शैवाल से जैव ईंधन: 2023 की संभावनाएँ और चुनौतियाँ

कम जलवायु प्रभाव वाले ईंधन

कार्बन उत्सर्जन घटाने का एक तरीका दहन इंजन और जीवाश्म-आधारित बिजली उत्पादन की जगह इलेक्ट्रिक वाहन तथा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत इस्तेमाल करना है। लेकिन हर उपयोग में यह आसान नहीं है। यह लेख शैवाल ईंधन को 2023 की शुरुआत के संदर्भ में देखता है।

2023 तक छोटे बैटरी-इलेक्ट्रिक विमान मौजूद थे। बड़े और लंबी दूरी के विमानों में बैटरी का भार और ऊर्जा घनत्व प्रमुख सीमाएँ हैं। तकनीक सुधरने पर भी मौजूदा विमान बेड़े को बदलने में लंबा समय लगता है।

तरल ईंधन बड़ी मात्रा में भंडारण और टैंकर या पाइपलाइन से परिवहन के लिए उपयोगी हैं। उनकी भंडारण स्थिरता ईंधन और परिस्थितियों पर निर्भर है। ये गुण दूरदराज़ के क्षेत्रों, आपात तैयारी, रक्षा और समुद्री परिवहन में महत्त्वपूर्ण हैं।

इसलिए तरल ईंधन की माँग बनी रह सकती है। चुनौती ऐसे विकल्प बनाना है जिनका जीवनचक्र उत्सर्जन कम हो और जो जीवाश्म कच्चे माल पर कम निर्भर हों।

बायोफ्यूल पीढ़ियाँ

पहली   पीढ़ी के जैव ईंधन में मक्का जैसी फसलों से इथेनॉल बनाना शामिल है। इससे भोजन और ज़मीन के लिए प्रतिस्पर्धा हो सकती है। जलवायु लाभ खेती, उर्वरक, ऊर्जा और भूमि-उपयोग में बदलाव पर निर्भर करता है। भोजन को ईंधन में बदलना उपलब्धता और कीमतों से जुड़े नैतिक प्रश्न भी उठाता है।

दूसरी   पीढ़ी के जैव ईंधन कृषि अवशेष और अन्य लिग्नोसेल्युलोज़-समृद्ध कच्चे माल का उपयोग करते हैं। इससे भोजन से सीधी प्रतिस्पर्धा घट सकती है, लेकिन संग्रह, ज़मीन और रूपांतरण की लागत महत्त्वपूर्ण रहती है। अवशेष उपयोगी योगदान दे सकते हैं, भले वे अकेले पूरा जीवाश्म ईंधन प्रतिस्थापित न करें।

तीसरी पीढ़ी के जैव ईंधन में शैवाल-आधारित ईंधन शामिल हैं। शैवाल खुले तालाब या बंद फोटोबायोरिएक्टर में उगाए जा सकते हैं; केवल बंद प्रणाली आवश्यक नहीं है। कुछ प्रजातियाँ खारे पानी और खेती के लिए अनुपयुक्त भूमि का इस्तेमाल कर सकती हैं। फिर भी पानी, पोषक तत्व, ऊर्जा और जगह चाहिए।

स्रोत: Exxon

इस लेख के समय शैवाल ईंधन का प्रदर्शन हो चुका था, लेकिन बड़े पैमाने पर प्रतिस्पर्धी लागत से उत्पादन चुनौती बना हुआ था।

कुछ शोध को चौथी   पीढ़ी का जैव ईंधन भी कहा जाता है, हालाँकि इस शब्द का इस्तेमाल अलग-अलग तरह से होता है। एक संबंधित क्षेत्र है फोटोबायोलॉजिकल सोलर फ्यूल्स, जिसमें सूर्य के प्रकाश से जैविक या कृत्रिम प्रक्रियाओं के ज़रिए ईंधन बनाया जाता है। इसे एक निश्चित तकनीक या सुनिश्चित व्यावसायिक समयसीमा वाली श्रेणी न समझें।

बड़े पैमाने पर उत्पादन की बाधाएँ

एक बड़ी चुनौती उत्पादकता है। पतली सांद्रता वाले शैवाल को उगाने, इकट्ठा करने और ईंधन में बदलने में पूँजी और ऊर्जा लगती है। रूपांतरण में जैव पदार्थ की कुछ ऊर्जा भी खर्च होती है।

