शैवाल-आधारित जैव ईंधन

पहले मूल बात समझें। परीक्षा के विकल्पों में अक्सर ईंधन की “पीढ़ी” से जुड़े नामों को उलझाकर प्रस्तुत किया जाता है।

1. शैवाल आधारित जैव ईंधन क्या है?

शैवाल आधारित जैव ईंधन, शैवाल के जैवभार से बनाया गया ईंधन है। शैवाल बढ़ने के लिए सूर्य के प्रकाश, कार्बन डाइऑक्साइड और पोषक तत्त्वों का उपयोग करते हैं। वे लिपिड (तेल) और कार्बोहाइड्रेट बनाते हैं। इनका प्रसंस्करण करके ईंधन और उपयोगी उप-उत्पाद बनाए जाते हैं।

भारतीय शोधकर्ताओं का एक समीक्षा लेख इनसे बनने वाले ईंधनों की सूची देता है। इसमें बायोडीजल, बायोएथेनॉल, बायोगैस और बायोहाइड्रोजन शामिल हैं। इसी समीक्षा में बताया गया है कि शैवाल से पशु आहार और जैव उर्वरक भी मिल सकते हैं। वे अपशिष्ट जल के शोधन में भी मदद कर सकते हैं।

• कच्चा माल: शैवाल का जैवभार (सूक्ष्मशैवाल, वृहद्शैवाल, सायनोबैक्टीरिया)।
• शैवाल को क्या चाहिए: प्रकाश, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, पोटैशियम।
• क्या मिलता है: तरल, गैसीय और ठोस ईंधन, साथ में सह-उत्पाद।

2. किस प्रकार के शैवाल उपयोग किए जाते हैं?

अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) के अनुसार शैवाल के जैवभार में तीन समूह शामिल हैं। ये हैं सूक्ष्मशैवाल, वृहद्शैवाल और सायनोबैक्टीरिया।

सूक्ष्मशैवाल एक कोशिका वाले होते हैं और उनका आकार माइक्रोमीटर में मापा जाता है। वृहद्शैवाल बड़े शैवाल होते हैं, जैसे समुद्री शैवाल या केल्प (kelp)। भारतीय समीक्षा के अनुसार सूक्ष्मशैवाल में वृहद्शैवाल की तुलना में अधिक लिपिड होता है और वे तेजी से बढ़ते हैं। इसमें यह भी बताया गया है कि विशाल केल्प (giant kelp), जो एक भूरा शैवाल है, लंबाई में 50 m तक पहुँच सकता है।

सूक्ष्मशैवाल की प्रजातियों की संख्या पर लेखकों में मतभेद है। भारतीय समीक्षा के अनुसार इनकी 50,000 से अधिक प्रजातियाँ हैं, जिनमें से लगभग 30,000 का अध्ययन किया गया है। 2022 की एक समीक्षा में 20,000 से अधिक प्रकार बताए गए हैं। यही 2022 की समीक्षा प्रजातियों की संख्या 200,000 से 800,000 के बीच भी बताती है। किसी एक संख्या को न रटें।

3. पहली, दूसरी और तीसरी पीढ़ी के जैव ईंधन क्या हैं?

भारत की 2018 की नीति जैव ईंधनों को दो श्रेणियों में बाँटती है। “बुनियादी जैव ईंधन” में पहली पीढ़ी (1G) के बायोएथेनॉल और बायोडीजल आते हैं। “उन्नत जैव ईंधन” में दूसरी पीढ़ी (2G) का एथेनॉल, नगरीय ठोस अपशिष्ट (MSW) से बने सीधे इस्तेमाल योग्य ईंधन, तीसरी पीढ़ी (3G) के जैव ईंधन और बायो-CNG शामिल हैं।

2023 का एक समीक्षा लेख इन नामों का वैज्ञानिक आधार बताता है। पहली पीढ़ी के ईंधन मक्का, गन्ना और सोयाबीन जैसी खाद्य फसलों से बनते हैं। दूसरी पीढ़ी का ईंधन, यानी सेल्यूलोसिक एथेनॉल, खाने योग्य फसलों के बजाय कम मूल्य वाले सेल्यूलोज युक्त जैव पदार्थ से बनता है। तीसरी पीढ़ी के जैव ईंधन में सूक्ष्मशैवाल का इस्तेमाल कच्चे माल के रूप में होता है।

• 1G: खाद्य फसलें (मक्का, गन्ना, सोयाबीन का तेल)।
• 2G: फसल अवशेष, लकड़ी के टुकड़े, नगरीय कचरा।
• 3G: शैवाल।

नीति के सारांश में 3G जैव ईंधनों का नाम है, लेकिन उन्हें “शैवाल” के रूप में परिभाषित नहीं किया गया है। शैवाल से उनका संबंध वैज्ञानिक साहित्य से पता चलता है।

शैवाल एक ऐसा कच्चा माल है जिससे कई तरह के ईंधन बन सकते हैं। कौन-सा ईंधन बनेगा, यह इस पर निर्भर करता है कि कोशिका के किस हिस्से का इस्तेमाल किया जाता है और उसे कैसे संसाधित किया जाता है।

4. शैवाल से बायोडीजल कैसे बनाया जाता है?

