एल्गल बायोफ्यूल: अगली ऊर्जा क्रांति?

कार्बन न्यूट्रल ईंधन

To reduce carbon emissions, the favored road has been to replace combustion engines and thermal power plants with alternatives like EVs and नवीकरणीय energies. But this is not always easy.

उदाहरण के लिए, वर्तमान में हवाई जहाज़ों के पास इलेक्ट्रिक पावर पर चलने का कोई व्यावहारिक मार्ग नहीं है, क्योंकि बैटरियों का वजन उड़ान के लिए बहुत भारी है। और यदि हम अंततः इस बिंदु तक पहुँच भी जाएँ, तो मौजूदा बेड़े को नवीनीकृत होने में दशकों लगेंगे।

तरल ईंधनों की व्यावहारिकता से अन्य लाभ उत्पन्न होते हैं। इन्हें आपातकालीन स्थितियों के लिए बड़े पैमाने पर आसानी से संग्रहीत किया जा सकता है। ये महीनों या वर्षों तक स्थिर रह सकते हैं। और इन्हें टैंकर या पाइपों द्वारा आसानी से ले जाया जा सकता है। यह उन्हें दूरस्थ स्थानों, सैन्य उपयोग और शिपिंग के लिए आदर्श बनाता है।

जब तक कोई क्रांतिकारी नई तकनीक उभर नहीं आती, तरल ईंधन की निरंतर मांग रहेगी। इसलिए, चुनौती यह है कि ऐसे तरल ईंधन खोजे जाएँ जो जीवाश्म ईंधन की आपूर्ति पर निर्भर न हों।

बायोफ्यूल पीढ़ियाँ

1^st पीढ़ी बायोफ्यूल समस्याग्रस्त रहे हैं और अभी भी हैं, क्योंकि वे मक्का जैसे खाद्य उत्पादों को इथेनॉल में बदलने पर निर्भर थे। इससे पर्यावरण पर अतिरिक्त दबाव पड़ता है और यह बड़े पैमाने पर मोनोक्रॉपिंग करने वाले औद्योगिक फार्मों पर निर्भर करता है। उर्वरकों और ट्रैक्टरों के लिए उपयोग किए जाने वाले जीवाश्म ईंधन को ध्यान में रखते हुए, यह मानक पेट्रोल से भी अधिक बेहतर नहीं हो सकता। और भोजन को ईंधन बनाने के नैतिक द्वंद्व भी है, जहाँ ईंधन उपभोक्ता धनी देशों में रहते हैं और गरीब देशों में भोजन की कमी या महंगाई का सामना करना पड़ता है।

2^nd पीढ़ी बायोफ्यूल को कृषि के बचे हुए हिस्सों या घास जैसे अन्य पौधों का उपयोग करके ईंधन बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह पहले से ही बेहतर है, क्योंकि यह सीधे खाद्य उत्पादन के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करता। लेकिन इसके लिए अभी भी बहुत ज़मीन की आवश्यकता होती है, और पौधे से ईंधन में परिवर्तन काफी अक्षम हो सकता है। और केवल कृषि अपशिष्ट पर्याप्त मात्रा में नहीं होते कि कुल ईंधन खपत में वास्तविक अंतर ला सकें।

तीसरी पीढ़ी बायोफ्यूल एल्गी और एक बंद प्रणाली पर निर्भर होते हैं जो कृषि योग्य भूमि से स्वतंत्र होती है। सैद्धांतिक रूप से, यह बायोफ्यूल उत्पादन का आदर्श तरीका होना चाहिए, क्योंकि यह मौजूदा कृषि संसाधनों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करता। यह ताज़े पानी के बजाय प्रचुर समुद्री जल का भी उपयोग कर सकता है।

स्रोत: Exxon

व्यावहारिक रूप से, एल्गी बायोफ्यूल का परीक्षण किया गया है लेकिन इसे औद्योगिक स्तर पर नहीं बनाया गया है।

यहाँ तक कि चर्चा है 4^th पीढ़ी बायोफ्यूल, या “फोटोबायोलॉजिकल सोलर फ्यूल्स”. ये एल्गी की प्रकाशसंश्लेषण को कृत्रिम नैनो तकनीकों के साथ अनुकरण करने पर निर्भर होंगे। लेकिन ये अभी भी प्रयोगशालाओं में हैं और कुछ दशकों में वाणिज्यिक स्तर तक नहीं पहुँच पाएँगे।

