बायोगॅस म्हणजे काय व याचे फायदे कोणते ?

शाश्वत भविष्याच्या शोधात, नूतनीकरणक्षम उर्जा स्त्रोत महत्वाची भूमिका बजावते. बायोगॅस हा उर्जेचा एक बहुमुखी आणि पर्यावरणास अनुकूल असा प्रकार आहे, जो पर्यावरणावरील प्रभाव कमी करून उर्जेची मागणी पूर्ण करण्यासाठी एक उत्तम उपाय ठरू शकतो.

अनुक्रमणिका


बायोगॅस म्हणजे काय ?

बायोगॅस हा एक अक्षय ऊर्जा स्त्रोत आहे, जो सेंद्रिय पदार्थांच्या किण्वनाद्वारे तयार केला जातो. बायोगॅस प्रामुख्याने मिथेन (CH4) आणि कार्बन डायऑक्साइड (CO2) पासून तयार झालेले असते, परंतु यात  हायड्रोजन सल्फाइड (H2S), अमोनिया (NH3) आणि पाण्याची वाफ यांचा देखील सहभाग असतो.

बायोगॅस हे नियंत्रित आणि ऑक्सिजन-मुक्त वातावरणात तयार केले जाते. सेंद्रिय पदार्थ, ज्याला फीडस्टॉक (एखाद्या उत्पादनातील कच्चा माल) देखील म्हणतात. हा फिडस्टॉक डायजेस्टरमध्ये टाकला जातो, जेथे मिथेनोजेन नावाच्या सूक्ष्मजीवांद्वारे त्याचे विघटन केले जाते. हे सूक्ष्मजीव सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन करतात आणि उपउत्पादन म्हणून बायोगॅस तयार करतात.

बायोगॅस उत्पादनासाठी वापरल्या जाणार्‍या फीडस्टॉकमध्ये मोठ्या प्रमाणात सेंद्रिय पदार्थांचा समावेश असतो, जसे की कृषी कचरा, जनावरांचे खत, अन्न कचरा, सांडपाण्याचा गाळ आणि ऊर्जा पिके जसे की कॉर्न किंवा ऊस. फीडस्टॉकची निवड त्याच्या उपलब्धतेवर आणि इच्छित ऊर्जा उत्पादनावर अवलंबून असते.


बायोगॅस प्लांट


निर्मिती प्रक्रिया

बायोगॅसच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये अनेक पायऱ्यांचा समावेश होतो आणि सामान्यतः बायोगॅस डायजेस्टर किंवा अॅनारोबिक डायजेस्टरसारख्या नियंत्रित वातावरणात ते तयार केले जाते. बायोगॅस निर्मिती दरम्यान कोणत्या पायऱ्यांचा समावेश होतो, याचा आढावा आपण खालीलप्रमाणे घेणार आहोत

प्रक्रिया क्रं. 1 (फीडस्टॉक संकलन)

बायोगॅस उत्पादन प्रक्रियेसाठी जैविक सामग्री किंवा फीडस्टॉक गोळा केले जाते. फीडस्टॉकमध्ये कृषी कचरा, अन्न कचरा, जनावरांचे खत, सांडपाण्याचा गाळ, ऊर्जा पिके आणि सेंद्रिय पदार्थांनी समृद्ध असलेले इतर सेंद्रिय पदार्थ यांचा समावेश असू शकतो.

प्रक्रिया क्रं. 2 (फीडस्टॉक तयार करणे)

गोळा केलेल्या फीडस्टॉकची घनता वाढवण्यासाठी अनेकदा त्याला चिरले अथवा कुस्करले जाते, जे सूक्ष्मजीवांची पचन प्रक्रिया सुधारण्यास मदत करते.

प्रक्रिया क्रं. 3 (डायजेस्टर लोडिंग)

तयार फीडस्टॉक बायोगॅस डायजेस्टरमध्ये लोड केला जातो. डायजेस्टर एक सीलबंद, ऑक्सिजन-मुक्त मोठ्या टाकी प्रमाणे असते, जेथे अॅनारोबिक पचन प्रक्रिया होते.

