आता काही वर्षांपासून यावर संशोधन आणि प्रयोग केले जात आहेत सूक्ष्मजीव च्या उत्पादनात वापरण्यासाठी जैवइंधन. या तपासण्या या वस्तुस्थितीवर आधारित आहेत की सूक्ष्म शैवालांचे इतर पारंपारिक कच्च्या मालावर, जसे की भाजीपाला पिके किंवा कृषी कचरा यांच्यावर अनेक फायदे आहेत. सध्या, हे सूक्ष्म शैवाल विविध कारणांसाठी वापरले जातात, जसे की फार्मास्युटिकल किंवा फूड इंडस्ट्रीजमध्ये, परंतु ऊर्जा स्त्रोत म्हणून त्यांची क्षमता खूप आशादायक दिसते.
सूक्ष्म शैवाल हे फोटोऑटोट्रॉफिक एकल-पेशी सूक्ष्मजीव आहेत ज्यात ऊर्जा निर्माण करण्याची क्षमता आहे. प्रकाशसंश्लेषण आणि साध्या संयुगांपासून त्यांचे जैव रेणू संश्लेषित करतात जसे की पाणी y कार्बन डायऑक्साइड (CO2). यामुळे सूक्ष्म शैवाल केवळ जैवइंधनाच्या निर्मितीसाठीच नव्हे तर हरितगृह वायू कमी करण्यासाठी देखील महत्त्वाचे साधन बनतात, कारण ते त्यांच्या वाढीदरम्यान CO2 शोषून घेतात.
सूक्ष्म शैवाल म्हणजे काय आणि ते कसे कार्य करतात?
सूक्ष्म शैवाल हे एककोशिकीय प्रकाशसंश्लेषक जीव आहेत जे विविध प्रकारच्या जलीय वातावरणात असतात. सुमारे 30.000 प्रजाती ज्ञात आहेत, जरी फक्त 50 चा सखोल अभ्यास केला गेला आहे आणि 10% पेक्षा कमी व्यावसायिक वापरल्या जातात. यामुळे जैवइंधन निर्मितीसाठी कार्यक्षम गुणधर्म असलेल्या प्रजाती शोधण्यासाठी संशोधनाला मोठा वाव मिळतो.
शिवाय, सूक्ष्म शैवालांचे वाढीचे चक्र अत्यंत जलद असते. स्थलीय वनस्पती विकसित होण्यासाठी काही महिने लागू शकतात, तर सूक्ष्म शैवालांच्या काही प्रजाती काही तासांत त्यांचे वस्तुमान दुप्पट करू शकतात. लहान जागेत आणि कमी वेळेत बायोमासचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन करताना हे स्पर्धात्मक फायदा देते, ज्यामुळे त्याच्या वापराची नफा वाढते.
जैवइंधन निर्मितीमध्ये सूक्ष्म शैवालांचे फायदे
- ग्रहावरील विपुलता आणि विविधता: सूक्ष्म शैवाल अत्यंत मुबलक आणि वैविध्यपूर्ण आहेत. जलीय आणि स्थलीय अशा विविध प्रकारच्या वातावरणाशी जुळवून घेण्याची त्यांची क्षमता त्यांना विविध परिस्थितीत लागवडीसाठी उत्तम लवचिकता देते. शिवाय, त्याच्या प्रजातींची विस्तृत श्रेणी प्रत्येक प्रकारच्या जैवइंधनासाठी सर्वात योग्य असलेल्यांची निवड करण्यास अनुमती देते.
- शीर्ष कामगिरी: जैवइंधनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या कॉर्न किंवा सोयाबीनसारख्या पारंपारिक पिकांपेक्षा सूक्ष्म शैवाल हे बायोमासच्या दृष्टीने अधिक उत्पादक आहेत. ते प्रति युनिट क्षेत्रफळ 100 पट जास्त बायोमास तयार करतात, जे प्रति हेक्टर मोठ्या प्रमाणात जैवइंधन बनवतात.
