जैव मात्रा ऊर्जा (जैव-ऊर्जा): Biomass Energy (Bio-energy)

जैव मात्रा ऊर्जा (Biomass Energy)

• जैव मात्रा नवीकरणीय कार्बनिक पदार्थ है जो पौधों और जानवरों से प्राप्त होता है। बायोमास ऊर्जा जीवित या एक बार रहने वाले जीवों द्वारा उत्पन्न या निर्मित ऊर्जा है।
• जैव मात्रा कई देशों में एक महत्वपूर्ण ईंधन बना हुआ है, खासकर विकासशील देशों में खाना पकाने और हीटिंग के लिए। जीवाश्म ईंधन के उपयोग से होने वाले कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन से बचने के साधन के रूप में कई विकसित देशों में परिवहन और बिजली उत्पादन के लिए बायोमास ईंधन का उपयोग बढ़ रहा है।
• जैव मात्रा में सूर्य से संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा होती है। पौधे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से बायोमास का उत्पादन करते हैं। बायोमास को गर्मी के लिए सीधे जलाया जा सकता है या विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से नवीकरणीय तरल और गैसीय ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है।
• ऊर्जा के लिए बायोमास स्रोतों में शामिल हैं:
  • लकड़ी और लकड़ी प्रसंस्करण अपशिष्ट – जलाऊ लकड़ी, लकड़ी के छर्रे, और लकड़ी के चिप्स, लकड़ी और फर्नीचर मिल का बुरादा और अपशिष्ट, और लुगदी और कागज मिलों से काली शराब
  • कृषि फसलें और अपशिष्ट पदार्थ – मक्का, सोयाबीन, गन्ना, स्विचग्रास, लकड़ी के पौधे, और शैवाल, और फसल और खाद्य प्रसंस्करण अवशेष
  • नगरपालिका ठोस अपशिष्ट में बायोजेनिक सामग्री – कागज, कपास और ऊन उत्पाद, और भोजन, यार्ड और लकड़ी के अपशिष्ट
  • पशु खाद और मानव मल

जैव मात्रा को ऊर्जा में परिवर्तित करना (Converting biomass to energy)