अन्य जीवों का संदूषण उत्पादन घटा सकता है। बंद प्रणाली बेहतर नियंत्रण दे सकती है, लेकिन अक्सर लागत बढ़ाती है और अपने-आप पूर्णतः रोगाणुरहित नहीं होती।

शैवाल को इकट्ठा करना भी तकनीकी चुनौती है। प्रणाली के अनुसार यह लगातार या अलग-अलग बैच में हो सकता है; हर बार पूरा उत्पादन रोकना आवश्यक नहीं।

मूल लेख में लगभग 5–8 डॉलर प्रति अमेरिकी गैलन या उससे अधिक के लागत अनुमान दिए गए थे। वे तकनीक, पैमाने और मान्यताओं पर निर्भर हैं, सार्वभौमिक या वर्तमान बाज़ार कीमत नहीं।

क्या दूसरी बार यह काम करेगा?

2009–2010 के आसपास निवेश की पहली बड़ी लहर से वैसा तेज़ ऊर्जा परिवर्तन नहीं आया जिसकी उम्मीद थी, क्योंकि लाभप्रदता कठिन रही। समस्याओं के बारे में इस पुराने विश्लेषण में और पढ़ा जा सकता है।

इसके बाद शोध में कई प्रगतियाँ हुईं:

• आनुवंशिक अभियांत्रिकी से शैवाल के गुण बदले जा सकते हैं।
• शैवाल को ईंधन में बदलने की समझ बेहतर हुई है।
• कुछ शैवाल किस्में प्रतिस्पर्धी जीवों को बेहतर सहन करती हैं और खुले तालाबों में उगाई जा सकती हैं।

ऊर्जा की कीमतें भी अवसरों को प्रभावित करती हैं, लेकिन यह कहना सही नहीं कि सस्ता तेल हमेशा के लिए समाप्त हो गया है। अमेरिकी शेल तेल की लाभप्रदता के कुछ अनुमान 50–70 डॉलर प्रति बैरल के आसपास रहे हैं, और तेल तथा गैस की नई खोजों का कम स्तर चर्चा का विषय रहा है। साथ ही यूक्रेन के युद्ध ने वैश्विक ऊर्जा संकट पैदा किया

। ऐसे ऐतिहासिक बदलाव घरेलू विकल्पों में रुचि बढ़ा सकते हैं। इससे यह सिद्ध नहीं होता कि शैवाल ईंधन पहले से सस्ता या कार्बन-तटस्थ है; पूरे जीवनचक्र का आकलन आवश्यक है। निवेश के उदाहरण आगे दिए गए हैं।

विकास को आगे बढ़ाने के लिए क्या चाहिए?

तकनीक और कीमत के अलावा वित्तपोषण महत्त्वपूर्ण है। शुरुआती प्रयास अक्सर छोटी कंपनियों के थे, जबकि औद्योगिक उत्पादन में बड़ी पूँजी लगती है। विकास के चरणों में शामिल हैं:

1. सूक्ष्म शैवाल की जैव रसायन और आनुवंशिकी का बुनियादी अध्ययन।
2. लिपिड उत्पादन बढ़ाने के लिए उपयुक्त शैवाल किस्मों का चयन और आनुवंशिक सुधार।
3. खेती, संग्रह और ईंधन रूपांतरण की प्रक्रिया बेहतर करना।
4. ऐसा विस्तार जो प्रति इकाई लागत सचमुच घटाए।

2010 के आसपास कई प्रजातियों के लिए ज्ञान और उपकरण सीमित थे। इसका अर्थ पूरी शैवाल आनुवंशिकी अज्ञात होना नहीं है। औद्योगिक रूपांतरण और उत्पाद के चुनाव में भी सुधार चाहिए था। वैज्ञानिक परिणामों को भरोसेमंद कारखाना संचालन में बदलना कई कंपनियों के लिए कठिन रहा। कम उत्पादकता को केवल बड़ा संयंत्र बनाकर हमेशा नहीं सुधारा जा सकता; लाभ न मिलने पर पूँजी कम हुई।

शैवाल ईंधन में निवेश

2023 तक शोध में प्रगति हुई थी, लेकिन सभी वैज्ञानिक और कारोबारी समस्याएँ हल नहीं हुई थीं। एक उदाहरण था एक शैवाल प्रजाति में एक ट्रांसक्रिप्शन नियामक की अभिव्यक्ति घटाकर लिपिड उत्पादन दोगुने से अधिक करना । यह अध्ययन 2017 में प्रकाशित हुआ था। NGS जैसी अनुक्रमण तकनीकों और CRISPR जैसी जीन संपादन विधियों ने शोध आसान किया, लेकिन ये केवल 2023 से पहले के पाँच वर्षों में विकसित नहीं हुई थीं।

