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वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों पर अनुसंधान और विकास लगातार जारी है और इसके निष्कर्ष अक्सर आशाजनक होते हैं। जैसे-जैसे ऊर्जा कंपनियाँ और सरकारें जलवायु परिवर्तन के हानिकारक प्रभावों को कम करने के तरीके के रूप में जीवाश्म ईंधन के जलने को कम करने के लिए सहयोग करती हैं, उनके मिशन में न केवल वैकल्पिक स्रोतों की व्यवहार्यता शामिल है, बल्कि उन विकल्पों को भी अनुकूलित करना है ताकि वे कुशल, लागत प्रभावी और परिवहन तथा भंडारण दोनों के लिए उपयुक्त हों। चूंकि बायोगैस — जो लंबे समय से हीटिंग और खाना पकाने के ईंधन का एक स्रोत रहा है — एक हरित ऊर्जा माध्यम के रूप में एक बड़ी भूमिका निभाता है, इसलिए इसे व्यापक और आसान अनुप्रयोग के लिए संसाधित करने की तकनीकों और विधियों को परिष्कृत किया जा रहा है।
यह जानना कि बायोगैस कैसे बनती है, यह समझने के लिए केंद्रीय है कि बायोगैस अपग्रेडिंग क्यों व्यावहारिक और आवश्यक है। अधिकांश लोगों को बायोगैस का कुछ अनुभव हुआ है, भले ही वह केवल गंध से ही क्यों न हो। जब कार्बनिक पदार्थ का अपघटन होता है, तो उसके घटक या तो ऑक्सीजन की उपस्थिति में या उसके बिना टूटते हैं, उदाहरण के लिए लैंडफिल में, या घास के ढेर या गाय के गोबर के बड़े ढेर के नीचे। बाद वाले उदाहरण में, विशेष बैक्टीरिया क्षय के कई चरणों में पदार्थों को रासायनिक यौगिकों की एक सरणी में तोड़ देते हैं। अंत में बचे हुए प्रमुख यौगिकों में मीथेन (CH4) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) हैं। ये अन्य यौगिकों के साथ मिलकर बायोगैस बनाते हैं। CO2 और CH4 के अतिरिक्त, कम मात्रा में गैसें मौजूद रहती हैं। यद्यपि अनुपात में मामूली, ये ट्रेस यौगिक बायोगैस को अनुपयोगी और यहां तक कि खतरनाक बनाने के संदर्भ में एक हानिकारक प्रभाव डालते हैं। टेरपेन और सिलोक्सेन जैसे वाष्पशील कार्बनिक यौगिक बायोगैस को दूषित कर सकते हैं, जैसा कि जल वाष्प और सल्फर यौगिक करते हैं। विशेष रूप से हाइड्रोजन सल्फाइड, न केवल मानव स्वास्थ्य के लिए खतरनाक है बल्कि पाइपलाइन और भंडारण पात्रों को भी नुकसान पहुँचाता है। इन समस्याओं से परे, CO2 स्वयं बायोगैस की ईंधन दक्षता को बहुत कम कर देती है। इसलिए, आदर्श यह है कि मीथेन को यथासंभव शुद्ध रूप में उत्पादित किया जाए।
बायोगैस अपग्रेडिंग का उद्देश्य एक अक्षय प्राकृतिक गैस (RNG) बनाना है, यानी पाइपलाइन परिवहन के लिए उपयुक्त और पारंपरिक प्राकृतिक गैस का उपयोग जहां भी किया जाता है, वहां उपयोग के लिए उपयुक्त। प्राथमिक अंतर यह है कि RNG — या बायोमीथेन — भूगर्भीय जमा से प्राप्त प्राकृतिक गैस की तुलना में आसानी से फिर से भरा जा सकता है। बायोमीथेन को वाहनों में ईंधन भरने के लिए तरलीकृत या संपीड़ित किया जा सकता है। इसके अलावा, यह पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) द्वारा निर्धारित संघीय अक्षय ईंधन मानक आवश्यकताओं के अनुरूप है। संक्षेप में, RNG का उपयोग ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को काफी कम करता है।
