ग्लोबल वार्मिंग को रोकने में मदद करने के लिए कई समाधानों में से एक वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत खोजना है। सौर पैनल और पवन टरबाइन इलेक्ट्रिक कारों सहित वैश्विक बिजली की जरूरतों का समर्थन कर सकते हैं, लेकिन वर्तमान but ऑटोमोबाइल, ट्रक, हवाई जहाज, जनरेटर और अन्य इंजनों को बिजली देने के लिए जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता की आवश्यकता है संबोधित किया। जैव ईंधन जैसे बायोडीजल संयंत्र सामग्री से बने तरल ईंधन का उपयोग करता है जो जीवाश्म ईंधन के जलने की जगह ले सकता है।
जीवाश्म ईंधन और जैव ईंधन: उत्पत्ति
जीवाश्म ईंधन अपरिष्कृत पेट्रोलियम से प्राप्त होते हैं। यह कच्चा तेल पौधे और पशु जीवन के अवशेषों से बनने वाला एक पदार्थ है जो लाखों वर्षों से जबरदस्त दबाव में है।
तीन प्रमुख प्रकार के जीवाश्म ईंधन पेट्रोलियम, कोयला और प्राकृतिक गैस हैं, जिनमें से कोई भी नवीकरणीय नहीं है। इसका मतलब है कि आज जो जीवाश्म ईंधन मौजूद हैं, वे एक दिन समाप्त हो सकते हैं। जीवाश्म ईंधन की कमी के आगमन की तैयारी के लिए, जैव ईंधन बनाए गए हैं और बनाए जा रहे हैं।
जैव ईंधन मकई या स्विचग्रास जैसे जीवित या हाल ही में जीवित पौधों की सामग्री से प्राप्त होते हैं, एक बारहमासी घास जो 8 फीट से 10 फीट ऊंची हो सकती है। इस थोक सामग्री को बायोमास कहा जाता है और इसे ऊर्जा का नवीकरणीय स्रोत माना जाता है क्योंकि पौधे सामग्री को फिर से उगाया जा सकता है।
जीवाश्म ईंधन: पर्यावरणीय प्रभाव
जीवाश्म ईंधन को जलाने से कार्बन डाइऑक्साइड पैदा होता है, और यह अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड लंबे समय से पृथ्वी के वायुमंडल के प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव को बढ़ाने के लिए जाना जाता है।
संक्षेप में, ग्रीनहाउस प्रभाव सूर्य की ऊर्जा है जो पृथ्वी तक पहुंचती है, इसे गर्म करती है, फिर वायुमंडल में फिर से विकिरणित हो जाती है। कार्बन डाइऑक्साइड या मीथेन जैसी ग्रीनहाउस गैसें इस ऊर्जा को अवशोषित करती हैं और इसमें से कुछ को वापस पृथ्वी पर भेजती हैं। यह वातावरण को लगभग 16 डिग्री सेल्सियस (59 डिग्री फ़ारेनहाइट) के औसत वैश्विक तापमान तक गर्म करने में मदद करता है, जो जीवन का समर्थन करने में सक्षम है।
जीवाश्म ईंधन ग्रीनहाउस प्रभाव को तेज करते हैं वातावरण में अधिक कार्बन डाइऑक्साइड डालकर, और इससे ग्रह का तापमान बढ़ जाता है, एक प्रभाव जिसे के रूप में जाना जाता है ग्लोबल वार्मिंग. यह तापमान परिवर्तन जलवायु परिवर्तन का कारण बन सकता है क्योंकि पृथ्वी की सामान्य जलवायु असंतुलित हो जाती है।
जैव ईंधन: पर्यावरणीय प्रभाव
