सरल शैवाल जीव बायोमास विकसित करते हैं जिसे काटा जा सकता है और फिर ईंधन और अन्य उत्पाद बनाने के लिए परिवर्तित किया जा सकता है। हाल ही में एक पोस्ट में, अरामको ने खुलासा किया उन्होंने शैवाल से बायोक्रूड का पहला बैच तैयार किया है। वे अन्य शोधकर्ताओं और कंपनियों के साथ मिलकर अपशिष्ट जल और समुद्री जल सूक्ष्म शैवाल से कम कार्बन ईंधन का उत्पादन और उपयोग करने के तरीके खोज रहे हैं।
अपशिष्ट जल और समुद्री जल सूक्ष्म शैवाल से कम कार्बन ईंधन बनाना: अध्ययन का उद्देश्य
सेवा मेरे वैकल्पिक तरल ईंधन के बारे में अधिक जानें जिसका उपयोग पर्यावरण के अनुकूल और टिकाऊ ऊर्जा के निर्माण के लिए किया जा सकता है। साथ ही, ऊर्जा उत्पादन के लिए सूक्ष्म शैवाल की आवश्यकता और इसके प्रकारों का निर्धारण करने के लिए भी जैव ईंधन.
- के अनुसार क्लेनोवा एट अल द्वारा अध्ययन.बायोडीजल की उत्पत्ति तेलीय सूक्ष्मजीवों से हुई है। इनका उपयोग डीजल और पेट्रोलियम उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण नवीकरणीय विकल्प के रूप में किया जा रहा है।
- अन्य डेमिरबास द्वारा किया गया अध्ययन यह सुझाव देता है कि केवल सूक्ष्म शैवाल में ही नवीकरणीय बायोडीजल की क्षमता है जो वैश्विक परिवहन मांगों को पूरा कर सकता है।
सूक्ष्मशैवाल क्या हैं?
वे दुनिया के सबसे छोटे जड़हीन और पत्तीहीन पौधे हैं जो हमारे द्वारा साँस में ली जाने वाली ऑक्सीजन के आधे से ज़्यादा हिस्से का उत्पादन कर सकते हैं। इसके अलावा, वे बायोएक्टिव यौगिकों के मेजबान भी हैं।
सूक्ष्मशैवाल की विशेषताएँ
- सामान्यतः शैवाल 2 समूहों में वर्गीकृत अर्थात् यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक। सूक्ष्म शैवाल सबसे पुरानी जीवित प्रजातियाँ हैं।
- वे प्रकाश संश्लेषण तंत्र है क्लोरोफिल से बने अन्य पौधों के समान।
- सूक्ष्म शैवाल की खेती जलीय निलंबन के रूप में की जाती है और इसमें पानी, पोषक तत्वों और कार्बन डाइऑक्साइड की अधिक उपलब्धता होती है।
- उनके वर्गीकरण को परिभाषित करने वाले कारक उनके वर्णक प्रकार, रासायनिक संरचना, कोशिका भित्ति घटक और रूपात्मक विशेषताएं हैं।
- उनके पास है कई स्रोतों के लिए CO2 को ठीक करने की क्षमता जैसे घुलनशील कार्बोनेट लवण, वायुमंडल और फैक्ट्री अपशिष्ट गैसें।
सूक्ष्मशैवाल के प्रकार
- वे जा सकते हैं परपोषी यदि वे विकास के लिए कार्बनिक यौगिकों का उपयोग करते हैं।
- स्वपोषीयदि वे अकार्बनिक यौगिकों से कार्बन प्राप्त कर रहे हैं।
- वे इस प्रकार से वर्णित हैं प्रकाशस्वपोषी जब वे प्रकाश को ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं।
- इसी प्रकार, मिक्सोट्रोफिक सूक्ष्म शैवाल हैं संश्लेषक क्योंकि वे प्रकाश संश्लेषण पर स्वपोषी और विषमपोषी को सम्मिलित करते हैं।
जैव ईंधन उत्पादन के लिए सूक्ष्म शैवाल के उपयोग की चुनौतियाँ
हालांकि जैव ईंधन उत्पादन के लिए शैवाल का उपयोग करना लाभदायक है, लेकिन इसकी प्रसंस्करण लागत बहुत अधिक है। साथ ही, इसकी प्रतिस्पर्धात्मकता भी कम है जो इसके व्यापक व्यावसायीकरण में एक महत्वपूर्ण बाधा है।
- शैवाल के माध्यम से जैव ईंधन उत्पादन उद्योग स्थापित करना और लागत प्रतिस्पर्धात्मकता सुनिश्चित करना एक महत्वपूर्ण कदम है। बड़ी चुनौती.
