उद्योग संबंधी विषय
मानव सरलता के इतिहास में, कई आविष्कार और प्रौद्योगिकियाँ स्वाभाविक रूप से होने वाली घटनाओं से प्रेरित हैं। दुनिया की सबसे तेज़, सबसे कुशल ट्रेनें — जापान की शिंकानसेन ट्रेनें — 186 मील प्रति घंटे से अधिक की गति से चलती हैं। ऐसी गति से होने वाले सोनिक बूम को खत्म करने के लिए, डिजाइनरों ने ट्रेनों को किंगफिशर की लंबी चोंच जैसा दिखने के लिए सुव्यवस्थित किया, क्योंकि वह पक्षी बहुत कम छींटे के साथ उड़ता और तैरता है। इसी तरह, 21वीं सदी की पवन टर्बाइन डिजाइन करने वाले व्हेल के पंखों को मॉडल के रूप में उपयोग करते हैं: भारी-भरकम स्तनधारी फिर भी समुद्र के सबसे आकर्षक तैराक, जम्पर और गोताखोर होते हैं क्योंकि उनके पंख दांतेदार होते हैं। कार्बनिक पदार्थों का अपघटन प्रकृति में हर समय होता है। जब भी मृत वनस्पति, जीव, गिरी हुई पत्तियां, छोड़ी गई घास की कटिंग, पशुधन खाद, खाद्य अपशिष्ट और सीवेज ऑक्सीजन से सील हो जाते हैं — जैसे कि लैंडफिल या खाद के ढेर में — ये पदार्थ अवायवीय पाचन के अधीन होते हैं। बैक्टीरियल संरचनाओं द्वारा तोड़े जाने पर, यह विघटित पदार्थ मीथेन गैस (CH₄) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) छोड़ता है। ऊर्जा के लिए मीथेन का उपयोग करने के आर्थिक और पर्यावरणीय मूल्य को पहचानते हुए, वैज्ञानिकों ने अवायवीय पाचन को दोहराने और तेज करने के लिए मशीनें विकसित कीं। इन्हें कभी-कभी बायो डाइजेस्टर कहा जाता है।
मीथेन तक पहुँचने के लिए अवायवीय पाचन चार चरणों से गुजरता है। हाइड्रोलाइसिस (HYDROLYSIS) — कार्बनिक पदार्थ पॉलिमर से बने होते हैं, जिनके रासायनिक बंधों को बैक्टीरिया द्वारा सरल शर्करा, अमीनो एसिड और फैटी एसिड बनाने के लिए तोड़ा जाता है। एसिडोजेनेसिस (ACIDOGENESIS) — हाइड्रोलाइसिस के उप-उत्पादों को किण्वनशील बैक्टीरिया द्वारा और अधिक विखंडित किया जाता है। एसिडोजेनेसिस के अंतिम उत्पाद वाष्पशील फैटी एसिड, अमोनिया, CO₂ और हाइड्रोजन सल्फाइड हैं। एसीटोजेनेसिस (ACETOGENESIS) — यौगिकों को एसिटिक एसिड के साथ-साथ CO₂ और हाइड्रोजन छोड़ने के लिए और अधिक तोड़ा जाता है। मीथेनोजेनेसिस (METHANOGENESIS) — पिछली प्रतिक्रियाओं के अवशेषों को मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित किया जाता है। साथ मिलकर, वे बायोगैस बनाते हैं। बायोगैस को अक्सर उत्पादन के बाद दूषित पदार्थों और अन्य रसायनों को हटाने के लिए संसाधित किया जाता है जो इसके प्रदर्शन में बाधा डाल सकते हैं।
एक बायो-डाइजेस्टर, या इको डाइजेस्टर, एक टैंक है जिसमें ऑक्सीजन (O₂) नहीं होती है। यह वही करता है जो प्रकृति खाद, खाद आदि के साथ करती है, सिवाय इसके कि वे सामग्री — या सबस्ट्रेट — तुरंत O₂ की कमी से गुजरते हैं, जिससे बायोडाइजेस्टर रासायनिक प्रतिक्रियाएं शुरू होती हैं। सबसे पहले, सबस्ट्रेट प्राप्त और एकत्र किया जाता है जिसके बाद प्रक्रिया को सुचारू बनाने के लिए इसका पूर्व-उपचार किया जा सकता है। एक बार डाइजेस्टर में सुरक्षित होने के बाद, कार्बनिक पदार्थ ऊपर वर्णित चार चरणों से गुजरता है। जब सूक्ष्मजीव अपना काम कर लेते हैं, तो बायोगैस को डाइजेस्टेट, यानी शेष ठोस पदार्थ से अलग कर दिया जाता है।
क्योंकि बायोगैस का उपयोग एक ओर बिजली पैदा करने के लिए किया जाता है, और दूसरी ओर वाहनों के ईंधन और हीटिंग के लिए भी किया जाता है, इसके अवायवीय उत्पादन के लिए विभिन्न योजनाएं हैं। • ढके हुए अवायवीय लैगून डाइजेस्टर — कार्बनिक पदार्थ एक बड़े, संलग्न पूल में जमा होते हैं जो एक लचीली चंदवा से ढका होता है। • प्लग फ्लो डाइजेस्टर — तब सबसे अच्छा काम करते हैं जब सबस्ट्रेट, जैसे गाय का गोबर, फर्श की जाली से खुरच कर निकाला जाता है, जैसा कि एक डेयरी सुविधा में होता है। • पूर्ण मिश्रण डाइजेस्टर — अक्सर एक ऊपर-जमीन टैंक होता है, जो गैस मिश्रण के लिए एक हाइड्रोलिक प्रणाली के साथ संलग्न और गर्म होता है, जो एक ठोस नींव पर स्थापित होता है। • इंड्यूस्ड ब्लैंकेट रिएक्टर — स्लज डाइजेशन के सिद्धांत पर काम करते हैं। तलछट का एक कंबल बनता है जो अवायवीय पाचन के लिए आवश्यक बैक्टीरिया को बनाए रखता है।
अवायवीय पाचन सबस्ट्रेट से बायोगैस को अलग करता है जिससे डाइजेस्टेट नामक पदार्थ बचता है। यह अधिक रेशेदार हो सकता है या स्लरी के समान हो सकता है — जैसे अधिकांश फार्म डाइजेस्टेट। अक्सर, इसे उर्वरक के रूप में, मिट्टी कंडीशनर के रूप में, अच्छे परिणामों के साथ लगाया जाता है। डाइजेस्टेट कुछ प्लास्टिक कंपोजिट के साथ-साथ मवेशियों के बिस्तर का भी एक घटक है। इन्हें बड़ा होने की आवश्यकता नहीं है — छोटे पैमाने पर बायो-डाइजेस्टर सिस्टम घरों, रेस्तरां और छोटे खेतों की सेवा करते हैं, यह दर्शाता है कि अवायवीय पाचन के लाभ हर पैमाने पर सुलभ हैं।
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