जैव ईंधन को जलाने से कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड की थोड़ी मात्रा और अन्य कण भी पैदा होते हैं जैसे जीवाश्म ईंधन करते हैं। अंतर दहन सामग्री में इतना अधिक नहीं है, लेकिन बायोमास, उनके हाल के विकास में, प्रकाश संश्लेषण के दौरान वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करता है।
धारणा यह है कि जला हुआ जैव ईंधन प्रकाश संश्लेषण द्वारा ली गई मूल कार्बन डाइऑक्साइड की जगह लेता है। इसलिए, जैव ईंधन माना जाता है शून्य का शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन है उनके जीवनकाल में।
जैव ईंधन के प्रकार
जीवाश्म ईंधन में श्रृंखला और सुगंधित दोनों रूपों में हाइड्रोकार्बन होते हैं, लेकिन जैव ईंधन में संलग्न ऑक्सीजन समूहों के साथ हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाएं होती हैं। उनकी रासायनिक संरचना में एसिड, अल्कोहल और एस्टर शामिल हो सकते हैं।
जैव ईंधन शून्य कार्बन उत्सर्जन के लिए एक संक्रमण दृष्टिकोण है क्योंकि बायोमास का दहन अभी भी पैदा करता है कार्बन डाइऑक्साइड, कण और अतिरिक्त ऑक्सीजन के साथ, दहन में फॉर्मलाडेहाइड जैसे विषाक्त पदार्थ भी पैदा कर सकते हैं प्रक्रिया।
जैव ईंधन की पीढ़ियां होती हैं। जैव ईंधन उत्पादन की पहली पीढ़ी मकई या गन्ना जैसी पौधों की फसलों पर आधारित ईंधन है। दूसरी पीढ़ी पशु या वनस्पति अपशिष्ट से है, और तीसरी पीढ़ी जैव ईंधन शैवाल से प्राप्त होती है।
विभिन्न प्रकार के जैव ईंधन मौजूद हैं, और कई वर्तमान में जीवाश्म ईंधन गैसोलीन या डीजल के मिश्रण में उपयोग किए जा रहे हैं। वर्तमान में उपयोग में आने वाले सामान्य जैव ईंधन और उनकी परिभाषा, संरचना और उत्पादन और उपयोग नीचे दिए गए हैं।
बायोडीजल जैव ईंधन
मूल बायोडीजल परिभाषा डीजल के विकल्प के रूप में सुनहरे से गहरे भूरे रंग का ईंधन है। बायोडीजल की संरचना ज्यादातर ट्राइग्लिसराइड्स होती है जिन्हें एस्टर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। एस्टर को ट्रांसस्टरीफिकेशन के माध्यम से संसाधित किया जाता है। वनस्पति और पशु वसा से जैविक तेल - इसमें खाना पकाने से प्रयुक्त तेल शामिल हैं - गर्म परिस्थितियों में शॉर्ट-चेन अल्कोहल और उत्प्रेरक के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।
ट्रैनस्टरीफिकेशन एस्टर, लंबी-श्रृंखला फैटी एसिड को बायोडीजल और ग्लिसरीन में परिवर्तित करता है। हालांकि एक मिश्रण, मूल बायोडीजल रासायनिक सूत्र C. है17एच34हे2, एस्टर समूह के साथ -CO2चौधरी3 लंबी कार्बन श्रृंखला के अंत में।
बायोडीजल उपयोग
बायोडीजल का उपयोग डीजल ईंधन के लिए डिजाइन किए गए इंजनों में किया जाता है। बायोडीजल दहन प्रक्रिया में कम सल्फर पैदा करता है लेकिन पेट्रोलियम आधारित डीजल की तुलना में कम ऊर्जा प्रदान करता है। बायोडीजल का उपयोग करने के लिए न्यूनतम इंजन संशोधनों की आवश्यकता होती है; आमतौर पर, ईंधन प्रणाली में केवल सिंथेटिक रबर होसेस और सील की स्थापना के रूप में जैव ईंधन प्राकृतिक रबर को नीचा दिखाता है।