प्रक्रिया क्रं. 4 (ऍनेरोबिक पचन)

डायजेस्टरमध्ये, फीडस्टॉकचे ऍनारोबिक पचन होते, जी मिथेनोजेन नावाच्या सूक्ष्मजीवांच्या गटाद्वारे चालणारी प्रक्रिया आहे. हे सूक्ष्मजीव फीडस्टॉकमधील जटिल सेंद्रिय संयुगे तोडतात आणि त्यांचे रूपांतर साध्या संयुगांमध्ये करतात, उदा. मिथेन (CH4) आणि कार्बन डायऑक्साइड (CO2). सेंद्रिय पदार्थाचे विघटन अनेक टप्प्यात होते, प्रत्येक टप्प्यात सूक्ष्मजीवांचे वेगवेगळे गट सामील असतात.

प्रक्रिया क्रं. 5 (बायोगॅस निर्मिती)

बायोगॅसची निर्मिती अॅनारोबिक पचनामुळे होते. बायोगॅस हा प्रामुख्याने मिथेन (50-70%), कार्बन डायऑक्साइड (30-50%) सहित हायड्रोजन सल्फाइड (H2S), अमोनिया (NH3) आणि पाण्याची वाफ यांसारख्या कमी प्रमाणात उपस्थित असलेल्या इतर वायूंनी बनलेला असतो. वापरलेल्या फीडस्टॉक आणि पचन प्रक्रियेच्या विशिष्ट परिस्थितीनुसार बायोगॅसची रचना बदलू शकते.

प्रक्रिया क्रं. 6 (बायोगॅस संकलन)

डायजेस्टरमध्ये तयार होणारा बायोगॅस गॅस होल्डर किंवा साठवण टाकीमध्ये गोळा करून साठवला जातो.

प्रक्रिया क्रं. 7 (डायजेस्टेट हाताळणी)

पचन प्रक्रियेनंतर, डायजेस्टरमधील उर्वरित पदार्थ, ज्याला डायजेस्टेट म्हणतात, पोषक तत्वांनी समृद्ध होते. डायजेस्टेटवर पुढील प्रक्रिया केली जाते आणि खत म्हणून शेतीमध्ये अथवा इतर कामांसाठी वापरले जाऊ शकते.

हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की, बायोगॅस उत्पादन प्रक्रियेचे विशिष्ट तपशील डायजेस्टरचा प्रकार, वापरलेला फीडस्टॉक आणि इच्छित ऊर्जा उत्पादन यासारख्या घटकांवर अवलंबून असते.


उपयोग

विशिष्ट गरजा आणि उपलब्ध पायाभूत सुविधांनुसार बायोगॅसचा वापर विविध प्रकारे करता येतो.

1. वीज निर्मिती

बायोगॅसचा वापर जनरेटरसह गॅस इंजिन किंवा टर्बाइनमध्ये बायोगॅसच्या ज्वलनाद्वारे वीज निर्मितीसाठी केला जाऊ शकतो. व्युत्पन्न केलेल्या विजेद्वार स्थानिक ऊर्जेच्या गरजा पूर्ण केल्या जाऊ शकतात.

2. उष्णता निर्मिती

बायोगॅसचा वापर थेट उष्णता निर्मितीसाठी जसे की स्पेस हीटिंग, वॉटर हीटिंग आणि औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये केला जाऊ शकतो. नैसर्गिक वायू किंवा कोळसा यांसारख्या जीवाश्म इंधनांचा वापर करण्याऐवजी उष्णता निर्माण करण्यासाठी बायोगॅस बॉयलर किंवा भट्टीत जाळला जातो.

3. संयुक्त उष्णता आणि उर्जा (CHP) प्रणाली

बायोगॅस एकत्रित उष्णता आणि उर्जा प्रणालींमध्ये वापरला जाऊ शकतो, ज्याला सहनिर्मिती देखील म्हणतात. CHP प्रणालीमध्ये, बायोगॅस प्रथम वीज निर्मितीसाठी वापरला जातो आणि वीज निर्मिती प्रक्रियेदरम्यान निर्माण होणारी कचरा उष्णता पुनर्प्राप्त केली जाते आणि इतर थर्मल ऍप्लिकेशन्ससाठी वापरली जाते, ज्यामुळे एकूण ऊर्जा कार्यक्षमता वाढते.