वृहद उत्पादन के लिए बाधाएँ और प्रतिबंध

तीसरी पीढ़ी के बायोफ्यूल को सताने वाली समस्या हमेशा उपज रही है। एल्गी की सांद्रता बहुत कम है, उत्पादन लागत बहुत अधिक है, और ईंधन में रूपांतरण में पूंजी खर्च और एल्गी में निहित कुछ ऊर्जा का नुकसान दोनों शामिल हैं।

अन्य जीवों द्वारा कोई भी संदूषण फसल को नष्ट कर सकता है और लाभ को घटा सकता है। एक विकल्प था इसे बंद स्टेराइल कंटेनरों में उगाना, लेकिन इससे लागत भी बढ़ गई।

इसके अतिरिक्त, 2010 के दशक में एल्गी बायोफ्यूल उत्पादन का पहला प्रयास एल्गी की कटाई की आवश्यकता रखता था, जो एक जटिल प्रक्रिया थी और उत्पादन को भी बाधित करती थी।

परिणामस्वरूप उत्पादन लागत $5 से $8 प्रति गैलन से अधिक बनी रहती है, जिससे यह जीवाश्म ईंधनों के मुकाबले प्रतिस्पर्धी नहीं है।

क्या दूसरी बार यह काम करेगा?

अस्थिर लाभप्रदता के कारण, 2009-2010 में पहला एल्गल बायोफ्यूल बूम ऊर्जा क्रांति में नहीं बदल सका। आप इस 6 साल पहले के लेख में क्या गलत हुआ, इसके बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।

तब से, प्रगति हुई है जो इस क्षेत्र में एक नई बूम को “ईंधन” दे रही है:

• उन्नत जीन अभियांत्रिकी तकनीकें अब एल्गी पर लागू की जा रही हैं।
• एल्गी को ईंधन में बदलने के बारे में बेहतर समझ।
• ऐसे दुर्लभ प्रजातियों की खोज जो संदूषण का प्रतिरोध कर सकती हैं और खुले तालाबों में उगाई जा सकती हैं।

एक और कारक सस्ती तेल की वास्तविक समाप्ति है। शैल तेल को लाभ कमाने के लिए कम से कम $50-70$ प्रति बैरल की आवश्यकता होती है, तेल की खोजें 1946 के बाद से सबसे कम स्तर पर हैं, और यूक्रेन में युद्ध ने एक वैश्विक ऊर्जा संकट को जन्म दिया है।

तेल के दुर्लभ और महंगे होने के साथ, घरेलू एल्गल बायोफ्यूल उत्पादन अचानक बहुत अधिक आकर्षक हो गया है। इसलिए, एल्गी कंपनियों की एक नई लहर अब कार्बन-न्यूट्रल ईंधन को सबसे पर्यावरण‑मित्र तरीके से उत्पादन के लिए स्केल अप कर रही है। (इस बारे में “एल्गल बायोफ्यूल में निवेश” अनुभाग में अधिक पढ़ें)

नए एल्गी बूम को ईंधन देना

प्रौद्योगिकी और ईंधन कीमत के अलावा, जो बदल गया है वह है एल्गल बायोफ्यूल में निवेश करने का तरीका। पिछला बूम सीमित फंडिंग वाले महत्वाकांक्षी स्टार्टअप्स की सेना द्वारा चलाया गया था। यह एक ऐसी व्यवसाय में समस्या थी जिसमें न केवल नवाचार बल्कि बड़े पूंजी निवेश की भी आवश्यकता होती है। अधिकांश संभावना है कि एल्गी बायोफ्यूल केवल एक क्रमिक प्रक्रिया के माध्यम से वास्तविक बन पाएगा:

1. माइक्रोएल्गी की बायोकेमिस्ट्री और जीनetics को समझने के लिए मूलभूत विज्ञान।
2. लिपिड उत्पादन के लिए अनुकूलित सही एल्गी स्ट्रेन का चयन और अभियांत्रिकी।
3. उत्पादन प्रक्रिया का अनुकूलन, जिसमें खेती, कटाई और ईंधन में रूपांतरण शामिल है।
4. लागत घटाने के लिए उत्पादन को स्केल अप करना

2010 में, चरण 1 और 2 वास्तव में मौजूद नहीं थे, उदाहरण के तौर पर एल्गी जीनetics को संशोधित करने की कोई विश्वसनीय विधि नहीं थी (अधिकांश प्रजातियों के लिए पूर्ण जीनोम अनुक्रमित नहीं था)।

