जैविक इंधने (Biofuels)

जैव द्रव्यापासून बनविलेल्या तसेच ऊर्जा निर्माण करणाऱ्या पदार्थाला जैविक इंधन म्हणतात. म्हणजे जैविक इंधने प्राणिज व वनस्पतिज घटकांपासून तयार होतात. दगडी कोळसा, खनिज तेल, नैसर्गिक वायू यांसारख्या जीवाश्म इंधनांपेक्षा जैविक इंधने वेगळी आहेत. एकेकाळी जीवंत असलेल्या परंतु, लक्षावधी वा कोट्यवधी वर्षांपूर्वी मृत पावलेल्या जीवांच्या अवशेषांपासून तसेच असे अवशिष्ट जैवद्रव्य जमिनीखालील उष्णता व दाब यांच्यामुळे बदलत जाऊन जीवाश्म इंधन निर्माण होते. जीवाश्म इंधनांचा पृथ्वीवरील साठा मर्यादित आहे. तथापि, जैविक इंधनांच्या कच्च्या मालाचे उत्पादन आवश्यकतेनुसार घेणे शक्य असते. त्यामुळे जैविक इंधने ही ऊर्जेची पुनर्निर्मितीक्षम स्रोत आहेत.

द्रवरूप जैविक इंधने वाहतुकीसाठी आणि उद्योगधंद्यांमध्ये जीवाश्म इंधनांऐवजी वापरता येतात. उदा., जैविक एथेनॉल हे जैव इंधन मोटारगाड्यांत पेट्रोलला पर्याय म्हणून सहजपणे वापरता येते; तर मालवाहू मोठ्या मोटारगाड्या व रेल्वे एंजिने यांत डीझेलप्रमाणे बायोडीझेल हे जैविक इंधन वापरणे शक्य असते. मका, ऊस, सोयाबीन,  तेल माड (ऑईल पाम)  यांसारख्या पिकांपासून जैविक इंधने तयार करता येतात. तथापि, जैव इंधनांच्या निर्मितीसाठी अन्नधान्यांचा उपयोग केल्यास मनुष्याचा अन्नपुरवठा कमी होऊ शकतो. या कारणामुळे संशोधक अन्नधान्याशिवाय इतर वनस्पतिज द्रव्ये व इतर जैवद्रव्ये यांपासून जैविक इंधने बनविण्याचे मार्ग शोधत आहेत. उदा., शैवले, काड, पेंढा, चरबी इत्यादी. त्याचबरोबर अशी जैविक इंधने विकसित करण्यासाठी वैज्ञानिक अधिक कार्यक्षम व स्वस्त प्रक्रिया विकसित करण्याचे प्रयत्न करीत आहेत.

जैविक इंधन हे पेट्रोलियम डिझेलमध्ये मिसळून किंवा निव्वळ जैविक डीझेल म्हणून वापरता येते. त्याची बी-५, बी-१०, बी-२० अशी मिश्र-इंधने वापरता येतात. त्यातील आकडे जैविक इंधनाच्या टक्केवारीचे निर्देशक होत. याच्या वापरासाठी उपलब्ध वाहनाच्या एंजिनात बदल करावा लागत नाही. त्याचे वाटपदेखील अस्तित्वात असलेल्या यंत्रणेद्वारे करता येते. निरनिराळ्या देशांत जैविक इंधने तयार करण्यासाठी वापरले जाणारे नैसर्गिक स्त्रोत खालील तक्त्यात दिले आहेत :

जैविक इंधनाचे काही प्रकार पुढीलप्रमाणे आहेत –

जैविक एथेनॉल (Bioethanol) : वनस्पतिज स्टार्चचे किण्वन (आंबवण्याची क्रिया) करून जैविक एथेनॉल तयार करतात. अन्नधान्ये व बीट, बटाटा यांसारखे पिष्ठमय पदार्थ कुजवून एथिल अल्कोहॉल किंवा एथेनॉल मिळवितात. एथिलीन व इतर प्रकारची खनिज तेल उत्पादने यांच्याबरोबरच्या रासायनिक विक्रियांतही हा उपपदार्थ निर्माण होतो. किण्वनाप्रमाणेच ऊर्ध्वपातनाने व निर्जलीकरणानेही जैविक एथेनॉल निर्माण होऊ शकते. एथेनॉल निर्मितीचे अल्जीनल हे अत्याधुनिक तंत्र आहे. त्यात शैवलांची मदत घेतली जाते. जैविक एथेनॉल विषरहीत निर्दोष वायू असून यातून कमी प्रमाणात कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू मुक्त होतो. तसेच यातून हरितगृह वायू खूपच कमी प्रमाणात बाहेर पडतात. जैविक एथेनॉल पेट्रोलमध्ये १० टक्क्यांपर्यंत मिसळून पेट्रोलची बचत करता येते. परंतु, एथेनॉलच्या ज्वलनाने मिळणारी ऊर्जा ही पेट्रोलपेक्षा  ३३% ने कमी असते.