4. स्वयंपाक आणि गरम करण्यासाठी

ज्या घरांमध्ये स्वयंपाकासाठी स्वच्छ इंधन उपलब्ध नाही, तेथे बायोगॅसचा वापर स्वयंपाक करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. बायोगॅसचा पुरवठा पाईप नेटवर्कद्वारे केला जाऊ शकतो किंवा बायोगॅस स्टोव्ह किंवा नैसर्गिक वायूप्रमाणेच बर्नरसह वापरला जाऊ शकतो.

5. वाहतूक इंधन

पारंपरिक इंधनाद्वरे निर्माण होणारी अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी आणि मिथेन सामग्री वाढवण्यासाठी बायोगॅसचा वाहतूक इंधन म्हणून वापरला जाऊ शकतो.

6. नैसर्गिक वायू ग्रिडमध्ये बायोमिथेन इंजेक्शन

बायोगॅसला शुद्धीकरण प्रक्रियेद्वारे अशुद्धता, प्रामुख्याने कार्बन डायऑक्साइड आणि इतर ट्रेस वायू काढून टाकण्यासाठी सुधारित केले जाऊ शकते. परिणामी शुद्ध बायोगॅस, ज्याला बायोमिथेन म्हणून ओळखले जाते, नैसर्गिक वायू ग्रिडमध्ये इंजेक्ट केले जाऊ शकते, पारंपारिक नैसर्गिक वायूसह मिश्रित केले जाऊ शकते किंवा हीटिंग, वीज निर्मिती आणि वाहतुकीसह विविध अनुप्रयोगांसाठी स्वतंत्र इंधन म्हणून वापरले जाऊ शकते.

7. बायोकेमिकल उत्पादन

बायो-आधारित रसायने आणि सामग्रीच्या उत्पादनासाठी बायोगॅस फीडस्टॉक म्हणून काम करू शकते. पुढील प्रक्रिया आणि रूपांतरणाद्वारे, बायोगॅसमधील मिथेनचे जैव-प्लास्टिक, जैव-खते आणि जैव-आधारित रसायने यांसारख्या मूल्यवर्धित उत्पादनांमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते.

8. सूक्ष्म-संयुक्त उष्णता आणि उर्जा

बायोगॅसचा वापर निवासी किंवा छोट्या-छोट्या व्यावसायिक अनुप्रयोगांसाठी लघु-CHP प्रणालींमध्ये केला जाऊ शकतो. या प्रणाली साइटवर उष्णता आणि वीज दोन्ही निर्माण करतात, ऊर्जा स्वयंपूर्णता प्रदान करतात आणि संभाव्य ऊर्जेचा खर्च कमी करतात.


फायदे

बायोगॅस उत्पादनामुळे आपल्याला आणि निसर्गाला विविध प्रकारचे फायदे होत असतात, ज्यांचा आढावा आपण खालीलप्रमाणे घेणार आहोत,

1. नवीकरणीय ऊर्जा निर्मिती

बायोगॅस हा एक अक्षय ऊर्जा स्रोत आहे. जो पर्यंत सेंद्रिय फीडस्टॉकचा पुरवठा आहे, तोपर्यंत सतत याचे उत्पादन घेतले जाऊ शकते. हे जीवाश्म इंधनावरील अवलंबित्व कमी करण्यास मदत करते आणि अधिक टिकाऊ ऊर्जा मिश्रणात योगदान देते.

2. हरितगृह वायू उत्सर्जनात घट

बायोगॅस उत्पादनामुळे हरितगृह वायू उत्सर्जन कमी होण्यास मदत होते. जेव्हा सेंद्रिय कचरा लँडफिल किंवा इतर अॅनारोबिक वातावरणात नैसर्गिकरित्या विघटित होतो तेव्हा तो मिथेन वायूची निर्मिती करतो, जो एक शक्तिशाली हरितगृह वायू आहे.