ईंधन में रूपांतरण की रसायन विज्ञान सबसे बेहतर रूप में भी अस्पष्ट थी, विशेषकर औद्योगिक स्तर पर। और लिपिड के बजाय इथेनॉल उत्पादन पर गलत फोकस एक बंद रास्ता साबित हुआ।

चरण 3 भी कठिन साबित हुआ, क्योंकि वैज्ञानिक‑नेतृत्व वाले स्टार्टअप अक्सर औद्योगिक डिजाइन को लागू करने में विफल रहे।

अंत में, कम उत्पादन उपज के साथ, स्केल अप करने से भी लाभप्रदता की समस्या हल नहीं हुई, और पूंजी जल्दी समाप्त हो गई।

एल्गी बायोफ्यूल में निवेश

2023 में, वैज्ञानिक प्रश्नों का बड़ा हिस्सा हल हो गया है। उदाहरण के लिए, कंपनी Viridos ने केवल एक जीन बदलकर एल्गी में लिपिड की सांद्रता को दो गुना से अधिक करने का तरीका खोजा। इसी प्रकार, पिछले 5 वर्षों में विकसित उपकरण, जैसे NGS (नेक्स्ट जेनरेशन सीक्वेंसिंग) और CRISPR, ने जीन संपादन को बहुत आसान और सस्ता बना दिया है। इसी तरह, अब कई समझे हुए तरीके हैं जो एल्गी लिपिड को ईंधन में बदलते हैं।

हमने पहले ही बाहरी वास्तविक दुनिया सेटिंग में प्राकृतिक स्ट्रेनों की तुलना में बायो‑ऑइल उत्पादन में 5‑10 गुना सुधार दिखा दिया है। और हम इससे भी अधिक सुधार करने की योजना बना रहे हैं।

एक्सॉन 2 वर्षों में प्रतिदिन 10,000 बैरल एल्गल बायोफ्यूल उत्पादन करने की योजना बना रहा है। यह कंपनी द्वारा प्रतिदिन 3.7 मिलियन बैरल के कुल उत्पादन की तुलना में अभी भी छोटा है, लेकिन यदि सफल रहा, तो इसे 2030 तक कंपनी के उत्पादन का बड़ा हिस्सा बनाने के लिए जल्दी से बढ़ाया जा सकता है।

1. Exxon Mobil

यह संभवतः बायोफ्यूल निवेशों की संभावित सूची में सबसे आश्चर्यजनक नाम हो सकता है। एक्सॉन पर्यावरणीय कार्यकर्ताओं के लिए एक प्रतिद्वंद्वी है, अक्सर इसे वैश्विक तापमान वृद्धि में प्रमुख योगदानकर्ता के रूप में आरोपित किया जाता है। लेकिन यह एल्गल बायोफ्यूल में भी विश्व नेता है Viridos के साथ अपने सहयोग के माध्यम से।

XOM मूल्य चार्ट

Viridos एक कंपनी है जिसे Craig Venter ने स्थापित किया, जो सिंथेटिक बायोलॉजी के पिता और मानव जीनोम को अनुक्रमित करने वाले पहले लोगों में से एक हैं। यह पहली कंपनी भी थी जिसने एक सिंथेटिक जीनोम और एक कृत्रिम/सिंथेटिक सेल बनाई। और उन्होंने एक दशक से अधिक समय पहले एल्गल बायोफ्यूल पर शोध शुरू करने के बाद से काफी प्रगति की है:

हमने पहले ही बाहरी वास्तविक दुनिया सेटिंग में प्राकृतिक स्ट्रेनों की तुलना में बायो‑ऑइल उत्पादन में 5‑10 गुना सुधार दिखा दिया है। और हम इससे भी अधिक सुधार करने की योजना बना रहे हैं।

एक्सॉन 2 वर्षों में प्रतिदिन 10,000 बैरल एल्गल बायोफ्यूल उत्पादन करने की योजना बना रहा है। यह कंपनी द्वारा प्रतिदिन 3.7 मिलियन बैरल के कुल उत्पादन की तुलना में अभी भी छोटा है, लेकिन यदि सफल रहा, तो इसे 2030 तक कंपनी के उत्पादन का बड़ा हिस्सा बनाने के लिए जल्दी से बढ़ाया जा सकता है।

2. Reliance Industry

Reliance Industry एक विशाल भारतीय समूह है, जो देश की सबसे बड़ी निजी कंपनी है, और टेलीकॉम, वस्त्र, और ऊर्जा क्षेत्रों में सक्रिय है। 2022 में, यह पहली भारतीय कंपनी बनी जिसने $100B की आय हासिल की।