एनारोबिक डाइजेस्टर से एकत्रित बायोगैस को जल वाष्प संतृप्त कर सकता है, जो गैस के वजन का 12 प्रतिशत तक हो सकता है, हालांकि सामग्री का एक प्रतिशत से भी कम। यह वाष्प पाइपलाइनों से गुजरते समय संघनित हो सकता है जिससे वे संक्षारित हो सकते हैं। इसलिए, परिवहन से पहले H2O को हटाना महत्वपूर्ण है। भाप केवल ओस बिंदु पर तरल H2O में संघनित होगी। इसे वहां तक पहुँचाना कई तरीकों से संभव है। एक बात यह है कि गैस को उस तापमान तक ठंडा किया जा सकता है जो ओस बिंदु के अनुरूप होता है। यह अक्सर गैस लाइन को मिट्टी के नीचे दबाकर और संघनित पानी के लिए एक जाल लगाकर पूरा किया जाता है। एक अन्य परिदृश्य में बायोगैस अपग्रेडिंग प्रणाली में सिलिका जेल का उपयोग करके वाष्प को फँसाना और बायोगैस को आगे शुद्धिकरण के लिए जाने देना शामिल है।
थोड़ी सी हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) बहुत परेशानी का कारण बन सकती है। मनुष्यों, जानवरों और पौधों के श्वसन स्वास्थ्य को खतरे में डालने के अलावा, यह यौगिक — जिसे कभी-कभी सीवर गैस कहा जाता है — को भंडारण टैंकों और पाइपलाइनों पर दुर्बल करने वाला संक्षारण पैदा करने के लिए जाना जाता है। यद्यपि इसकी उपस्थिति अधिकांश बायोगैस में बमुश्किल दर्ज होती है, फिर भी यदि इसे समाप्त नहीं किया जाता है तो यह भयानक परिणामों को जन्म देने के लिए पर्याप्त है। बायोगैस में इसकी उपस्थिति को कम करने का एक तरीका है एनारोबिक डाइजेस्टर में सब्सट्रेट, यानी कार्बनिक पदार्थ जोड़ने से पहले लोहे के यौगिकों को जोड़ना। बायोगैस निकालने के बाद सल्फर यौगिक डाइजेस्टेट के साथ रह जाते हैं। हालांकि, अक्सर, केवल प्रत्याशात्मक कार्रवाई पर्याप्त नहीं होती है। सक्रिय कार्बन H2S के साथ प्रतिक्रिया करके इसे ऑक्सीकृत कर सकता है और अणुओं को कार्बन ठोस की सतह से बांध सकता है। एक और हटाने की प्रक्रिया है गैस को सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल के माध्यम से या लोहे के ऑक्साइड के साथ उपचारित ठोस पदार्थों के माध्यम से प्रवाहित करना।
मीथेन के अलावा, कार्बन डाइऑक्साइड बायोगैस में सबसे प्रचुर यौगिक है। दुर्भाग्य से, CO2 बायोगैस के ऊर्जा मूल्य और ईंधन दक्षता को छीन लेता है। CO2 सामग्री को कम करने के सबसे सामान्य तरीकों में से एक है एक बड़े बेलनाकार टैंक में 20 से 40 दिनों तक पानी से भरी हुई संपीड़ित बायोगैस का इंजेक्शन। दूषित पदार्थों को तब तोड़ा जाता है और शुद्ध गैस को बाहर पंप किया जाता है। अन्य तकनीकों में ऐसी मेम्ब्रेन शामिल हैं जो मीथेन को फँसाती हैं लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड को प्रवाहित होने देती हैं, साथ ही रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील मीडिया द्वारा सोखना भी शामिल है।
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