बायोगॅस कॅप्चर करून आणि वापरून मिथेन उत्सर्जन लक्षणीयरीत्या कमी केले जाऊ शकते. कार्बनडाय ऑक्साईडपेक्षा मिथेनचा जागतिक तापमानवाढीवर अधिक क्षमतेने परिणाम होतो, त्यामुळे ऊर्जेच्या वापरासाठी त्याचे बायोगॅसमध्ये रूपांतर केल्यास एकूणच हरितगृह वायू उत्सर्जन कमी होण्यास मदत होते.

3. कचरा व्यवस्थापन आणि संसाधन पुनर्प्राप्ती

बायोगॅस उत्पादन, सेंद्रिय कचरा व्यवस्थापनासाठी पर्यावरणास अनुकूल उपाय प्रदान करते. लँडफिल्समधून सेंद्रिय कचरा वळवून आणि बायोगॅस उत्पादनासाठी फीडस्टॉक म्हणून वापरल्याने, ते कचऱ्याचे प्रमाण कमी करण्यास आणि पर्यावरणीय प्रदूषण कमी करण्यास मदत करते. याव्यतिरिक्त, पचन प्रक्रिया सेंद्रिय पदार्थांचे मौल्यवान उपउत्पादनांमध्ये रूपांतर करते, जसे की उर्जेसाठी बायोगॅस आणि पौष्टिक समृद्ध खत.

4. ऊर्जा स्वातंत्र्य आणि सुरक्षा

बायोगॅस उत्पादन स्थानिक आणि विकेंद्रित ऊर्जा स्त्रोत प्रदान करून ऊर्जा स्वातंत्र्यासाठी योगदान देते. हे शेतात, सांडपाणी प्रक्रिया संयंत्रे किंवा सेंद्रिय कचरा निर्माण करणार्‍या इतर साइटवर तयार केले जाऊ शकते. हे आयातित ऊर्जेवरील अवलंबित्व कमी करते आणि स्थानिक ऊर्जा सुरक्षा मजबूत करते.

5. ग्रामीण विकास आणि कृषी फायदे

बायोगॅस उत्पादनाचा ग्रामीण समुदायांवर, विशेषत: कृषी क्षेत्रावर सकारात्मक परिणाम होऊ शकतो. बायोगॅस उत्पादनासाठी शेतकरी त्यांचा कृषी कचरा आणि जनावरांचे खत फीडस्टॉक म्हणून वापरू शकतात, ज्यामुळे अतिरिक्त उत्पन्न मिळू शकते आणि कचरा व्यवस्थापन खर्च कमी होऊ शकतो.

बायोगॅस प्रणाली शेतातील वापरासाठी वीज आणि उष्णतेचा स्त्रोत देखील प्रदान करू शकते, बाह्य उर्जा स्त्रोतांवरील अवलंबित्व कमी करते आणि ऊर्जा स्वयंपूर्णता वाढवते.

6. सुधारित हवेची गुणवत्ता

बायोगॅसचा, जेव्हा लाकूड, कोळसा किंवा रॉकेल यांसारख्या पारंपारिक इंधनाचा पर्याय म्हणून वापर केला जातो, तेव्हा ते घरातील आणि बाहेरील हवेच्या गुणवत्तेत सुधारणा करण्यास हातभार लावतो. प्रदूषक आणि हानिकारक इंधन काढून टाकून, बायोगॅस कण, कार्बन मोनोऑक्साइड आणि इतर प्रदूषकांचे उत्सर्जन कमी करण्यास मदत करते, ज्यामुळे आरोग्यावर चांगले परिणाम होतात.

7. शाश्वत शेती आणि मातीचे आरोग्य

बायोगॅस उत्पादनाचे उपउत्पादन म्हणून तयार होणारे डायजेस्टेट हे पोषक तत्वांनी युक्त असे खत असते. योग्यरित्या लागू केल्यास, ते जमिनीची सुपीकता सुधारू शकते, पीक उत्पादन वाढवू शकते आणि कृत्रिम खतांची गरज कमी करू शकते. डायजेस्टेट वापरल्याने पोषक चक्र बंद होते, शाश्वत कृषी पद्धतींना चालना मिळते आणि पोषक घटकांचे अपव्यय आणि जल प्रदूषण कमी होते.