बायोडीजल बनाने के लिए तेल चाहिए। कई सूक्ष्मशैवाल इस तेल को ट्राइग्लिसराइड के रूप में जमा करते हैं। 2022 का एक समीक्षा लेख बताता है कि बायोडीजल बनाने की शुरुआती सामग्री ट्राइग्लिसराइड है। इसे ट्रांसएस्टरीकरण नाम की अभिक्रिया से बदला जाता है।

बायोडीजल वसीय अम्ल मिथाइल एस्टर (FAME) का मिश्रण है। भारतीय समीक्षा लेख के अनुसार, कुछ मामलों में सूक्ष्मशैवाल में तेल की मात्रा उनके शुष्क भार के 80% तक पहुँच सकती है। 2022 का एक समीक्षा लेख लगभग 20% से 80% तक की अधिक व्यापक सीमा बताता है। यह अंतर स्रोतों के बीच असहमति है।

शैवाल के तेल से बने बायोडीजल को ईंधन मानकों पर खरा उतरना होता है। 2022 के समीक्षा लेख के अनुसार, यह ASTM और यूरोपीय, दोनों मानकों को पूरा कर सकता है।

5. शैवाल से बायोएथेनॉल कैसे बनाया जाता है?

शैवाल से एथेनॉल भी बन सकता है। भारतीय समीक्षा लेख में क्लोरोकोक्कम (Chlorococcum), जेलिडियम (Gelidium), ग्रैसिलेरिया (Gracilaria), लैमिनेरिया (Laminaria), सारगैसम (Sargassum) और स्पाइरोगाइरा (Spirogyra) को आजमाए गए उदाहरणों के रूप में बताया गया है।

इसके चरण सरल हैं। जल अपघटन से पॉलीसैकराइड को ऐसी शर्कराओं में तोड़ा जाता है जिनका किण्वन हो सके। यीस्ट इन शर्कराओं का किण्वन करता है। इसके बाद आसवन से एथेनॉल अलग किया जाता है।

शैवाल में लिग्निन और हेमीसेल्यूलोज कम होते हैं। उसी समीक्षा लेख के अनुसार, शैवाल से बायोएथेनॉल बनाने की प्रक्रिया मक्का से पहली पीढ़ी का एथेनॉल बनाने जैसी है।

6. क्या शैवाल से बायोगैस और बायोहाइड्रोजन भी मिल सकते हैं?

हाँ, शोध अध्ययनों में ऐसा हुआ है। बायोगैस अवायवीय पाचन से बनती है, जिसमें सूक्ष्मजीव बिना ऑक्सीजन के जैव पदार्थ को तोड़ते हैं। भारतीय समीक्षा लेख के अनुसार, समुद्री शैवाल इसके लिए बहुत अच्छा कच्चा माल हैं। शैवाल में अगर, एल्जिनेट और कैरेजीनन जैसे पॉलीसैकराइड होते हैं, जबकि लिग्निन बिल्कुल नहीं होता।

समीक्षा लेख में बायोहाइड्रोजन बनाने के दो तरीके बताए गए हैं। ये हैं जैव प्रकाश अपघटन (biophotolysis) और प्रकाश किण्वन (photofermentation)। लेख में बताए गए एक परीक्षण में लाल शैवाल जेलिडियम अमान्सी (Gelidium amansii) के 1 g सूखे शैवाल से 53.5 mL हाइड्रोजन मिली।

समीक्षा लेख की तालिकाओं में शैवाल की तुलना स्थलीय पौधों से की गई है। एक परीक्षण में क्लैमाइडोमोनास राइनहार्डटी (Chlamydomonas reinhardtii) से प्रति ग्राम वाष्पशील ठोस पदार्थ पर 587 mL बायोगैस मिली। एक अन्य अध्ययन में केले के तने से प्रति ग्राम 357.9 mL बायोगैस मिली।

7. क्या शैवाल से जेट ईंधन बन सकता है, और क्या इससे विमान उड़ चुका है?