- ते अन्न पिकांशी स्पर्धा करत नाहीत: जैवइंधनाच्या इतर वनस्पती स्त्रोतांप्रमाणे, सूक्ष्म शैवालांना वाढण्यासाठी सुपीक शेतजमिनीची आवश्यकता नसते. ते सांडपाणी, क्षार किंवा शेतीसाठी योग्य नसलेल्या जमिनीवरही विकसित होऊ शकतात, ज्यामुळे अन्न सुरक्षेवर होणारा परिणाम कमी होतो.
- CO2 चा वापर आणि कमी पर्यावरणीय प्रभाव: सूक्ष्म शैवाल त्यांच्या वाढीदरम्यान मोठ्या प्रमाणात CO2 वापरतात. यामुळे केवळ प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेलाच फायदा होत नाही, तर वातावरणातील या वायूचे प्रमाण कमी होण्यास मदत होते, ज्यामुळे हवामान बदलाविरुद्धच्या लढ्यात योगदान होते.
- अनेक संयुगांचे उत्पादन: सूक्ष्म शैवाल बायोडिझेलसाठी लिपिड्स, बायोइथेनॉलसाठी कार्बोहायड्रेट्स आणि प्रथिने तयार करण्यास सक्षम आहेत जे अन्न किंवा पूरक म्हणून वापरले जाऊ शकतात. तसेच, फार्मास्युटिकल आणि कॉस्मेटिक उद्योगांमधील अनुप्रयोगांसह दुय्यम उत्पादने त्याच्या बायोमासमधून मिळवता येतात.
सूक्ष्म शैवालांपासून जैवइंधन निर्मिती
सूक्ष्म शैवालांपासून विविध प्रकारचे जैवइंधन तयार केले जाऊ शकते, प्रत्येकामध्ये विशिष्ट वैशिष्ट्ये आहेत जी त्यांना विविध प्रकारच्या वापरासाठी आदर्श बनवतात. सर्वात सामान्य जैवइंधन हे आहेत बायोडिझेल, अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना बायोएथॅनॉल, अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना बायोगॅस आणि बायोहायड्रोजन. यातील प्रत्येक इंधन हे लिपिड्स आणि कर्बोदके यांसारख्या सूक्ष्म शैवालांच्या विविध घटकांपासून मिळवले जाते.
सूक्ष्म शैवाल पासून बायोडिझेल
El बायोडिझेल हे सर्वोत्कृष्ट जैवइंधनांपैकी एक आहे आणि मुख्यतः सूक्ष्म शैवाल आत साठवलेल्या लिपिड्स (चरबी) पासून मिळवले जाते. ते तयार करण्यासाठी, शैवाल पेशींमधून लिपिड काढले जातात आणि नंतर रासायनिक प्रक्रियेतून जातात transesterization, जे त्यांना बायोडिझेलचा मुख्य घटक मिथाइल एस्टरमध्ये रूपांतरित करते.
काढण्याची प्रक्रिया महाग आहे, परंतु नवीन लिपिड काढण्याच्या तंत्रांचे संशोधन आणि फॅटी ऍसिडसह समृद्ध सूक्ष्म शैवालांचा विकास वेगाने होत आहे. शिवाय, उत्पादनासाठी अल्गल बायोमासच्या उपचारात काही प्रगती जैवइंधन बायोडिझेल मिळविण्यात अधिक कार्यक्षमतेची परवानगी दिली आहे, प्रामुख्याने अशा तंत्रांद्वारे हायड्रोथर्मल द्रवीकरण (HTL), जे उच्च दाब आणि तापमानात ओले बायोमास हाताळते.
सूक्ष्म शैवाल पासून बायोइथेनॉल
El बायोएथॅनॉल हे सूक्ष्म शैवालमध्ये साठवलेल्या कर्बोदकांमधे किण्वनाद्वारे प्राप्त होते. शर्करा वेगळे करण्यासाठी बायोमासची प्रीट्रीटमेंट केल्यानंतर, त्या कार्बोहायड्रेट्सचे इथेनॉलमध्ये रूपांतर करण्यासाठी यीस्ट आणि बॅक्टेरियाचा वापर केला जातो. जरी ही प्रक्रिया कॉर्न किंवा उसासाठी वापरल्या जाणाऱ्या सारखीच असली तरी, सूक्ष्म शैवालांचा फायदा आहे की त्यांना मोठ्या क्षेत्राची जमीन किंवा खतांची आवश्यकता नसते आणि ते मानवी वापरासाठी असलेल्या पिकांशी स्पर्धा करत नाहीत.