अमेरिकेत मक्यापसून, तर ब्राझिलमध्ये उसापसून एथेनॉल तयार केले जाते. भारतातदेखील २००३ सालापासून एथेनॉल-ब्लेंडेड-पेट्रोल (EBP) हा कार्यक्रम राबविला जात आहे. भारतात महाराष्ट्र, उत्तर प्रदेश, उत्तरांचल, तामिळनाडू, कर्नाटक, दिल्ली, गोवा ही राज्ये एथेनॉल उत्पादनाबाबत आघाडीवर आहेत. अमेरिकेतील काही राज्यांत ई-८५ हे मिश्र-इंधन वापरात आहे. त्यात ८५ % एथेनॉल आणि १५% पेट्रोल असते. या मिश्र-इंधनाच्या वापरासाठी एंजिनातील बरेचसे नाजुक भाग बदलावे लागतात. उत्तर अमेरिकेत ऊर्जेचा पुनर्वापर करता येण्याजोगा स्रोत म्हणून स्विचग्रास (Panicum Virgatum Switchgrass) हे गवत विकसित केले आहे. याची पाने व खोडे यांच्यावर प्रक्रिया करून एथेनॉलासारखे जैविक इंधन तयार करतात. कमी कसाच्या जमिनीत याचे मक्यापेक्षा अधिक उत्पादन होते. तसेच यापासून मक्यापेक्षा अधिक जैविक इंधन मिळते. याविषयीचे योग्य तंत्रज्ञान विकसित झाल्यास हा जैविक इंधनांचा मुख्य स्रोत बनू शकेल.

मिथेनॉल (Methanol) : वनस्पतींपासून मिळणारा तसेच खनिजवायुतून तयार केला जाणारा मिथेनॉल हा अल्कोहॉलदेखील कार्बन डाय-ऑक्साइडच्या मुक्तीसाठी वापरता येतो. वातावरणातील कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूचे पाण्यातील हायड्रोजनद्वारे मिथेनॉलमध्ये रूपांतर करता येते. मिथेनॉलपासून सिंथेटिक हायड्रोकार्बन इंधनाची निर्मिती होऊ शकते. त्याची वाहतूक व साठवणूक तुलनात्मक दृष्ट्या स्वस्त असते.

जैविक डीझेल (Biodiesel) : हे पेट्रोलियम डिझेलपेक्षा ७५% जास्त प्रमाणात वातावरण प्रदूषणमुक्त ठेवत असते. कारण त्यात गंधक आणि ॲरोमॅटिकसारखी सेंद्रिय रसायने नसतात. मोटारगाड्यांमध्ये बायोडीझेल वापरल्याने एंजिनाची गुणवत्ता अधिक काळ टिकून राहते व पर्यायाने वाहनांच्या कार्यात सुधारणा होते. बायोडीझेलची कार्यक्षमता ही पेट्रोल व डीझेल यांच्यापेक्षा अधिक असते. त्यामुळेच नारळ, माड, पाम, सोयाबीन यांसारख्या विविध तेलबिया देणाऱ्या वनस्पतींची लागवड जगभरातील विविध भागांत केली जात असून जैविक डीझेलचे उत्पादन करण्यावर भर दिला जात आहे. कमी पाण्यावर व वाळवंटी भागात रुजणारी जत्रोफासारखी वनस्पती थोड्याशा देखभालीच्या मोबदल्यात जैविक डीझेल देते. जत्रोफा, करंज, नागचंपा, रबर या वनस्पतींच्या बियांपासून मिळविलेले फॅटी अॅसिड मिथाइल ईथर (FAME) हे डीझेलमध्ये मिसळून वापरता येते. जैविक डीझेलचे उत्पादन ‘ट्रान्सइस्टरीफीकेशन’ (Transesterification) या रासायनिक प्रक्रियेद्वारे करण्यात येते.

जैविक वायू (Biogas) : दिलेल्या क्षेत्रातील जैवद्रव्याचे एकूण मान म्हणजे बायोमास होय आणि त्याचे अवायुस्वयंक्षपण (पाचन) होऊन जैविक वायू निर्माण होतो. म्हणजे ऑक्सिजन नसताना जैवद्रव्याचे विघटन होऊन जैविक वायू तयार होतो. खत, टाकाऊ अन्न, शेतातील टाकाऊ पदार्थ व सांडपाणी यांपासून जैविक वायू निर्माण होतो. मिथेन व कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू हे याचे मुख्य घटक असून यात अल्प प्रमाणात हायड्रोजन सल्फाइड, हायड्रोजन, कार्बन मोनॉक्साइड व सिलिका-आधारित बहुवारिके असतात. हा वायू सामान्यपणे तापन, वीज व मोटारगाड्या यांसाठी वापरतात.