- के अनुसार जोन्स और मेफील्ड अध्ययन2030 तक कुल ऊर्जा मांग का लगभग 6% जैव ईंधन द्वारा पूरा किया जाएगा।
- कुछ शोधकर्ताओं के अनुसार, जैव ईंधन उत्पादन के लिए सूक्ष्म शैवाल में उच्च मात्रा में लिपिड शामिल होते हैं। नीचे दी गई तालिकाओं में उक्त डेटा दिखाया गया है।
एक शोध के अनुसार, विशाल क्लैम सौर ऊर्जा को अधिक कुशल बना सकते हैं.
जैव ईंधन उत्पादन में शामिल चरण सूक्ष्म शैवाल
यह भी शामिल है 2 प्रमुख कदम जिसमें विभिन्न उप-चरण प्रक्रियाएं शामिल हैं।
शैवाल की खेती
शैवाल की वृद्धि 1 से 10 दिनों तक चल सकती है, और यह कई फ़सलों की अनुमति देता है। ये सूक्ष्मजीव शुष्क और बंजर भूमि पर भी विकसित हो सकते हैं। इसके अलावा, कुछ प्रकार के शैवाल भी पनप सकते हैं। शैवाल खाद्य फसलों की तुलना में 20 से 30 गुना अधिक बढ़ सकते हैंइस अध्ययन में खुले तालाब में खेती पर चर्चा की गई है क्योंकि यह सबसे अधिक लागू की जाने वाली विधि है।
खेती के लिए खुला तालाब
शैवाल बायोमास की खेती और कटाई के लिए सही तकनीक चुनना महत्वपूर्ण है। आर्थिक मुद्दों के कारण, औद्योगिक पैमाने पर खुले तालाब अब एकमात्र विकल्प हैं क्योंकि उनका डिज़ाइन सीधा है। आम तौर पर, वे तालाब या रेसट्रैक के आकार में विकसित होता है और प्रसार के माध्यम से CO2 को वायुमंडल से एकत्र किया जाता हैइस प्रणाली को आगे तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है: वृत्ताकार तालाब, रेसवे तालाब, और अविचलित खुली प्रणाली।
सीमाओं
इस विधि से जल हानि वाष्पीकरण के कारण और कम बायोमास उत्पादन होता है। इसके अलावा, कुछ कमजोर शैवाल प्रजातियाँ पनपने में असमर्थ हैं इस वातावरण में खुले तालाब में खेती की विधि केवल उन स्थानों के लिए आदर्श है जहाँ भरपूर धूप हो और पानी आसानी से उपलब्ध हो। विशेष रूप से समुद्र तट पर.