सूक्ष्म शैवाल पासून बायोगॅस
El बायोगॅस हे आणखी एक जैवइंधन आहे जे सूक्ष्म शैवाल वापरून तयार केले जाऊ शकते. ऍनेरोबिक पचन प्रक्रियेद्वारे, शैवालमध्ये असलेले कार्बोहायड्रेट्स आणि लिपिड्स ऑक्सिजनच्या अनुपस्थितीत विघटित होऊन मिथेन आणि कार्बन डायऑक्साइड तयार करतात. हा बायोगॅस नैसर्गिक वायूप्रमाणेच वापरला जाऊ शकतो, ज्यामुळे वीज निर्मिती किंवा हीटिंग सिस्टममध्ये वापरला जाऊ शकतो.
उद्योग आणि वाहतूक मध्ये जैवइंधन
बायोगॅसपासून वीज निर्मिती व्यतिरिक्त, सूक्ष्म शैवालांपासून मिळविलेल्या जैवइंधनांचा वाहतूक आणि विमान वाहतूक यासारख्या क्षेत्रांमध्ये महत्त्वाचा उपयोग आहे. सध्या, सूक्ष्म शैवालांपासून तयार केलेल्या बायोडिझेलचा व्यावसायिक विमानचालनातील इंधनासाठी एक व्यवहार्य पर्याय म्हणून शोध घेतला जात आहे, जे डीकार्बोनाइज करण्यासाठी सर्वात कठीण क्षेत्रांपैकी एक आहे. तो बायोकेरोसिन या क्षेत्रातील CO2 उत्सर्जन कमी करण्यासाठी सूक्ष्म शैवालांपासून मिळविलेला एक व्यवहार्य उपाय असू शकतो.
मध्ये अर्जांचाही अभ्यास केला जात आहे बायोपॉलिमर उत्पादन, जे लिपिड ट्रान्सस्टेरिफिकेशन प्रक्रियेदरम्यान प्राप्त झालेल्या ग्लिसरॉलसारख्या उपउत्पादनांपासून तयार होणारे बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक आहेत. हे सूक्ष्म शैवाल उत्पादनात अतिरिक्त आर्थिक मूल्य जोडू शकते, ज्यामुळे ते जैवइंधनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या इतर कच्च्या मालाशी अधिक स्पर्धात्मक बनतात.
सूक्ष्म शैवालांपासून जैवइंधनाच्या मोठ्या प्रमाणावर व्यापारीकरणासाठी उत्पादन खर्च हा मुख्य अडथळा आहे, परंतु वैज्ञानिक आणि तांत्रिक प्रगती या उद्योगासाठी एक आशादायक भविष्य सूचित करते. जसजसे लागवड आणि उत्खनन प्रक्रियेत कार्यक्षमता सुधारते आणि जैवइंधन शुद्धीकरण तंत्रज्ञान परिपूर्ण होते, तसतसे सूक्ष्म शैवाल स्वतःला जगातील अक्षय ऊर्जेच्या मुख्य स्त्रोतांपैकी एक म्हणून स्थान देतील यात शंका नाही.
सारांश, सूक्ष्म शैवाल केवळ जैवइंधन उत्पादनाच्या संदर्भात वचन देत नाहीत तर आपल्या समाजातील ऊर्जा आणि पर्यावरणीय समस्या कमी करण्यासाठी शाश्वत उपाय देखील देतात. वेगवेगळ्या वातावरणाशी जुळवून घेण्याची त्याची क्षमता, त्याची उच्च उत्पादक कामगिरी आणि CO2 शोषण्याची क्षमता यामुळे सूक्ष्म शैवाल स्वच्छ आणि व्यवहार्य ऊर्जा पर्यायांच्या शोधात एक उत्कृष्ट पर्याय बनतात.