अमेरिका के ऊर्जा विभाग (US DOE) के अनुसार, शैवाल ईंधन उद्योग भविष्य में नवीकरणीय डीजल, गैसोलीन और जेट ईंधन बना सकता है। विभाग का कहना है कि उसके काम का उद्देश्य इस संभावना को साकार करने में मदद करना है।

इस ईंधन से वास्तव में एक उड़ान हुई थी। नवंबर 2011 में यूनाइटेड (कॉन्टिनेंटल) (United (Continental)) का बोइंग (Boeing) 737-800 विमान ह्यूस्टन (Houston) से शिकागो (Chicago) गया था। इसमें शैवाल से बने ईंधन और सामान्य जेट ईंधन का मिश्रण इस्तेमाल हुआ था। कंपनी ने इसकी घोषणा 8 नवंबर 2011 को की थी।

यह ईंधन HEFA मानक के अनुसार बनाया गया था, जिसे ASTM ने जुलाई 2011 में मंजूरी दी थी। हनीवेल UOP (Honeywell UOP) ने शैवाल के तेल को परिष्कृत किया था। परीक्षा के लिए एक खास बात ध्यान रखें। यह तेल उन शैवाल से मिला था जिन्हें किण्वन टैंकों में पौधों से प्राप्त शर्कराओं पर उगाया गया था, धूप वाले तालाबों में नहीं।

इस प्रक्रिया के चार चरण हैं। शैवाल उगाना, उन्हें इकट्ठा करना, उनसे तेल या शर्करा निकालना और फिर उन्हें ईंधन में बदलना।

8. खुला रेसवे तालाब क्या है?

रेसवे तालाब एक उथली नहर जैसा होता है। पैडल वाला पहिया पानी को लगातार चलाता रहता है। 2023 की समीक्षा के अनुसार, 5-हेक्टेयर के रेसवे तालाब का पानी मिलाते रहने के लिए एक पैडल वाला पहिया पर्याप्त है।

खुले तालाब कम खर्चीले होते हैं। 2016 के एक तुलनात्मक शोधपत्र के अनुसार, इन्हें बनाने और चलाने का खर्च बहुत कम होता है तथा पानी मिलाते रहने में भी कम ऊर्जा लगती है। उसी शोधपत्र में इनके नुकसान भी बताए गए हैं। तालाबों के लिए बड़े क्षेत्र की जरूरत होती है और वे दूषित हो सकते हैं, जैसे पक्षियों के कारण। तालाब खराब मौसम से प्रभावित होते हैं और उनमें वाष्पीकरण तथा तापमान को नियंत्रित करना कठिन होता है।

अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) ने न्यू मेक्सिको (New Mexico) के लास क्रूसेस (Las Cruces) में सैफायर एनर्जी (Sapphire Energy) के अनुसंधान स्थल पर रेसवे तालाब दिखाए हैं। ये तालाब जमीन पर हैं, समुद्र में नहीं।

9. फोटोबायोरिएक्टर क्या है?

फोटोबायोरिएक्टर (PBR) एक बंद पात्र होता है। इसके अंदर शैवाल उगते हैं। अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) ने एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी (Arizona State University) के सपाट पैनल वाले फोटोबायोरिएक्टरों को इसके एक डिज़ाइन के उदाहरण के रूप में बताया है।

2016 के तुलनात्मक शोधपत्र के अनुसार, PBR को ऐसी परिस्थितियों में चलाया जा सकता है जिन पर बहुत अधिक नियंत्रण हो। इससे दूषण बहुत कम होता है। लेकिन इसे बनाने की शुरुआती लागत बहुत अधिक होती है। सतहों पर जीवों की परत जमना, जरूरत से ज्यादा गर्म होना और सफाई भी समस्याएँ हैं।

उसी शोधपत्र में एक संकर प्रणाली का वर्णन है। इसमें पहले PBR में शैवाल उगाए जाते हैं, फिर तालाब में ऐसी परिस्थितियाँ बनाई जाती हैं जिनसे उनमें तेल बनने लगे। शोधपत्र के अनुसार, इससे शैवाल खाने वाले जीवों की समस्या कम होती है।

10. शैवाल कैसे इकट्ठा किए जाते हैं और उनसे पानी कैसे हटाया जाता है?

शैवाल ऐसे पानी में उगते हैं जिसमें उनकी सांद्रता बहुत कम होती है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) के अनुसार, ईंधन बनाने के किसी भी चरण से पहले शैवाल को इकट्ठा करना, पानी हटाना और उन्हें सघन करना जरूरी है। ठोस पदार्थों को सघन करने के लिए आमतौर पर अपकेंद्रित्र (सेंट्रीफ्यूज) या झिल्लियों का उपयोग होता है।

इस चरण में बहुत ऊर्जा लगती है। भारतीय समीक्षा के अनुसार, शैवाल इकट्ठा करने में अधिक ऊर्जा लगती है और इसका खर्च उत्पादन लागत का लगभग 20% से 30% होता है। तकनीकों में अपकेंद्रीकरण, कणों के गुच्छे बनाना, तैराकर अलग करना, तल पर बैठाना और छानना शामिल हैं।

बचे हुए पानी को दोबारा तालाबों में भेजने से पानी की कुल खपत कम होती है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) इसे शैवाल इकट्ठा करने की अच्छी प्रक्रिया का हिस्सा बताता है।

11. शैवाल से तेल कैसे निकाला जाता है?

अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) इसे “पूर्व-प्रसंस्करण” कहता है। एक तरीके में शैवाल की कोशिकाओं से वसा निकाली जाती है। दूसरे तरीके में पूरी कोशिकाओं को उच्च दबाव पर गर्म किया जाता है। इस तरीके को जलतापीय द्रवीकरण (hydrothermal liquefaction) कहते हैं।

2022 की एक समीक्षा के अनुसार, विलायक से निष्कर्षण और अतिक्रांतिक CO2 से निष्कर्षण सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले तरीके हैं। भारतीय समीक्षा की तालिकाओं में n-hexane या क्लोरोफॉर्म-मेथनॉल मिश्रण जैसे विलायकों का उल्लेख है।

जलतापीय तरीके उपयोगी हैं क्योंकि शैवाल को सुखाना कठिन होता है। इसी कारण आयरलैंड (Ireland) और तुर्की (Turkey) में यूरोपीय संघ (EU) की एक परियोजना ने “गीले जैव पदार्थ” का जलतापीय गैसीकरण किया।

12. ट्रांसएस्टरीकरण (transesterification) क्या है और इसके बाद क्या बचता है?

ट्रांसएस्टरीकरण से शैवाल का तेल बायोडीजल में बदलता है। भारतीय समीक्षा में NaOH और H2SO4 को उत्प्रेरक के रूप में इस्तेमाल करने वाले परीक्षणों का विवरण है। मुख्य उत्पाद FAME है, जो बायोडीजल है।

भारतीय समीक्षा में परीक्षण की परिस्थितियाँ दी गई हैं। एक परीक्षण में 70 डिग्री C पर NaOH का उपयोग हुआ। दूसरे में इसी तापमान पर अम्लीय उत्प्रेरक H2SO4 का उपयोग हुआ।

सारे शैवाल ईंधन में नहीं बदलते। DOE के अनुसार, जो हिस्से नहीं बदलते, वे कुल जैवभार का 40% से 75% तक हो सकते हैं। इन हिस्सों से प्रणाली को पोषक तत्व और ऊर्जा वापस मिल सकती है। इन्हें पशु आहार या सामान्य औद्योगिक रसायनों के रूप में बेचा भी जा सकता है।

कागज पर शैवाल की क्षमता बहुत अच्छी दिखती है। मुश्किल है इस क्षमता को बड़े पैमाने पर सस्ते ईंधन में बदलना।

13. प्रति इकाई भूमि से शैवाल कितना तेल दे सकते हैं?

अनुमान ऊँचे हैं, लेकिन उनमें काफी अंतर है। यूरोपीय संघ (EU) की Mabfuel परियोजना पर CORDIS के एक सफलता-कथा लेख के अनुसार, शैवाल से प्रति एकड़ प्रति वर्ष 19,000 से 75,000 लीटर तेल मिलने का अनुमान है। लेख के अनुसार, यह पाम तेल की उपज से 7 से 31 गुना है।

भारतीय समीक्षा में अलग सीमा दी गई है। इसके अनुसार, प्रति एकड़ प्रति वर्ष 5,000 से 15,000 अमेरिकी गैलन बायोडीजल मिल सकता है। लीटर में बदलने पर यह लगभग 19,000 से 57,000 लीटर है। दोनों स्रोतों के निचले अनुमान मेल खाते हैं। ऊपरी अनुमान मेल नहीं खाते।

दोनों स्रोत एकड़ का उपयोग करते हैं, हेक्टेयर का नहीं। 2022 की एक समीक्षा केवल सैद्धांतिक अधिकतम सीमा बताती है। इसके अनुसार, 9% सौर ऊर्जा रूपांतरण पर शैवाल प्रति हेक्टेयर प्रति वर्ष 280 टन सूखा जैवभार बना सकते हैं। इसे अधिकतम सीमा मानें, किसी शैवाल फार्म में मिला नतीजा नहीं।

14. क्या शैवाल उगाने में सचमुच खेती की जमीन और मीठे पानी की जरूरत नहीं पड़ती?

कुछ हद तक। अमेरिकी राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद (US National Research Council) के अनुसार, शैवाल ऐसी जमीन पर बने तालाबों या फोटोबायोरिएक्टरों में उग सकते हैं जो खेती योग्य नहीं है। इनमें खारे पानी या अपशिष्ट जल का उपयोग किया जा सकता है। पहली पीढ़ी की जैवईंधन फसलों से पैदा होने वाले “भोजन बनाम ईंधन” टकराव से बचने के उपाय के रूप में शैवाल का अध्ययन किया जा रहा है।

DOE के अनुसार, शैवाल फार्म को खेती के लिए अनुपयुक्त जमीन, पीने योग्य न होने वाला पानी, अपशिष्ट से मिलने वाले पोषक तत्व, अपशिष्ट कार्बन डाइऑक्साइड और पर्याप्त धूप चाहिए। भारतीय समीक्षा यह भी बताती है कि शैवाल के लिए खरपतवारनाशक या कीटनाशक की जरूरत नहीं होती।

मीठे पानी की खपत हमेशा कम नहीं होती। मद 18 में बताया गया है कि कुछ प्रणालियाँ कितना पानी खर्च करती हैं।

15. शैवाल कार्बन डाइऑक्साइड कैसे अवशोषित करते हैं?