Reliance ने एक वीडियो जारी किया है जिसमें उसने एल्गल बायोफ्यूल बाजार में प्रवेश की घोषणा की है, “दुनिया के सबसे बड़े एल्गल खेती प्रणालियों में से एक” का दावा करते हुए. अब तक, उसका ऊर्जा पोर्टफोलियो मुख्यतः रिफाइनरी और पेट्रोकेमिकल प्लांट्स से बना था। इस एल्गल प्रोजेक्ट के साथ, वह उत्पादन शुरू कर सकेगा और भारत में प्रचुर सूर्य (और अछूते रेगिस्तानों) का उपयोग करके देश की विदेशी जीवाश्म ईंधन आयात पर अत्यधिक निर्भरता को कम कर सकेगा।

क्राउडफंडिंग & VC

हम इस लेख के समय कोई चल रही अभियान नहीं पा सके। लेकिन यह कुछ ऐसा है जिसे अधिक जोखिम लेने वाले निवेशक देखना चाहेंगे, 2021 के सफल क्राउडफंडिंग अभियान Manta Biofuel के जैसा। वे खुले तालाब और चुंबकीय नैनोपार्टिकल्स का उपयोग करके एल्गी की कटाई कर रहे हैं।

मान्य निवेशकों और वीसी को निवेश विकल्पों की एक बहुत अधिक विविध श्रृंखला तक पहुंच होगी। उदाहरण के लिए, Primary Ocean, जो खाद्य, बायोप्लास्टिक और बायोफ्यूल के लिए समुद्री शैवाल उगाता है। या Algenol (रासायनिक सौंदर्य प्रसाधन और बायोफ्यूल) या Gevo (विविध बायोफ्यूल)।

निष्कर्ष

एल्गल बायोफ्यूल एक मौन पुनर्जागरण से गुजर रहे हैं, जो बड़े कॉरपोरेशनों के बंद दरवाज़े के पीछे हो रहा है, जिनके पास पर्याप्त पूँजी और लागत व स्केलेबिलिटी की समस्याओं को हल करने का धैर्य है। Exxon के 10,000 बैरल/दिन जैसे बड़े पैमाने के प्रोजेक्ट का उभरना यह संकेत है कि एल्गल बायोफ्यूल अब एक परिपक्व तकनीक बन रहा है।

यह यह भी意味 देता है कि इस क्षेत्र में नई स्टार्टअप्स उभर सकती हैं, जैसा कि Manta Biofuel ने 2021 में किया था। इसलिए, निवेशकों के पास अगले कुछ वर्षों में निवेश विकल्पों की बढ़ती श्रृंखला होगी। अन्य तेल कंपनियां भी इस तकनीक वाले किसी भी कंपनी को पकड़ने और बोली लगाने की कोशिश कर सकती हैं। सबसे अधिक संभावना है कि ये वे कंपनियां होंगी जो पहले से ही एल्गी से उच्च-मूल्य वाले यौगिक बना रही हैं और बड़े पैमाने के उत्पादन में अनुभवी हैं। इसलिए एल्गी कंपनियां, सामान्यतः, 2025-2026 तक नई बड़ी प्रवृत्ति बन सकती हैं।

Reliance या Exxon जैसी कंपनियों में निवेश करने वाले निवेशक केवल एल्गल बायोफ्यूल थिसिस के आधार पर इन कंपनियों में निवेश नहीं करना चाहेंगे, क्योंकि वे अभी भी कुछ वर्षों तक मुख्यतः अन्य आय स्रोतों पर निर्भर रहेंगी। हालांकि, यह तकनीक इन कंपनियों के दीर्घकालिक संभावनाओं को सुधार देगी क्योंकि Exxon जैसी तेल दिग्गज आसानी से ड्रिलिंग से एल्गल फ्यूल्स की ओर अपने पूँजी खर्च को पुनः निर्देशित करके जीवाश्म ईंधन से एल्गल फ्यूल्स में सुगमता से परिवर्तन कर सकेगा।

बढ़ते कार्बन टैक्स की स्थिति में, यह तरल ईंधन को उचित कीमत पर रखने के लिए एक व्यवहार्य विकल्प प्रदान करेगा, जिससे उस परिदृश्य में एल्गल बायोफ्यूल बहुत अधिक लाभदायक बनेंगे। और जीवाश्म ईंधन के विपरीत, लागत में कमी की उम्मीद है क्योंकि एल्गी की जीन अभियांत्रिकी में निरंतर सुधार हो रहा है।