कम तापमान पर, जैव ईंधन की उच्च सांद्रता एक इंजन में काम करने के लिए बहुत चिपचिपी हो जाती है और नहीं होगी इंजन भागों में जंग के रूप में 13 डिग्री सेल्सियस (55 डिग्री फ़ारेनहाइट) से नीचे के तापमान के लिए उपयुक्त हो सकता है होता है। 20 प्रतिशत से कम जैव ईंधन और 80 प्रतिशत या अधिक डीजल के मिश्रण इस चिपचिपाहट की चिंता को दूर करते हैं।
बायोडीजल कुछ ईंधन स्टेशनों पर खरीदा जा सकता है और आमतौर पर बी 100, 100 प्रतिशत जैव ईंधन, या बी 20, 20 प्रतिशत जैव ईंधन और 80 प्रतिशत डीजल के मिश्रण के रूप में वितरित किया जाता है। गैस का माइलेज बायोडीजल की बी20 रेटिंग से कम हो जाता है। यह कमी किसी भी लाभ को शून्य कर देती है जो डीजल का गैसोलीन पर होता है, खासकर जब उच्च गति पर यात्रा करते हैं।
इथेनॉल जैव ईंधन
मूल इथेनॉल परिभाषा शर्करा के प्राकृतिक किण्वन द्वारा उत्पादित एक रंगहीन तरल है। इथेनॉल कार्बन, हाइड्रोजन और एक हाइड्रॉक्साइड समूह से बना है, और यह मकई, चुकंदर और गन्ने से प्राप्त होता है। उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया किण्वन है। किण्वन से पहले मकई को आटे जैसी स्थिरता में पीसना अधिक किफायती प्रक्रिया है।
किण्वन प्रक्रिया के बाद, इथेनॉल को उच्च सांद्रता में आसुत (शुद्ध) किया जाता है। इथेनॉल अणु का रासायनिक सूत्र C. है2एच5ओह।
इथेनॉल उपयोग
इथेनॉल का उपयोग गैसोलीन के लिए डिज़ाइन किए गए इंजनों में किया जा सकता है। संयुक्त राज्य में बेचा जाने वाला कोई भी वाहन 10 प्रतिशत इथेनॉल और 90 प्रतिशत अनलेडेड गैसोलीन के मिश्रण पर चल सकता है। अब बेचे जाने वाले अधिकांश गैसोलीन को इथेनॉल के साथ मिश्रित किया जाता है।
इथेनॉल गैसोलीन को पूरी तरह से जलाने में मदद करता है; यह ऊर्जा की पैदावार को बढ़ाता है, लेकिन इसमें पर्यावरण में अधिक स्मॉग प्रदूषकों का योगदान करने की क्षमता है।
मेथनॉल जैव ईंधन
मूल मेथनॉल परिभाषा पौधे सामग्री से या मीथेन ऑक्सीकरण द्वारा आसुत एक रंगहीन तरल है। मेथनॉल में कार्बन, हाइड्रोजन और एक हाइड्रोक्साइड होता है। यह रासायनिक सूत्र CH. के साथ अल्कोहल में सबसे सरल है3ओह। इथेनॉल की तुलना में मेथनॉल का उत्पादन कम खर्चीला है और इसे किसी भी संयंत्र सामग्री या लैंडफिल गैस या बिजली संयंत्र उत्सर्जन से प्राप्त किया जा सकता है।
मेथनॉल कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन के संश्लेषण प्रतिक्रिया के माध्यम से निर्मित होता है। ये घटक कोयले, गैस या बायोमास के जलने से उत्पन्न हो सकते हैं। एक प्रक्रिया के अपशिष्ट उत्पाद का उपयोग करना, जैसे कोयले के जलने से निकलने वाली गैसें, दूसरे के प्रारंभिक उत्पादों के लिए प्रक्रिया, मेथनॉल के निर्माण की तरह, औद्योगिक पुनर्चक्रण है और प्रदूषकों की रिहाई को कम करेगी वायुमंडल।