बंद खेती प्रणाली
चूंकि खुली प्रणाली में संसाधन प्रतिबंध हैं, इसलिए बंद प्रणाली पीबीआर विकसित किए गए। पर्यावरण और सांस्कृतिक मीडिया के बीच कोई प्रत्यक्ष संपर्क नहींइसके परिणामस्वरूप शैवाल की खेती और कटाई के लिए अपेक्षाकृत अधिक सुसंगत और विश्वसनीय वातावरण उपलब्ध होता है।
बंद प्रणाली मूल्यवान उत्पाद और बढ़िया रसायन बनाती है जिनका उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है। बायोफार्मास्युटिकल्स, सौंदर्य प्रसाधन, जैव ईंधन और मानव स्वास्थ्य पूरक उनसे बनाए जाते हैं। फ्लैट-पैनल, वर्टिकल ट्यूब, हॉरिजॉन्टल ट्यूब और स्टिरर्ड टैंक बंद खेती के तरीकों के प्रकार हैं।
सीमाओं
इस प्रणाली थोड़ी महंगी है क्योंकि इसमें प्रक्रिया पैरामीटर दृष्टिकोण, वायु तंगी और द्रव्यमान स्थानांतरण शामिल है। लाइटनिंग सिस्टम काफी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है इस प्रणाली को अक्षम बना दिया गया है। इसकी सीमाओं के कारण इसका व्यावसायीकरण चुनौतीपूर्ण हो गया है।
शीघ्र सूक्ष्मशैवाल संवर्धन के लिए नैनो-एडिटिव्स दृष्टिकोण
हाल ही में कुछ शोधकर्ताओं ने सूक्ष्मशैवाल संवर्धन के विभिन्न चरणों में नैनो योजकों का प्रयोगउनका ध्यान बायोमास और उप-उत्पाद विकास की दक्षता बढ़ाने पर था।
- एंजाइमों के साथ लेपित नैनोट्यूब और नैनोफाइबर जैसे नैनोमटेरियल का उपयोग किया जा सकता है। स्थिरीकरण के लिए उपयोग किया जाता हैकार्बन नैनोट्यूब और ग्रेफीन ऑक्साइड जैसी कुछ कार्बन संरचनाओं में एंजाइमों के लिए स्थिरता और गतिविधि प्रदान करने की क्षमता होती है।
- इसके अलावा, नैनोकणों का भी उपयोग किया गया है जैव ईंधन और बायोमास उत्पादन में वृद्धि.
- शोधकर्ताओं के अनुसार, सूक्ष्म शैवाल बायोमास को बढ़ाना संभव है: 20-30% नैनोकण अनुप्रयोग के साथ.
- गैलियम एल्युमिनियम आर्सेनाइड आधारित एल.ई.डी. का उपयोग शैवाल संवर्धन को बढ़ाने के लिए किया गया है, जिससे उच्च बायोमास उत्पादन प्राप्त हुआ है।
- ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग शैवाल संवर्धन के दौरान वृद्धि दक्षता में सुधार के लिए भी किया जाता है और इससे प्रकाश व्यवस्था की लागत में भी बचत होती है।
परिवहन क्षेत्र में जैव ईंधन
जैव ईंधन यहाँ महत्वपूर्ण है क्योंकि यह ईंधन की बढ़ती माँगों को पूरा करने में मदद करता है। वे जीवाश्म ईंधन की तुलना में बेहतर विकल्प हैं और पर्यावरण के लिए भी क्योंकि वे कम कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन करते हैं। यह बदले में जीएचजी उत्सर्जन को कम करता है और जलवायु परिवर्तन के खिलाफ लड़ाई को थोड़ा आसान बनाता है। पुराने शैवाल जमा से पेट्रोल एक सीमित स्रोत है और यह अधिक महंगा होता जा रहा है और संभवतः खत्म हो रहा है।
A राज्यों का अध्ययन करें सूक्ष्म शैवाल मूल्यवान जैव ईंधन स्रोत हैं। सूक्ष्म शैवाल काफी मात्रा में तटस्थ लिपिड जमा करते हैं और संश्लेषित करते हैं, जो फायदेमंद है। इसके अलावा, सूक्ष्म शैवाल साल भर उत्पादन प्रदान करते हैं और तिलहन फसलों की तुलना में प्रत्येक खेती वाले क्षेत्र के लिए कुशल तेल उपज सुनिश्चित करते हैं।
एक शोध ने सुझाव दिया कटलफिश स्याही से प्राप्त मेलेनिन टिकाऊ बायोमास संसाधन के रूप में क्षमता दिखाता है.