तोटे

बायोगॅसचे अनेक फायदे असले तरी त्याचे काही संभाव्य तोटे देखील आहेत, ज्यांचा आढावा आपण खालीलप्रमाणे घेणार आहोत,

1. फीडस्टॉकची उपलब्धता आणि रचना

बायोगॅस उत्पादनासाठी योग्य फीडस्टॉकची उपलब्धता आणि सातत्य हे आव्हान असू शकते. फीडस्टॉकचे प्रमाण आणि गुणवत्ता, जसे की कृषी कचरा किंवा अन्न कचरा, हंगाम हे प्रादेशिकरित्या बदलू शकते. फीडस्टॉकचा विश्वासार्ह आणि सतत पुरवठा सुनिश्चित करणे हे कार्यक्षम बायोगॅस उत्पादनात अडथळा ठरू शकते.

2. प्रारंभिक गुंतवणूक आणि पायाभूत सुविधा

बायोगॅस संयंत्रे उभारण्यासाठी महत्त्वाची आगाऊ गुंतवणूक आणि पायाभूत सुविधा आवश्यक आहेत. बायोगॅस प्रणाली, जसे की अॅनारोबिक डायजेस्टर, गॅस स्टोरेज सुविधा आणि गॅस अपग्रेडिंग युनिट्स, स्थापित करणे आणि देखभाल करणे महाग असू शकते. प्रारंभिक भांडवल गुंतवणूक ही अडथळा ठरू शकते, विशेषत: लहान किंवा विकेंद्रित बायोगॅस प्रकल्पांसाठी.

3. तांत्रिक गुंतागुंत आणि ऑपरेशनल आव्हाने

बायोगॅस प्रणालीची रचना, संचालन आणि देखभाल यासाठी तांत्रिक कौशल्याची आवश्यकता असते. अॅनारोबिक पचन प्रक्रिया ही तापमान, ph पातळी आणि सेंद्रिय लोडिंग दर यासारख्या घटकांसाठी संवेदनशील असते. कार्यक्षम बायोगॅस उत्पादनासाठी इष्टतम परिस्थिती राखणे आव्हानात्मक असू शकते, त्यासाठी कुशल कर्मचारी आणि सतत देखरेख आणि समायोजन आवश्यक असते.

5. ऊर्जा घनता आणि साठवण

नैसर्गिक वायूसारख्या पारंपारिक जीवाश्म इंधनाच्या तुलनेत बायोगॅसची ऊर्जा घनता कमी असते. याचा अर्थ तेवढीच ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात बायोगॅस आवश्यक असेल. कमी ऊर्जा घनतेमुळे बायोगॅसचे संचयन आणि वाहतूक करणे देखील आव्हानात्मक ठरू शकते, कार्यक्षम स्टोरेज आणि वितरणासाठी कॉम्प्रेशन किंवा बायोमिथेनमध्ये अपग्रेड करणे आवश्यक आहे.

6. दूषित आणि अशुद्धता

काही फीडस्टॉक स्त्रोतांपासून तयार केलेल्या बायोगॅसमध्ये हायड्रोजन सल्फाइड (H2S), अमोनिया (NH3) आणि इतर शोध घटक यांसारखी अशुद्धता आणि दूषित घटक असू शकतात. या अशुद्धता संक्षारक असू शकतात, जे प्रणालीच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करतात.


FAQ

1. बायोगॅस आणि नैसर्गिक वायूमध्ये काय फरक आहे ?

उत्तर : बायोगॅस आणि नैसर्गिक वायू दोन्ही प्रामुख्याने मिथेनपासून बनलेले आहेत, परंतु ते त्यांच्या उत्पत्तीमध्ये भिन्न असतात. बायोगॅस हे कृषी कचरा किंवा सांडपाणी यांसारख्या सेंद्रिय पदार्थांच्या ऍनेरोबिक पचनाद्वारे तयार केले जाते, तर नैसर्गिक वायू हे जीवाश्म इंधन आहे, जे लाखो वर्षांपासून पुरलेल्या सेंद्रिय पदार्थापासून तयार होते.

2. बायोगॅस स्वयंपाकासाठी वापरता येईल का ?