मेथनॉल का उपयोग
मेथनॉल का उपयोग गैसोलीन से चलने वाले इंजनों में किया जा सकता है। ईंधन के रूप में मेथनॉल का उपयोग करने के लाभों में गैसोलीन की तुलना में दहन से विषाक्त पदार्थों और कणों की कम मात्रा शामिल है। मात्रा के हिसाब से 15 प्रतिशत तक मेथनॉल को बिना किसी इंजन संशोधन के गैसोलीन इंजन में मिलाया जा सकता है।
हालांकि मेथनॉल काफी कम खर्चीला है, लेकिन गैस माइलेज में कमी लागत प्रभावशीलता को रद्द कर देती है। इसके अलावा, मेथनॉल से पानी निकालना मुश्किल है, और यह इंजन होसेस और सील को खराब कर सकता है।
बायोबुटानॉल बायोफ्यूल
मूल बायोबुटानॉल परिभाषा कुछ पौधों से बना एक रंगहीन तरल ईंधन है, ज्यादातर मकई। ब्यूटेनॉल की मूल संरचना में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। यह सी. के रासायनिक सूत्र के साथ चार कार्बन अल्कोहल (ब्यूटाइल अल्कोहल) है4एच10ओ
Biobutanol मुख्य रूप से मकई फीडस्टॉक के किण्वन से प्राप्त होता है। फीडस्टॉक से साधारण शर्करा के किण्वन में, ब्यूटेनॉल, इथेनॉल और एसीटोन का उत्पादन होता है। इन उपोत्पादों को अलग करने से उत्पादन लागत बढ़ जाती है, हालांकि इथेनॉल का उत्पादन करने वाला कोई भी प्रसंस्करण संयंत्र भी ब्यूटेनॉल का उत्पादन कर सकता है।
बायोबुटानॉल का उपयोग
Biobutanol कम संक्षारक है और इथेनॉल की तुलना में लगभग 25 प्रतिशत अधिक ऊर्जा प्रदान करता है और ग्रीनहाउस गैसों को कम करने में मदद करने के लिए गैसोलीन के साथ मिश्रित किया जा सकता है। परिवहन से पहले ब्यूटेनॉल को गैसोलीन के साथ मिश्रित किया जा सकता है जबकि इथेनॉल को अलग से ले जाया जाना चाहिए और ईंधन आउटलेट पर मिलाया जाना चाहिए।
बायोबुटानॉल गैसोलीन की तुलना में कम ऊर्जा प्रदान करता है, लेकिन दहन पर इसमें काफी कम जहरीले यौगिक होते हैं। गैसोलीन पर चलने वाली कोई भी कार बायोबुटानॉल मिश्रण पर चल सकती है। अधिकांश कार निर्माता इंजन में बिना किसी संशोधन के 15 प्रतिशत तक गैसोलीन के साथ बायोबुटानॉल मिश्रण स्वीकार करेंगे।
शैवाल जैव ईंधन
मूल शैवाल जैव ईंधन की परिभाषा शैवाल से बना एक हल्का-हरा तरल ईंधन है। पौधों की तरह, शैवाल प्रकाश संश्लेषण द्वारा सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। तालाबों में छोटे प्रोटोजोआ से लेकर समुद्र में बड़े केल्प तक, शैवाल के 100,000 से अधिक आनुवंशिक रूप से विविध उपभेद हैं।
शैवाल में लिपिड या वसायुक्त, तेल युक्त अणुओं की उच्च सांद्रता होती है। इन लिपिडों को निकालने की जरूरत है और जैव ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है। शैवाल कई प्रकार के होते हैं, लेकिन एक सामान्य शैवाल जैव ईंधन रासायनिक सूत्र है C106एच263हे110नहीं16.