बायोमास को विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• गर्मी उत्पन्न करने के लिए प्रत्यक्ष दहन (जलना)।
  • बायोमास को उपयोगी ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए प्रत्यक्ष दहन सबसे आम तरीका है। इमारतों और पानी को गर्म करने, औद्योगिक प्रक्रिया को गर्म करने और भाप टर्बाइनों में बिजली पैदा करने के लिए सभी बायोमास को सीधे जलाया जा सकता है।
• ठोस, गैसीय और तरल ईंधन का उत्पादन करने के लिए थर्मोकेमिकल रूपांतरण
  • बायोमास के थर्मोकेमिकल रूपांतरण में  पायरोलिसिस  और  गैसीकरण शामिल है । दोनों थर्मल अपघटन प्रक्रियाएं हैं जिसमें बायोमास फीडस्टॉक सामग्री को बंद, दबाव वाले जहाजों में गर्म किया जाता है जिन्हें गैसीफायर कहा जाता है।
• तरल ईंधन के उत्पादन के लिए रासायनिक रूपांतरण
  • एक रासायनिक रूपांतरण प्रक्रिया जिसे  ट्रांसएस्टरीफिकेशन  के रूप में जाना जाता है, का उपयोग वनस्पति तेल, पशु वसा और ग्रीस को फैटी एसिड मिथाइल एस्टर (एफएएमई) में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, जिसका उपयोग बायोडीजल का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
• तरल और गैसीय ईंधन का उत्पादन करने के लिए जैविक रूपांतरण
  • जैविक रूपांतरण में बायोमास को इथेनॉल में परिवर्तित करने के लिए किण्वन और नवीकरणीय प्राकृतिक गैस का उत्पादन करने के लिए अवायवीय पाचन शामिल है। इथेनॉल का उपयोग वाहन ईंधन के रूप में किया जाता है।
  • नवीकरणीय प्राकृतिक गैस – जिसे  बायोगैस या बायोमेथेन भी कहा जाता है – सीवेज उपचार संयंत्रों और डेयरी और पशुधन संचालन में अवायवीय डाइजेस्टर में उत्पादित किया जाता है। यह ठोस अपशिष्ट लैंडफिल में भी बनता है और इसे पकड़ा जा सकता है।
  • अवायवीय पाचन या बायोमेथेनेशन: बायोमेथेनेशन या मिथेनोजेनेसिस, एक वैज्ञानिक प्रक्रिया है जिसके तहत अवायवीय वातावरण में अवायवीय सूक्ष्मजीव बायोडिग्रेडेबल पदार्थ को विघटित करते हैं जिससे मीथेन युक्त बायोगैस और अपशिष्ट उत्पन्न होता है। क्रमिक रूप से होने वाले तीन कार्य हाइड्रोलिसिस, एसिडोजेनेसिस और मेथनोजेनेसिस हैं।
• सह-उत्पादन
  • सह-उत्पादन एक ईंधन से दो प्रकार की ऊर्जा का उत्पादन कर रहा है। ऊर्जा का एक रूप हमेशा ऊष्मा होना चाहिए और दूसरा बिजली या यांत्रिक ऊर्जा हो सकता है। एक पारंपरिक बिजली संयंत्र में, उच्च दबाव प्रणाली उत्पन्न करने के लिए बॉयलर में ईंधन जलाया जाता है। भाप का उपयोग विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए टरबाइन को चलाने के लिए किया जाता है। निकास भाप आम तौर पर पानी में संघनित होती है जो बॉयलर में वापस चली जाती है।
  • चूंकि कम दबाव वाली भाप में बड़ी मात्रा में गर्मी होती है जो संघनन की प्रक्रिया में नष्ट हो जाती है, पारंपरिक बिजली संयंत्रों की दक्षता केवल 35% के आसपास होती है। एक सह-उत्पादन संयंत्र में, टरबाइन से निकलने वाली कम दबाव वाली निकास भाप को संघनित नहीं किया जाता है, बल्कि कारखानों या घरों में हीटिंग उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है, और इस प्रकार 75%-90% की सीमा में बहुत उच्च दक्षता स्तर हो सकता है। पहुंच गया .
  • चूंकि सह-उत्पादन बिजली और गर्मी दोनों की जरूरतों को पूरा कर सकता है, इसलिए इसके अन्य फायदे भी हैं जैसे कि संयंत्र के लिए महत्वपूर्ण लागत बचत और कम ईंधन खपत के कारण प्रदूषकों के उत्सर्जन में कमी।

बायोमास ऊर्जा के लाभ

• बहुमुखी: बायोमास ऊर्जा के पर्यावरण पर न्यूनतम प्रभाव के साथ खाना पकाने की गैस से लेकर बिजली उत्पादन तक विभिन्न उपयोग हो सकते हैं।
• नवीकरणीय: यह ऊर्जा का एक नवीकरणीय स्रोत है और प्रकृति द्वारा प्रचुर मात्रा में प्रदान किया जा सकता है।
• कोई शुद्ध CO2 उत्सर्जन नहीं (आदर्श रूप से): ऊर्जा के अन्य पारंपरिक स्रोतों की तुलना में बायोमास ऊर्जा में CO2 का उत्सर्जन बहुत कम है।
• जीवाश्म ईंधन की तुलना में कम SO2 और NOx उत्सर्जित करता है: बायोमास खपत में सल्फर और नाइट्रोजन प्रदूषक न्यूनतम होते हैं।