उत्तर : होय, बायोगॅसचा वापर स्वयंपाकासाठी करता येतो. बायोगॅससाठी डिझाइन केलेले स्टोव्ह, बर्नर द्वारे ते जाळले जाऊ शकते किंवा पारंपारिक नैसर्गिक गॅस स्टोव्हमध्ये वापरण्यासाठी बायोमिथेनमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते.

3. बायोगॅस अक्षय्य आहे का ?

उत्तर : होय, बायोगॅस हा अक्षय ऊर्जा स्त्रोत मानला जातो. हे सेंद्रिय पदार्थांपासून तयार केले जाते, जे कधी न संपणारे आहेत, जसे की कृषी कचरा, अन्न कचरा आणि जनावरांचे खत.

4. बायोगॅस कसा तयार होतो ?

उत्तर : ऍनारोबिक पचन नावाच्या प्रक्रियेद्वारे बायोगॅस तयार केला जातो. पचलेले सेंद्रिय पदार्थ, सेंद्रिय पदार्थाने समृद्ध, सीलबंद, ऑक्सिजन-मुक्त वातावरणात ठेवले जाते ज्याला डायजेस्टर म्हणतात. डायजेस्टरमध्ये, सूक्ष्मजीव सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन करतात आणि उपउत्पादन म्हणून बायोगॅस तयार करतात.

5. बायोगॅस निर्मिती करीता फीडस्टॉक म्हणून कशाचा वापर करता केला जाऊ शकतो ?

उत्तर : बायोगॅस उत्पादनासाठी फीडस्टॉक म्हणून विविध सेंद्रिय पदार्थांचा वापर केला जाऊ शकतो. सामान्य फीडस्टॉक्समध्ये कृषी कचरा (पिकांचे अवशेष, ऊर्जा पिके), अन्न कचरा, जनावरांचे खत, सांडपाण्याचा गाळ आणि सेंद्रिय औद्योगिक कचरा यांचा समावेश होतो.

6. बायोगॅसचे मुख्य घटक कोणते आहेत ?

उत्तर : बायोगॅस प्रामुख्याने मिथेन (CH4) आणि कार्बन डायऑक्साइड (CO2) यांचा बनलेला असतो. यात मिथेन चे प्रमाण सामान्यत: 50-70% इतके असते, तर कार्बन डायऑक्साइड 30-50% इतके असते. तसेच हायड्रोजन सल्फाइड (H2S), अमोनिया (NH3) आणि पाण्याची वाफ यांसारख्या इतर वायुंचा देखील समावेश बायोगॅस मध्ये असतो, केवळ या वायूंचे प्रमाण मिथेन आणि कार्बन डाय-ऑक्साइड च्या तुलनेत कमी असते.

7. बायोगॅस बायोमिथेनमध्ये कसे अपग्रेड केले जाते ?

उत्तर : कार्बन डायऑक्साइड, हायड्रोजन सल्फाइड आणि आर्द्रता यासारख्या अशुद्धता काढून टाकून बायोगॅस बायोमिथेनमध्ये अपग्रेड केले जाऊ शकते.

8. बायोगॅस आणि बायोडिझेलमध्ये काय फरक आहे ?

उत्तर : बायोगॅस आणि बायोडिझेल हे दोन भिन्न प्रकारचे अक्षय इंधन आहेत. बायोगॅस हे प्रामुख्याने मिथेनपासून बनलेले एक वायू इंधन आहे, तर बायोडिझेल हे वनस्पती तेल, प्राणी चरबी किंवा पुनर्नवीनीकरण केलेल्या स्वयंपाकाच्या तेलापासून बनवलेले द्रव इंधन आहे.

9. बायोगॅस पर्यावरण अनुकूल आहे का ?

उत्तर : बायोगॅस त्याच्या अक्षय स्वरूपामुळे आणि हरितगृह वायू उत्सर्जन कमी करण्याच्या क्षमतेमुळे पर्यावरणास अनुकूल मानले जाते.

अधिक लेख –

1. जैवतंत्रज्ञान म्हणजे काय व याचे प्रकार कोणते ?

2. सौर ऊर्जा माहिती मराठी

3. स्पेक्‍ट्रम म्हणजे काय ?

4. तैलचित्र म्हणजे काय व याचे प्रकार कोणते ?

Leave a Comment