जैव ईंधन उत्पादन में शैवाल का महत्व: विभिन्न अध्ययनों के पहलू
अन्य स्थलीय पौधों की तुलना में सूक्ष्म शैवाल के लाभों को प्रमाणित करने वाले अनेक अध्ययन हुए हैं।
अध्ययन #1
जोन्स और मेफील्ड अध्ययन सुझाव दिया कि सूक्ष्म शैवाल का उपयोग जैव ईंधन के विभिन्न रूपों के उत्पादन के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बायोहाइड्रोजन से सूक्ष्म शैवाल तेल से एरोबिक पाचन द्वारा मीथेन उत्पादन।
अध्ययन #2
RSI पिएन्कोस और डार्जिन्स सर्वेक्षण में कहा गया है कि उन्होंने पाया कि सूक्ष्म शैवाल, एकल-कोशिका वाले जीव, उच्च गति वाली तकनीकों से दोहराए जा सकते हैं और तेजी से बदलते उपभेदों का निर्माण कर सकते हैं। अध्ययन ने सूक्ष्म शैवाल की पर्यावरण-मित्रता और आसानी से बढ़ने की संभावनाओं को दिखाया। इसके अलावा, सूक्ष्म शैवाल की खेती की प्रक्रिया अपशिष्ट धाराओं को कम कर सकती है।
अध्ययन #3
के अनुसार पिटमैन एट अल. अध्ययन, सूक्ष्म शैवाल प्रति इकाई क्षेत्र और लंबाई में सबसे अधिक बायोमास उपज प्रदान कर सकते हैं। यही कारण है कि इसे अक्षय ऊर्जा उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण ध्यान मिला है। इसमें उच्च तेल और स्टार्च सामग्री होती है और इसे जीवित रहने के लिए खेती या मीठे पानी के लिए विशिष्ट कृषि भूमि की आवश्यकता नहीं होती है। इसे कार्बन डाइऑक्साइड और अपशिष्ट जल के साथ आसानी से उगाया जा सकता है।
अध्ययन #4
के अनुसार पाटिल एट अल. अध्ययन, सूक्ष्म शैवाल को वृहद शैवाल की तुलना में प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि वृहद शैवाल कम लचीले होते हैं और केवल एक प्रसंस्करण विधि प्रदान करते हैं। जबकि सूक्ष्म शैवाल जैव ईंधन, फ़ीड और उच्च-मूल्य वाली जैव गतिविधियों का उत्पादन करने की प्रक्रिया के लिए CO2 और सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं। यह उल्लेखनीय है कि वैश्विक C-निर्धारण में सूक्ष्म शैवाल का योगदान 40% से अधिक है, जिसमें समुद्री सूक्ष्म शैवाल सबसे अधिक उत्पादकता के लिए जिम्मेदार है।
अध्ययन #5
अन्य सिंह और ओल्सन द्वारा किया गया अध्ययनसूक्ष्म शैवाल बायोमास में शुष्क भार के हिसाब से लगभग 50% कार्बन होता है। शैवाल कम समय में बड़ी मात्रा में बायोमास का उत्पादन कर सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनकी शाखाओं, पत्तियों या जड़ों के लिए सेल्यूलोज की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, सूक्ष्म शैवाल से बायोडीजल बनाने के लिए, संग्रह, निष्कर्षण और नैनो उत्प्रेरक में रूपांतरण आसानी से किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कुशल बायोडीजल उत्पादन होता है। जबकि मैक्रोशैवाल में विभिन्न लिपिड, हाइड्रोकार्बन और जटिल तेल होते हैं जो प्रक्रिया को जटिल बनाते हैं।
यहाँ इसका सरलीकृत एवं विस्तृत संस्करण दिया गया है वैश्विक ऊर्जा परिदृश्य 2024-2050.
निष्कर्ष
सूक्ष्म शैवाल की वृद्धि दर अन्य स्थलीय फसलों की तुलना में बेहतर होती है, उनमें लिपिड की मात्रा अधिक होती है, तथा वे तेजी से प्रजनन करते हैं। यह स्पष्ट है कि कोई भी एकल रणनीति प्रभावी समाधान प्रदान करने में सक्षम नहीं है। इस प्रकार, प्रक्रियाओं के संयोजन की आवश्यकता है ताकि निर्भरता सुनिश्चित हो सके ऊर्जा उत्पादन के लिए जैव ईंधनजैव ईंधन प्रसंस्करण और तेल निष्कर्षण में शैवाल की प्रभावशीलता सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है। इससे यह स्पष्ट हो जाता है कि अपशिष्ट जल और समुद्री जल सूक्ष्म शैवाल से कम कार्बन ईंधन अगला सबसे अच्छा टिकाऊ समाधान हो सकता है।