बायोमास ऊर्जा के नुकसान

• कम ऊर्जा घनत्व/उपज: कुछ जैव ईंधन, जैसे इथेनॉल, गैसोलीन की तुलना में अपेक्षाकृत अक्षम हैं। दरअसल, इसकी दक्षता बढ़ाने के लिए इसे जीवाश्म ईंधन से मजबूत करना होगा। कुछ मामलों में (जैसे मकई-व्युत्पन्न बायोएथेनॉल) कोई शुद्ध ऊर्जा नहीं पैदा कर सकता है।
• भूमि रूपांतरण: बायोमास का उत्पादन करने के लिए आवश्यक भूमि की मांग संरक्षण या आवास या कृषि उपयोग जैसे अन्य उद्देश्यों के लिए हो सकती है जिससे कृषि खाद्य उत्पादन में संभावित कमी हो सकती है। इससे जैव विविधता का नुकसान भी हो सकता है।
• उपरोक्त के अलावा आमतौर पर गहन कृषि से जुड़ी समस्याएं भी हैं जैसे:
  • पोषक तत्व प्रदूषण
  • मिट्टी की कमी
  • मृदा अपरदन
  • अन्य जल प्रदूषण समस्याएँ.

भारत की ऊर्जा माँगों को पूरा करने में जैव-ऊर्जा की भूमिका: Bio-energy role meeting India’s energy demands:

• ऊर्जा की मांग:  बायोएनर्जी देश के भीतर, विशेषकर ग्रामीण क्षेत्रों में ऊर्जा की बढ़ती मांग को पूरा करने में मदद कर सकती है। इसकी लगभग 25% प्राथमिक ऊर्जा बायोमास संसाधनों से आती है और लगभग 70% ग्रामीण आबादी अपनी दैनिक ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए बायोमास पर निर्भर है। बायोमास ग्रामीण ऊर्जा मांगों को पूरा करने में और मदद कर सकता है।
• जलवायु परिवर्तन शमन:  बायोएनर्जी जीवाश्म ईंधन की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है, विशेष रूप से जीएचजी उत्सर्जन के संबंध में। बायोमास हवा से कार्बन का पुनर्चक्रण करता है और जीवाश्म ईंधन के उपयोग को रोकता है, जिससे जमीन से वायुमंडल में अतिरिक्त जीवाश्म कार्बन कम हो जाता है। 
• बाज़ार में वृद्धि:  भारत में ग्रामीण और शहरी बाज़ारों में नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों का बाज़ार तेजी से बढ़ने वाला है। इसके बावजूद, अधिकांश ऊर्जा अध्ययनों में बायोएनेर्जी को शामिल नहीं किया गया है और इसे ‘गैर-व्यावसायिक’ ऊर्जा के रूप में वर्गीकृत किया गया है। जेट्रोफा, नीम और अन्य जंगली पौधों को भारत में बायोडीजल उत्पादन के संभावित स्रोतों के रूप में पहचाना जाता है।
• अपशिष्ट से ऊर्जा:  जैव ईंधन अपशिष्ट से धन सृजन को बढ़ा सकता है । प्लास्टिक, नगरपालिका ठोस अपशिष्ट, वानिकी अवशेष, कृषि अपशिष्ट, अधिशेष खाद्यान्न आदि जैसे नवीकरणीय बायोमास संसाधनों का व्युत्पन्न होने के नाते, इसमें देश को 175 गीगावॉट के नवीकरणीय ऊर्जा लक्ष्य को प्राप्त करने में मदद करने की बहुत बड़ी क्षमता है।
• आय सृजन:  ऊर्जा के वैकल्पिक स्रोत के रूप में जैव ईंधन को अपनाने से किसानों की आय में उल्लेखनीय सुधार हो सकता है, रोजगार के अवसर पैदा हो सकते हैं आदि।
• आयात कम करें:  आयात से पूरी होने वाली भारत की ऊर्जा मांग कुल प्राथमिक ऊर्जा खपत का लगभग 46.13% है। बायोएनर्जी इन आयातों को कम करने और भारत की ऊर्जा सुरक्षा और आत्मनिर्भरता को बढ़ावा देने में मदद कर सकती है।

जैव ऊर्जा की प्राप्ति में विभिन्न सरकारी प्रयास: Various Government efforts in reaping Bioenergy:

• 10 गीगावॉट राष्ट्रीय लक्ष्य:  नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय (एमएनआरई) ने 2022 तक 10 गीगावॉट स्थापित बायोमास बिजली हासिल करने का राष्ट्रीय लक्ष्य निर्धारित किया है ।
• जैव ईंधन पर राष्ट्रीय नीति:  इस नीति का उद्देश्य 2025 तक जीवाश्म आधारित ईंधन के साथ जैव ईंधन के 20% मिश्रण को प्राप्त करने के सांकेतिक लक्ष्य को आगे बढ़ाना है ।
• बायोमास और खोई सह-उत्पादन के लिए नीति:  एमएनआरई ने बायोमास और खोई सह-उत्पादन के लिए एक नीति विकसित की है जो भारत की ऊर्जा मांगों को पूरा करने में मदद करेगी। इसमें बायोमास परियोजनाओं और इस तकनीक का उपयोग करने वाली चीनी मिलों दोनों के लिए वित्तीय प्रोत्साहन और सब्सिडी शामिल है।
• राजकोषीय प्रोत्साहन:  सरकार 10 साल की आयकर छुट्टियाँ देती है। बायोमास बिजली परियोजनाओं की प्रारंभिक स्थापना के लिए मशीनरी और घटकों के लिए रियायती सीमा शुल्क और उत्पाद शुल्क में छूट। कुछ राज्यों में सामान्य बिक्री कर छूट उपलब्ध है।
• अपशिष्ट से ऊर्जा परियोजनाएं:  शहरी, औद्योगिक और कृषि अपशिष्ट जैसे सब्जी और अन्य बाजार अपशिष्ट, बूचड़खाने के अपशिष्ट, कृषि अवशेष और औद्योगिक अपशिष्ट और अपशिष्टों से ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए अपशिष्ट से ऊर्जा परियोजनाएं भी स्थापित की जा रही हैं।
• राष्ट्रीय बायोमास रिपोजिटरी:  एमएनआरई एक राष्ट्रव्यापी मूल्यांकन कार्यक्रम के माध्यम से एक ‘राष्ट्रीय बायोमास रिपोजिटरी’ बनाने की भी योजना बना रहा है जो घरेलू फीडस्टॉक से उत्पादित जैव ईंधन की उपलब्धता सुनिश्चित करने में मदद करेगा।

कोयला आधारित ताप विद्युत संयंत्रों में बायोमास के उपयोग पर राष्ट्रीय मिशन (National Mission on use of Biomass in coal-based thermal power plants)

• खेतों में पराली जलाने से होने वाले वायु प्रदूषण की समस्या का समाधान करने और थर्मल पावर उत्पादन के कार्बन फुटप्रिंट को कम करने के लिए, बिजली मंत्रालय ने कोयला आधारित थर्मल पावर प्लांटों में बायोमास के उपयोग पर एक राष्ट्रीय मिशन  स्थापित करने का निर्णय लिया है  ।
• बायोमास पर प्रस्तावित राष्ट्रीय मिशन  राष्ट्रीय स्वच्छ वायु कार्यक्रम (एनसीएपी) में भी योगदान देगा।
• यह  देश में ऊर्जा परिवर्तन और स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों की  ओर बढ़ने के हमारे लक्ष्यों का  समर्थन करेगा।
• मिशन के उद्देश्य :
  • थर्मल पावर प्लांटों से कार्बन-न्यूट्रल बिजली उत्पादन में बड़ी हिस्सेदारी पाने के लिए सह -फायरिंग के स्तर को वर्तमान 5% से बढ़ाकर उच्च स्तर तक ले जाना।
    • बायोमास सह-फायरिंग का  अर्थ उच्च दक्षता वाले कोयला बॉयलरों में आंशिक विकल्प ईंधन के रूप में बायोमास जोड़ना है।
  • बायोमास छर्रों में सिलिका, क्षार की उच्च मात्रा को संभालने के लिए बॉयलर डिजाइन में अनुसंधान एवं विकास गतिविधि शुरू करना ।
  • बायोमास छर्रों और कृषि अवशेषों की आपूर्ति श्रृंखला और बिजली संयंत्रों तक इसके परिवहन में बाधाओं पर काबू पाने की सुविधा प्रदान करना।
  • बायोमास सह-फायरिंग में नियामक मुद्दों पर विचार करना ।