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संयुक्त राज्य ऊर्जा सूचना एजेंसी (EIA) के अनुसार, अगले तीन दशकों में ऊर्जा की खपत पिछले वर्षों की तुलना में धीमी गति से बढ़ने की उम्मीद है। EIA इस अनुमानित मंदी का श्रेय दक्षता को देता है। इस बीच, पहले से कहीं अधिक बिजली नवीकरणीय स्रोतों से उत्पन्न हो रही है। यह ऊर्जा स्वतंत्रता और जीवाश्म ईंधन दहन के पर्यावरणीय प्रभावों के बारे में चिंतित लोगों के लिए अच्छी खबर है। हालाँकि जब भी ऊर्जा उपयोग की बात आती है तो सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों को सबसे अधिक मीडिया का ध्यान मिलता है, नवीकरणीय ऊर्जा के अनसुने नायक बायोमास और बायोगैस हैं। वे न केवल बिजली उत्पादन के लिए उपयोगी हैं, बल्कि वे अपशिष्ट प्रबंधन की कभी-कभी निराशाजनक प्रक्रिया में भी सुधार करते हैं।
शब्द को तोड़कर देखें, बायोमास जीवित — या कभी जीवित रहे — जीवों से प्राप्त पदार्थ है। इसमें सूर्य से संचित रासायनिक ऊर्जा होती है। इसमें विविध प्रकार के पदार्थ शामिल हैं: जलाऊ लकड़ी, लकड़ी के चिप्स, लकड़ी और बुरादा; कृषि फसलें, जंगली पौधे, शैवाल और घास की कतरनें; कचरे में पाए जाने वाले ठोस अपशिष्ट जैसे कागज, कपड़े और छोड़े गए खाद्य उप-उत्पाद; साथ ही पशुधन खाद और सीवेज। कोई भी चीज़ जिसकी उत्पत्ति जीवित वनस्पति या जीव से होती है, बायोमास मानी जा सकती है। वास्तव में, यह कोई नया नवीकरणीय स्रोत नहीं है। औद्योगिक क्रांति से पहले, यह हीटिंग और खाना पकाने का प्राथमिक ईंधन स्रोत था। हालाँकि, आज, बायोमास को बायोगैस में कुशल रूपांतरण से महत्वपूर्ण बिजली उत्पादन संभव हुआ है।
सही परिस्थितियों में, बायोमास बायोगैस के लिए एक फैक्ट्री का काम करता है। बेशक, आपकी रसोई के कचरे की टोकरी में पड़े खाद्य पदार्थ उपयोगी बायोगैस उत्पन्न नहीं करते। फिर भी, यदि आप उन अवशेषों को ऑक्सीजन से वंचित करते हैं, जैसे कि लैंडफिल में, तो आप जैव-रासायनिक गतिविधि के लिए मंच तैयार करते हैं जो बायोमास गैस छोड़ती है। यही कारण है कि सेप्टिक टैंक तकनीशियनों और सीवर कार्यकर्ताओं को कुछ काम करने के लिए सुरक्षात्मक उपकरण पहनने पड़ते हैं — उत्सर्जित कच्ची गैस उनके स्वास्थ्य के लिए खतरनाक हो सकती है। बायोमास को बायोगैस में बदलने में क्या होता है? प्रतिक्रियाओं का एक क्रम चलता है; इस अनुक्रम को अवायवीय पाचन कहा जाता है।
अवायवीय पाचन बायोमास से ही शुरू होता है। कुछ रूप दूसरों की तुलना में अधिक "पचाने योग्य" होते हैं, यानी उनसे बायोगैस निकालना आसान होता है। यह मानव पाचन के समान है, जहाँ उच्च रेशेदार खाद्य पदार्थों — जैसे कच्ची सब्जियाँ — को पोषक तत्वों को कोशिकाओं में प्रवेश करने में अधिक समय लगता है। प्रसंस्करण की चुनौतियाँ कुछ भी हों, बायोमास को अक्सर सब्सट्रेट के रूप में संदर्भित किया जाता है। पहला कदम सब्सट्रेट को ऑक्सीजन-मुक्त वातावरण में रखना है। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ही आवश्यक अपघटन हो सकता है। कुछ सब्सट्रेट को अधिक सुपाच्य बनाने के लिए पूर्व-उपचारित किया जाता है। कंपोस्ट ढेर के निचले भाग या लैंडफिल की गहराई की तरह, एक इंजीनियर डाइजेस्टर में, बैक्टीरिया कार्बनिक पदार्थों को तोड़ना शुरू कर देते हैं, घटकों को विभिन्न यौगिकों और तत्वों में परिवर्तित करते हैं। अंत में, अपशिष्ट से बायोगैस उत्पादन तब प्राप्त होता है जब इन प्रतिक्रियाओं में मीथेन (CH₄) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) जारी होते हैं।
अधिकतर, बायोमास और बायोगैस से ऊर्जा का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। यह ऊर्जा किसी विशेष सुविधा, जैसे कि एक खेत, को बिजली दे सकती है, या इसके अधिक क्षेत्रीय अनुप्रयोग हो सकते हैं, जैसे कि सार्वजनिक उपयोगिता द्वारा उपयोग के लिए। अधिकांश मामलों में, बायोगैस एक दहन इंजन को ईंधन देती है जो बदले में यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करता है जो बिजली जनरेटर को शक्ति देता है। कभी-कभी, बायोगैस सीधे पाचन से हीटर और बॉयलरों में जाती है जिन्हें अन्यथा प्रोपेन गैस की आवश्यकता होगी। वैकल्पिक रूप से, इसे स्थानीय गैस उपयोगिता द्वारा परिवहन उपयोग के लिए और परिष्कृत किया जाता है। पाचन के बाद बचा हुआ डाइजेस्टेट एक पौष्टिक उर्वरक है और अन्य कृषि और औद्योगिक उपयोगों के लिए काम कर सकता है।
जैसा कि उल्लेख किया गया है, अवायवीय पाचन प्रकृति में हो सकता है। फिर भी मानवता ने इसके द्वारा उत्पादित बायोगैस का उपयोग करने के तरीके खोजे हैं। डाइजेस्टर सब्सट्रेट की मात्रा और बायोमास से मीथेन उत्पादन के उद्देश्य के अनुसार भिन्न होते हैं। कवर्ड अवायवीय लैगून डाइजेस्टर एक लचीले आवरण के साथ वायुरोधी बनाए जाते हैं और बायोगैस को सीधे एक दहन उपकरण में पंप करते हैं। प्लग फ्लो डाइजेस्टर डेयरी फार्मों पर आम हैं, जो जमीन की सतह के नीचे निर्मित होते हैं। पूर्ण मिश्रण डाइजेस्टर अक्सर पानी और सीवेज डाइजेस्टर के साथ उपयोग किए जाने वाले ऊपर-भूमि टैंक होते हैं।
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