ी के चिप्स को संसाधित किया, जो 1.17 मिलियन गैलन (4.43 मिलियन लीटर) ईंधन तेल के बराबर है, 13,757 टन उत्सर्जन से बचता है और विश्वविद्यालय को ताप लागत में $1.8 मिलियन से अधिक की बचत करता है। विश्वविद्यालय की भाप बनाने वाली लकड़ी जलाने की सुविधा अब परिसर की 75% से अधिक गर्मी और घरेलू गर्म पानी की जरूरतों को पूरा करती है।
म्युनिसिपल सॉलिड वेस्ट
म्यूनिसिपल सॉलिड वेस्ट (MSW) को आमतौर पर कचरा के रूप में जाना जाता है और इसे सीधे जलाकर या उत्पादित मीथेन को जलाने से बिजली पैदा कर सकता है क्योंकि यह सड़ जाता है। अपशिष्ट-से-ऊर्जा प्रक्रियाएँ नए सिरे से ब्याज प्राप्त कर रही हैं क्योंकि वे एक ही बार में दो समस्याओं को हल कर सकती हैं: अक्षय संसाधन से कचरे का निपटान और ऊर्जा का उत्पादन। कई पर्यावरणीय प्रभाव कोयला संयंत्र के समान हैं: वायु प्रदूषण, राख उत्पादन, आदि क्योंकि ईंधन स्रोत कोयले की तुलना में कम मानकीकृत है और एमएसडब्ल्यू में खतरनाक सामग्री मौजूद हो सकती है, भस्मक और अपशिष्ट-से-ऊर्जा ऊर्जा संयंत्रों को हानिकारक सामग्रियों की गैसों को साफ करने की आवश्यकता होती है। अमेरिका में पर्यावरण संरक्षण एजेंसी इन संयंत्रों को बहुत सख्ती से नियंत्रित करती है और इसके लिए प्रदूषण-रोधी उपकरणों को स्थापित करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, उच्च तापमान पर भस्म करते समय, कई जहरीले रसायन कम हानिकारक यौगिकों में टूट सकते हैं। इन पौधों की राख में विभिन्न धातुओं की उच्च सांद्रता हो सकती है जो मूल कचरे में मौजूद थीं। यदि राख पर्याप्त रूप से साफ है तो इसे MSW लैंडफिल कवर के रूप में “पुनर्नवीनीकरण” किया जा सकता है या सड़कों, सीमेंट ब्लॉकों और कृत्रिम भित्तियों (कोरल रीफ्स के समान, लेकिन मनुष्यों द्वारा निर्मित) का निर्माण किया जा सकता है।
लैंडफिल गैस (बायोगैस)
लैंडफिल गैस (बायोगैस) एक प्रकार की मानव-निर्मित “बायोजेनिक” गैस है जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है (आंकड़ा\(\PageIndex{e}\))। मीथेन का निर्माण मलजल उपचार संयंत्रों, अपशिष्ट लैंडफिल, एनारोबिक कंपोस्टिंग और पशुधन खाद प्रबंधन प्रणालियों में जैविक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप किया जाता है। गर्मी या बिजली का उत्पादन करने के लिए इस गैस को पकड़कर जला दिया जाता है। बिजली जीवाश्म ईंधन को जलाने से उत्पादित बिजली की जगह ले सकती है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन कम हो सकता है। प्राकृतिक गैस संयंत्र के समान, पौधे के निर्माण से ही एकमात्र पर्यावरणीय प्रभाव पड़ता है।
बायोएथेनॉल और बायोडीजल
बायोएथेनॉल और बायोडीजल तरल जैव ईंधन हैं जो पौधों, आमतौर पर फसलों से निर्मित होते हैं। बायोएथेनॉल को गन्ने के रस से आसानी से किण्वित किया जा सकता है, जैसा कि ब्राज़ील में किया जाता है। इसके अतिरिक्त, इसे टूटे हुए कॉर्न स्टार्च से किण्वित किया जा सकता है, जैसा कि मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में किया जाता है।
ईंधन के लिए पौधों को उगाने के आर्थिक और सामाजिक प्रभावों पर विचार करने की आवश्यकता है, क्योंकि जैव ईंधन फसलों को उगाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली भूमि, उर्वरक और ऊर्जा का उपयोग खाद्य फसलों को उगाने के लिए किया जा सकता है। ईंधन बनाम भोजन के लिए भूमि की प्रतिस्पर्धा से भोजन की कीमत बढ़ सकती है, जिसका समाज पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। यह वैश्विक स्तर पर खाद्य आपूर्ति में वृद्धि, कुपोषण और भुखमरी को भी कम कर सकता है। इसके अलावा, दुनिया के कुछ हिस्सों में, बायोडीजल बनाने के लिए बायोएथेनॉल और सोयाबीन और ताड़ के तेल के पेड़ों के लिए गन्ना उगाने के लिए प्राकृतिक वनस्पति और जंगलों के बड़े क्षेत्रों को काट दिया गया है। यह टिकाऊ भूमि उपयोग नहीं है। भोजन के लिए उपयोग नहीं किए जाने वाले पौधों के कुछ हिस्सों से प्राप्त जैव ईंधन, जैसे कि डंठल, उनके पर्यावरणीय प्रभाव को कम करते हैं। बायोडीजल इस्तेमाल किए गए वनस्पति तेल से बनाया जा सकता है और इसका उत्पादन बहुत ही स्थानीय आधार पर किया गया है। डीजल की तुलना में, कच्चे तेल से प्राप्त पेट्रोकेमिकल, बायोडीजल दहन से सल्फर ऑक्साइड, पार्टिकुलेट मैटर, कार्बन मोनोऑक्साइड, और अनबर्न और अन्य हाइड्रोकार्बन का उत्पादन होता है, लेकिन यह अधिक नाइट्रोजन ऑक्साइड (वायु प्रदूषण देखें) का उत्पादन करता है।
तरल जैव ईंधन आमतौर पर पेट्रोलियम की जगह लेते हैं और वाहनों (आंकड़ा\(\PageIndex{f}\)) को बिजली देने के लिए उपयोग किए जाते हैं। हालांकि इथेनॉल-गैसोलीन मिश्रण शुद्ध गैसोलीन की तुलना में अधिक स्वच्छ जलते हैं, लेकिन वे अधिक अस्थिर भी होते हैं और इस प्रकार ईंधन टैंक और डिस्पेंसिंग उपकरण से “बाष्पीकरणीय उत्सर्जन” अधिक होता है। ये उत्सर्जन हानिकारक, जमीनी स्तर के ओजोन और स्मॉग (वायु प्रदूषण देखें) के निर्माण में योगदान करते हैं। इथेनॉल के साथ मिश्रित होने से पहले वाष्पीकरण उत्सर्जन को कम करने के लिए गैसोलीन को अतिरिक्त प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है।
एट्रिब्यूशन
मैथ्यू आर फिशर द्वारा अक्षय ऊर्जा और चुनौतियों और पर्यावरण जीवविज्ञान से ऊर्जा उपयोग के प्रभावों से मेलिसा हा द्वारा संशोधित (CC-BY के तहत लाइसेंस प्राप्त)