जैविक ब्यूटेनॉल (Biobutanol) : हे एथेनॉलसारखे एक अल्कोहॉल असून हे खनिज तेल रासायनिक प्रक्रियेतून किंवा पिकांमधील साखरेच्या किण्वनामधून निर्माण होते. पेट्रोलला पर्यायी असलेल्या जैविक ब्यूटेनॉलमध्ये सर्वाधिक ऊर्जा असते. यातून विषारी वायू उत्सर्जन होत नसल्याने हवेचे किमान प्रदूषण होते. त्यामुळे हा डीझेलमध्ये मिसळतात. सुगंधी द्रव्यांच्या उद्योगांत तसेच कापड उद्योगांत विरघळविणारा पदार्थ म्हणून जैविक ब्यूटेनॉल वापरतात.

जैविक हायड्रोजन (Biohydrogen) : हा जैविक वायूसारखा असून सूक्ष्मजीव, शैवले यांच्या मदतीने होणाऱ्या हायड्रोजन निर्मितीच्या प्रक्रियेत निर्माण होतो. जीवाश्म इंधनासाठी हा परिपूर्ण पर्याय आहे. प्रकाश किण्वन, अदीप्त किण्वन तसेच प्रत्यक्ष प्रकाश विश्लेषण व अप्रत्यक्ष प्रकाश विश्लेषण (रासायनिक बदलांसाठी प्रकाश वापरण्याची क्रिया) या जैविक हायड्रोजन तयार करण्याच्या काही सामान्य पद्धती आहेत.

जैविक इंधनांच्या वापरातून विषारी द्रव्ये उत्सर्जित होत नाहीत व दुर्गंधही येत नाही. त्यामुळे प्रदूषण होत नाही. तसेच याच्या ज्वलनातून कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू आणि इतर घातक वायू कमी प्रमाणात उत्सर्जित होतात. यामुळे पृथ्वीच्या तापमानात वाढ होत नाही. त्याचप्रमाणे पृथ्वीभोवतीच्या ओझोन वायूच्या थराची हानी देखील होत नाही. जैविक इंधने पुनर्निर्मितीक्षम असल्याने याचे उत्पादन वाढल्यास अधिक रोजगार निर्माण होऊन अर्थव्यवस्था सुरक्षित राहण्यास मदत होऊ शकते. तसेच याच्या वापराने वेळ व खर्च यांत बचत होते.

जैविक इंधनांमुळे शेतकी क्षेत्रातले व्यवसाय खचितच वाढणार आहेत. परंतु, शेती व्यवसाय हा निसर्गाच्या लहरीवर अवलंबून असल्यामुळे इंधन प्राप्तीचे प्रमाण व त्याची गुणवत्ता यात विविधता येऊ शकते. एका विशिष्ट पिकाची लागवड एका मोठ्या क्षेत्रात वारंवार झाल्यास जैववैविध्य धोक्यात येऊ शकते. त्याचप्रमाणे खते आणि जंतुनाशके यांमुळे त्या भागांत होणारे जमिनीचे तसेच पाण्याचे प्रदूषण टाळणे अवघड होऊ शकते. जैविक इंधन निर्मितीसाठी अधिक कार्यक्षम तंत्रविद्या विकसित करण्यासाठी वैज्ञानिकांचे प्रयत्न चालू आहेत. परंतु, या संशोधनाचा खर्च आणि भावी उद्योग उभारण्यासाठी येऊ शकणारा खर्च जास्त असल्याने जैविक इंधने महाग होण्याचीही शक्यता आहे. भारत सरकारच्या आर्थिक सर्वेक्षण खात्याच्या निरीक्षणानुसार देशात १,७५० लक्ष जमीन पडीक असून तिच्यात तेलबिया उत्पादन करणाऱ्या वनस्पतींची लागवड करता येऊ शकेल. याबाबत दिल्लीतील आय. आय. टी. आणि इंडियन कौन्सिल फॉर अॅग्रिकल्चरल रिसर्च या संस्थांनी संशोधन करण्याबाबत पुढाकार घेतलेला आहे.

संदर्भ :

• Indian directory of lubricants, SARBI Engineering and WHG Pvt Ltd., Mumbai, 2003.
• Fuels and Lubricants International, Vol.9, Issue 2, Phillipines.
• The European lubricants magazine, Issue no. 75, Lube, 2006.

समीक्षक – अ. ना. ठाकूर