प्रकाश संश्लेषण करते समय शैवाल CO2 ग्रहण करते हैं। DOE अपशिष्ट CO2 को एक उपयोगी संसाधन मानता है। 2022 की एक समीक्षा में 280 टन सूखा जैवभार बनाने के लिए 513 टन CO2 के उपयोग का सैद्धांतिक आँकड़ा दिया गया है।

अल्जेनॉल (Algenol) की प्रणाली की रूपरेखा इसका एक व्यावहारिक उदाहरण है। कंपनी के अनुसार, उसकी प्रक्रिया 1 टन CO2 से 144 गैलन ईंधन बनाती है। उसका कहना है कि उपयोग की गई CO2 का 85% एथेनॉल, पेट्रोल, डीजल और जेट ईंधन में बदल जाता है। ये कंपनी की प्रणाली की रूपरेखा पर आधारित दावे हैं, स्वतंत्र रूप से सत्यापित नतीजे नहीं।

16. क्या शैवाल का ईंधन सस्ता है और क्या इससे इसे बनाने में लगी ऊर्जा से अधिक ऊर्जा मिलती है?

अभी नहीं। 2014 में DOE के जैवऊर्जा प्रौद्योगिकी कार्यालय (Bioenergy Technologies Office) ने बताया था कि उसके मॉडल के अनुसार 2019 के लिए अनुमानित लागत पेट्रोल के एक गैलन जितनी ऊर्जा देने वाले ईंधन के लिए लगभग $7 थी। इसमें सह-उत्पादों को शामिल नहीं किया गया था। कार्यालय को उम्मीद थी कि नए प्रयासों से लागत 30% से 50% तक घट सकती है।

भारतीय समीक्षा भी यही समस्या बताती है। शैवाल उगाने की लागत पारंपरिक फसलों से अधिक है और शैवाल को इकट्ठा करने में बहुत ऊर्जा लगती है।

राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद को ऊर्जा से जुड़ी समस्या भी मिली। कुछ प्रणालियों में मिलने वाली ऊर्जा, उन्हें चलाने और ईंधन बनाने में लगी ऊर्जा से कम थी। परिषद ने ऊर्जा निवेश पर प्रतिफल (EROI) की सीमा 0.13 से 3.33 बताई। NRC के अनुसार, EROI निकालने के लिए सह-उत्पादों सहित कुल प्राप्त ऊर्जा को कुल लगाई गई ऊर्जा से भाग दिया जाता है। 1 से कम मान का अर्थ है कि ईंधन और उसके सह-उत्पादों में मौजूद ऊर्जा, उन्हें बनाने में लगी ऊर्जा से कम है।

17. संदूषण, पोषक तत्वों और मच्छरों से जुड़ी क्या समस्याएँ हैं?

खुले तालाबों में दूसरे जीव प्रवेश करके फैल सकते हैं। 2016 का तुलनात्मक शोधपत्र संदूषण को खुले तालाबों की एक कमजोरी बताता है। बंद फोटोबायोरिएक्टर इसे कम करते हैं, लेकिन उनकी लागत बहुत अधिक होती है।

उर्वरक की जरूरत भी एक सीमा है। राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद (National Research Council) का अनुमान था कि 39 अरब लीटर शैवाल जैव ईंधन बनाने के लिए हर साल 6 से 15 मिलियन टन नाइट्रोजन चाहिए। इसके लिए 1 से 2 मिलियन टन फॉस्फोरस भी चाहिए। यह अनुमान पुनर्चक्रण न होने की स्थिति पर आधारित है। यह अमेरिका में नाइट्रोजन के कुल उपयोग के 44% से 107% के बराबर है।

खुले तालाब स्थानीय जोखिम भी बढ़ाते हैं। परिषद के अनुसार, तालाब की रिसाव-रोधी परत खराब होने पर उसका पानी भूजल में रिस सकता है। खराब प्रबंधन वाले तालाबों के आसपास मच्छर और मच्छरों से फैलने वाली बीमारियाँ भी जोखिम हैं।

18. शैवाल जैव ईंधन में कितना पानी लगता है?

राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद के अनुसार, पानी का उपयोग संयंत्र की बनावट पर निर्भर करता है। इसके सारांश में पेट्रोल के बराबर ऊर्जा देने वाले हर लीटर शैवाल ईंधन के लिए 3.15 से 3,650 लीटर मीठे पानी की जरूरत बताई गई है। इसके प्राकृतिक संसाधनों का उपयोग अध्याय में खुले तालाबों पर किए गए तीन अध्ययनों के लिए 32 से 3,650 लीटर की सीमा दी गई है। एक ही रिपोर्ट के इन दो हिस्सों में न्यूनतम मात्रा अलग-अलग है।

तुलना के लिए, परिषद के अनुसार कच्चे तेल या तेलयुक्त रेत से 1 लीटर पेट्रोल बनाने में 1.9 से 6.6 लीटर पानी लगता है। 39 अरब लीटर शैवाल ईंधन के लिए कम-से-कम 123 अरब लीटर पानी चाहिए होगा। ईंधन की यह मात्रा अमेरिका की परिवहन ईंधन की माँग के 5% के बराबर है।

किस तरह का पानी इस्तेमाल किया जाता है, यह मायने रखता है। मीठे, खारे, समुद्री और अपशिष्ट जल के उपयोग का पर्यावरण पर असर बहुत अलग होता है। शैवाल को अलग करने के बाद बचे पानी का पुनर्चक्रण भी पानी की खपत घटाता है।

भारत का मुख्य जैव ईंधन कार्यक्रम फसलों से एथेनॉल बनाने पर केंद्रित है। शैवाल पर काम अभी अनुसंधान और प्रायोगिक स्तर पर है। दोनों को अलग-अलग समझें।

19. क्या राष्ट्रीय जैव ईंधन नीति, 2018 में शैवाल का उल्लेख है?

मंत्रिमंडल ने 16 मई 2018 को इस नीति को मंजूरी दी थी। PIB के सारांश में उन्नत जैव ईंधनों के अंतर्गत “तीसरी पीढ़ी (3G) के जैव ईंधन” शामिल हैं। उस सारांश में शैवाल का नाम नहीं है। नीति का पूरा पाठ जाँचा नहीं गया था, इसलिए उसमें शैवाल के बारे में इस्तेमाल किए गए सटीक शब्दों की पुष्टि नहीं हुई है।

पहले की एक नीति में यह बात अधिक स्पष्ट है। पहली राष्ट्रीय जैव ईंधन नीति पर 24 दिसंबर 2009 की PIB विज्ञप्ति में भारत-अमेरिका समझौता ज्ञापन (MoU) का उल्लेख है। इसका मुख्य उद्देश्य सेलुलोसिक एथेनॉल और शैवाल बायोडीजल जैसे दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधनों पर संयुक्त अनुसंधान था।

2022 में मंत्रिमंडल के संशोधन ने 20% एथेनॉल मिश्रण का लक्ष्य 2030 से पहले करके एथेनॉल आपूर्ति वर्ष 2025-26 कर दिया। PIB की विज्ञप्ति के अनुसार, इसमें अधिक प्रकार के कच्चे माल के उपयोग की अनुमति है। जाँचे गए विज्ञप्ति के पाठ में शैवाल का नाम नहीं है।

20. क्या भारत की किसी मौजूदा योजना में शैवाल का नाम शामिल है?

हाँ। 9 अगस्त 2024 को मंत्रिमंडल ने संशोधित प्रधानमंत्री जी-वन योजना (Pradhan Mantri JI-VAN Yojana) को मंजूरी दी। यह योजना उन्नत जैव ईंधन परियोजनाओं को सहायता देती है। PIB के अनुसार, इसके दायरे में अब लिग्नोसेलुलोसिक कच्चे माल, औद्योगिक कचरे, सिनगैस, शैवाल और अन्य स्रोतों से बनने वाले उन्नत जैव ईंधन शामिल हैं।

संशोधित योजना 2028-29 तक चलेगी। इसमें मौजूदा संयंत्रों से जुड़ने वाली अतिरिक्त इकाइयाँ (“bolt on”) और मौजूदा औद्योगिक स्थलों पर बनने वाली परियोजनाएँ (brownfield) भी आवेदन कर सकती हैं। नई तकनीकों वाले प्रस्तावों को प्राथमिकता मिलती है।

21. इंडियन ऑयल और DBT ने फरीदाबाद में क्या बनाया?