क्लोरेला और स्पिरुलिना अन्य शैवाल की तुलना में जैवसंश्लेषण के लिए अधिक उपयुक्त हैं, लेकिन आनुवंशिक रूप से संशोधित शैवाल उच्च लिपिड सामग्री वाले जीवों का निर्माण करते हैं जो ऊर्जा उपज को 40. तक बढ़ा सकते हैं प्रतिशत।
शैवाल उत्पादन
शैवाल की खेती बड़े खुले तालाबों या पूल जैसी प्रणालियों में की जा सकती है। क्लोज्ड-लूप सिस्टम हवा के लिए खुले नहीं हैं और कार्बन डाइऑक्साइड को पंप किया जाना चाहिए। सीओ. का उपयोग करना2 स्मोकस्टैक्स से अपशिष्ट उत्पाद को एक प्रक्रिया से दूसरे के ईंधन के लिए रीसायकल कर सकते हैं। शैवाल की वृद्धि भरपूर होती है, और उत्पाद को हर पांच दिनों में औसतन एकत्र किया जा सकता है।
लिपिड को अलग करने के लिए, शैवाल को एक सूखा पाउडर होना चाहिए। अक्सर, शैवाल के सूखने से उस ऊर्जा की तुलना में अधिक ऊर्जा लगती है जो ईंधन को प्रयोग करने योग्य ईंधन के रूप में जलाने पर प्रदान करता है। नई तकनीक विकसित की जा रही है जो सुखाने की प्रक्रिया को छोड़ देती है और इसमें तरल निलंबन की स्थिति में शैवाल होते हैं जबकि विलायक के जेट लिपिड निकालते हैं।
शैवाल उपयोग
वनस्पति तेल की तरह, शैवाल में लिपिड होते हैं, और शैवाल ईंधन को बायोडीजल में परिवर्तित किया जा सकता है। इसका उपयोग किसी भी डीजल इंजन में किया जा सकता है।
मिश्रणों को बनाया जा सकता है जो बी 5, 95 प्रतिशत डीजल में 5 प्रतिशत जैव ईंधन, बी 50, 50 प्रतिशत जैव ईंधन और 50 प्रतिशत डीजल तक होता है। B30 मिश्रण एक अध्ययन में डीजल ईंधन की तुलना में थोड़ा अधिक कुशल था, और अन्य अध्ययनों में, CO2 जीवाश्म ईंधन की तुलना में उत्सर्जन अधिक था।
अतिरिक्त जैव ईंधन अंक
जैव ईंधन को इसके आधार के रूप में पौधों की वृद्धि की आवश्यकता है। लगातार बढ़ती आबादी की दुनिया में - 2050 तक 9.6 बिलियन तक पहुंचने की उम्मीद है - ईंधन के लिए पौधों को उगाने के लिए उपजाऊ भूमि का उपयोग करना मनुष्यों के सर्वोत्तम हित में नहीं हो सकता है। हालाँकि, यदि अस्वीकृत भूमि के क्षेत्रों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि परित्यक्त खेत, तो यह इस चिंता को दूर कर देगा।
सूचीबद्ध जैव ईंधन में, बायोडीजल सबसे लोकतांत्रिक है। एक उपभोक्ता, एक सस्ते स्टार्ट-अप और स्थान के साथ, अपने पिछवाड़े में जैव ईंधन बना सकता है। इस्तेमाल किए गए खाना पकाने के तेल को स्थानीय रेस्तरां से एकत्र किया जा सकता है, फ़िल्टर किया जा सकता है और फिर ट्रांसस्टरीफिकेशन के लिए एक कंटेनर में रखा जा सकता है।
जीवाश्म ईंधन की तुलना में जैव ईंधन की लागत अधिक रहती है। हालाँकि, यह जीवाश्म ईंधन की सरकारी सब्सिडी के कारण भी है। संयुक्त राज्य अमेरिका में जीवाश्म ईंधन सब्सिडी प्रति वर्ष खरबों डॉलर के ऑर्डर पर हो सकती है। यदि इस दर पर अक्षय ईंधन पर सब्सिडी दी जाती है, तो उत्पादन लागत कम हो सकती है, और नवीकरणीय जैव ईंधन जीवाश्म ईंधन के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।