IOC-DBT उन्नत जैव-ऊर्जा अनुसंधान केंद्र (IOC-DBT Centre for Advanced Bio-Energy Research), फरीदाबाद में इंडियन ऑयल (Indian Oil) के R&D केंद्र में स्थित है। अगस्त 2018 में इंडियन ऑयल ने वहाँ लैंजाटेक (LanzaTech) के साथ एक प्रायोगिक संयंत्र का अनावरण किया। यह दो चरणों में CO2 से लिपिड (“शैवाल तेल”) बनाता है।

पहले, लैंजाटेक (LanzaTech) की गैस किण्वन प्रक्रिया CO2 को एसिटिक अम्ल में बदलती है। फिर इंडियन ऑयल (Indian Oil) की ऑक्सीजन की मौजूदगी में होने वाली किण्वन प्रक्रिया एसिटिक अम्ल को लिपिड में बदलती है। इन लिपिड का ट्रांस-एस्टरीकरण किया जाता है। ओमेगा-3 DHA एस्टर को अधिक मूल्य वाले उत्पाद के रूप में अलग किया जाता है।

प्रायोगिक रिएक्टर की क्षमता 100 लीटर है और इसमें रोज लगभग 10 kg CO2 डाली जाती है। विज्ञप्ति में इसे 3G तकनीक कहा गया है। विज्ञप्ति में किण्वन के चरणों का वर्णन है, तालाबों का नहीं।

22. रिलायंस और एल्जेनॉल की परियोजना क्या थी?

एल्जेनॉल (Algenol) और रिलायंस इंडस्ट्रीज (Reliance Industries) ने 3 फरवरी 2015 को भारत में एक प्रदर्शन इकाई की घोषणा की। यह रिलायंस की जामनगर रिफाइनरी के पास स्थित है, जिसे दुनिया की सबसे बड़ी रिफाइनरी बताया गया है। इसका निर्माण नवंबर 2014 में पूरा हुआ था।

इस इकाई में एल्जेनॉल (Algenol) के प्राकृतिक प्रकार के मेजबान शैवाल के कई बैच तैयार किए गए। एल्जेनॉल से प्रशिक्षण लेने के बाद रिलायंस (Reliance) इसका रोजमर्रा का संचालन करती है। रिलायंस जून 2011 से एल्जेनॉल में रणनीतिक निवेशक है।

विज्ञप्ति के अनुसार, इस प्रक्रिया में मीठे पानी की जगह खारा पानी चाहिए, जिसे सूखे की आशंका वाले भारत के लिए एक बड़ा लाभ बताया गया है। घोषित नतीजे कंपनी के बयान हैं; यह कोई व्यावसायिक संयंत्र नहीं है।

23. भारत की कौन-सी एजेंसियाँ शैवाल अनुसंधान को धन देती हैं और यह अनुसंधान करती हैं?

ISTI पोर्टल पर ऊर्जा जैवविज्ञान-जैव ईंधन कार्यक्रम सूचीबद्ध है। इसके अनुसार, यह अगली पीढ़ी के जैव ईंधनों पर अनुसंधान एवं विकास (R&D) को सहायता देता है। इसमें शैवाल बायोडीजल, सेल्यूलोसिक एथेनॉल, बायोब्यूटेनॉल और बायोहाइड्रोजन का उल्लेख है।

विश्वविद्यालयों का काम भी इसी क्षेत्र में आता है। अगस्त 2020 में PIB ने NIT तिरुचिरापल्ली के डॉ. टी. मथिमणि (Dr T. Mathimani) के बारे में जानकारी दी। उनकी परियोजना को DST INSPIRE फैकल्टी फेलोशिप से धन मिला था। उनकी टीम ने तमिलनाडु के तट से समुद्री सूक्ष्मशैवाल अलग किए। इनमें Picochlorum, Scenedesmus और Chlorella की किस्में थीं, जिन्हें उनकी कार्बन और TAG (लिपिड) की मात्रा के आधार पर चुना गया था।

इस पाठ में उद्धृत भारतीय समीक्षा कपूरथला के सरदार स्वर्ण सिंह राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा संस्थान (Sardar Swaran Singh National Institute of Renewable Energy) की है।

24. शैवाल की तुलना में भारत का मिश्रण कार्यक्रम कितना बड़ा है?

भारत के जैव ईंधन के वास्तविक आँकड़े एथेनॉल से जुड़े हैं। PIB की 10 जुलाई 2026 की पृष्ठभूमि सामग्री में प्रत्येक एथेनॉल आपूर्ति वर्ष (ESY) में हासिल मिश्रण का प्रतिशत दिया गया है।

• ESY 2020-21: लगभग 8.1%।
• ESY 2021-22: 10.0%।
• ESY 2022-23: 12.1%।
• ESY 2023-24: 14.6%।
• ESY 2024-25: 19.2%।
• ESY 2025-26 (नवंबर से जून): 20%।

PIB की एक पुरानी विज्ञप्ति में ESY 2022-23 के लिए 12.06% दिया गया है, जिसे दशमलव के एक स्थान तक पूर्णांकित करने पर वही 12.1% मिलता है। उसी विज्ञप्ति के अनुसार, मिश्रण में इस्तेमाल एथेनॉल की मात्रा ESY 2013-14 के 38 करोड़ लीटर से बढ़कर ESY 2022-23 में 500 करोड़ लीटर से अधिक हो गई। जाँची गई किसी भी विज्ञप्ति में इन आँकड़ों में शैवाल की हिस्सेदारी नहीं बताई गई है।

दुनिया भर में बड़े पैमाने पर सार्वजनिक अनुसंधान हुआ है, लेकिन व्यावसायिक प्रगति धीमी रही है।

25. दुनिया के प्रमुख शैवाल जैव ईंधन कार्यक्रम कौन-से हैं?

अमेरिका में ऊर्जा विभाग (DOE) का उन्नत शैवाल प्रणालियाँ (Advanced Algal Systems) क्षेत्र शैवाल जैव ईंधन की लागत घटाने के लिए अनुसंधान को धन देता है। यह पहले जैव ऊर्जा प्रौद्योगिकी कार्यालय (Bioenergy Technologies Office) के अंतर्गत था। DOE के अनुसार, यह सार्वजनिक और निजी भागीदारों के साथ काम करता है।

यूरोप में, यूरोपीय संघ (EU) के FP7 अनुसंधान कार्यक्रम ने Mabfuel परियोजना को धन दिया। इसमें आयरलैंड और तुर्की में समुद्री शैवाल और सूक्ष्मशैवाल का परीक्षण किया गया। इसकी टीम ने तेल की अधिक मात्रा के कारण Nannochloropsis oculata और N. salina को चुना। टीम ने पाया कि बाहर उगाए गए शैवाल में अंदर उगाए गए शैवाल की तुलना में तेल की मात्रा अधिक थी और उन्हें उगाना सस्ता था।

व्यावसायिक प्रयासों का नेतृत्व निजी क्षेत्र ने किया। एक्सॉनमोबिल (ExxonMobil) और सिंथेटिक जीनोमिक्स (Synthetic Genomics) ने 2009 में एक कार्यक्रम की घोषणा की। MIT टेक्नोलॉजी रिव्यू (MIT Technology Review) ने 20 मई 2013 को कंपनियों के बीच एक नए समझौते की खबर दी। ग्रीनहाउस स्तर पर प्रयास के बाद एक्सॉन ने कंपनी को फिर से बुनियादी वैज्ञानिक अनुसंधान करने को कहा। MIT टेक्नोलॉजी रिव्यू के अनुसार, ऐसा नहीं लगता कि भागीदारों ने सस्ता शैवाल ईंधन बनाने का तरीका खोज लिया था।

26. शैवाल जैव ईंधन के बारे में परीक्षा के कौन-से दावे गलत हैं?

एक्सॉन से जुड़ी खबरों में दी गई डॉलर की अलग-अलग राशियाँ अलग-अलग चीजों को दर्शाती हैं। परीक्षा के लिए किसी एक राशि को याद न करें।

अब भ्रमित करने वाले कथनों पर ध्यान दें। ये शैवाल जैव ईंधन पर UPSC 2017 के प्रश्न और उसके विकल्पों से लिए गए हैं।

• “शैवाल जैव ईंधन केवल समुद्र में बनाया जा सकता है।” यह गलत है। DOE भूमि पर बने रेसवे तालाब दिखाता है, और एल्जेनॉल (Algenol) की इकाई जामनगर में एक रिफाइनरी के पास स्थित है।
• “विकासशील देशों में विशेषज्ञता की कमी है और उन्हें बड़ी सुविधाओं की आवश्यकता है।” UPSC की आधिकारिक उत्तर कुंजी में कथन 2 और 3 को सही माना गया है (“केवल 2 और 3”)।
• “हर प्रकार के शैवाल ईंधन के लिए सूर्य का प्रकाश आवश्यक है।” यह गलत है। 2011 की यूनाइटेड (United) उड़ान का ईंधन ऐसे शैवाल से बना था जिन्हें पौधों से प्राप्त शर्करा खिलाई गई थी। इंडियन ऑयल (Indian Oil) की फरीदाबाद स्थित पायलट इकाई भी CO2 से प्राप्त एसीटिक अम्ल का किण्वन करती है।
• “शैवाल जैव ईंधन पहले से ही जीवाश्म ईंधन से सस्ता है।” गलत। MIT टेक्नोलॉजी रिव्यू (MIT Technology Review) ने 2013 में बताया था कि उस समय तक शैवाल आधारित ईंधन बहुत महँगे थे। DOE के एक मॉडल में 2019 के लिए इसकी लागत गैसोलीन के समतुल्य प्रति गैलन लगभग $7 बताई गई है।
• “2018 की नीति शैवाल ईंधन के मिश्रण का लक्ष्य तय करती है।” इस दावे का समर्थन नहीं मिलता। PIB के सारांश में 3G जैव ईंधन का उल्लेख है, लेकिन शैवाल के लिए कोई लक्ष्य नहीं दिया गया है।