विशेषज्ञ कंपनियाँ बुनियादी शोध कर सकती हैं, जबकि औद्योगिक विस्तार के लिए बड़े निवेशक या उद्योग साझेदार चाहिए हो सकते हैं। इनमें ऊर्जा कंपनियाँ भी शामिल हैं।

बड़े ऊर्जा समूह में निवेश मुख्यतः उसके अन्य कारोबारों से प्रभावित होता है। पेटेंट और शोध सहयोग अपने-आप लाभ, लाभांश या सफल ऊर्जा परिवर्तन की गारंटी नहीं देते।

1. Exxon Mobil

ExxonMobil एक ऐसा तेल समूह है जिसने ऐतिहासिक रूप से शैवाल ईंधन पर शोध को वित्त दिया और Viridos, जिसे पहले Synthetic Genomics कहा जाता था, के साथ काम किया। शोध सहयोग और चालू व्यावसायिक उत्पादन संयंत्र अलग बातें हैं।

XOM मूल्य चार्ट

Viridos का संबंध जीनोमिक्स के अग्रणी क्रेग वेंटर और शैवाल ईंधन के शोध से है। वेंटर मानव जीनोम के अध्ययन से भी जुड़े थे। J. Craig Venter Institute के शोधकर्ताओं और साझेदारों ने कृत्रिम जीनोम से नियंत्रित कोशिकाएँ बनाईं: जीनोम मौजूदा प्राप्तकर्ता कोशिका में डाला गया था, पूरी कोशिका शून्य से नहीं बनाई गई थी।

Viridos ने बताया था कि बाहरी परीक्षणों में सुधरी हुई किस्मों ने प्राकृतिक किस्मों के मुकाबले 5–10 गुना जैव-तेल उत्पादकता दिखाई। यह कंपनी का परीक्षण परिणाम संबंधी दावा था, तैयार व्यावसायिक उत्पादन का आँकड़ा नहीं।

ExxonMobil और Synthetic Genomics ने 2018 में 2025 तक प्रतिदिन 10,000 बैरल शैवाल ईंधन की तकनीकी क्षमता विकसित करने का लक्ष्य बताया था। यह सशर्त शोध लक्ष्य था, 2023 से दो वर्ष में निश्चित उत्पादन संयंत्र की गारंटी नहीं। मूल तुलना में प्रतिदिन लगभग 37 लाख बैरल कंपनी के अन्य तेल और गैस उत्पादन से संबंधित थे।

2. Reliance Industries

Reliance Industries भारत के निजी क्षेत्र का बड़ा सूचीबद्ध समूह है, जिसके कारोबारों में दूरसंचार, खुदरा, वस्त्र और ऊर्जा शामिल हैं। निजी क्षेत्र का अर्थ गैर-सूचीबद्ध कंपनी नहीं है। वित्त वर्ष 2021–2022 में उसका समेकित राजस्व 104.6 अरब डॉलर था, जो 100 अरब डॉलर से अधिक था। यह समूह का राजस्व है, मुनाफ़ा या केवल मूल कंपनी की आय नहीं।

Reliance ने एक वीडियो में अपने शैवाल उत्पादन को दुनिया की सबसे बड़ी शैवाल खेती प्रणालियों में से एक बताया। यह कंपनी का अपना वर्णन था। ऊर्जा कारोबार में रिफाइनिंग और पेट्रोकेमिकल प्रमुख थे। शैवाल परियोजनाएँ भारत की धूप और गैर-कृषि भूमि का लाभ ले सकती थीं, लेकिन आयात निर्भरता पर असर वास्तविक पैमाने और अर्थव्यवस्था पर निर्भर होता।

क्राउडफंडिंग और वेंचर कैपिटल

मूल लेख में प्रकाशन के समय कोई चालू अभियान नहीं मिला था। ऐतिहासिक उदाहरण था Manta Biofuel का अभियान, जो 2021 में समाप्त हुआ। कंपनी की विधि में खुले तालाब और शैवाल इकट्ठा करने के लिए चुंबकीय नैनोकण शामिल थे।

निजी निवेश और वेंचर कैपिटल में पात्रता, पहुँच और जोखिम अलग होते हैं। लेख के उदाहरणों में Primary Ocean था, जो भोजन, बायोप्लास्टिक और संभावित ईंधन के लिए समुद्री शैवाल उगाने से जुड़ा था; साथ ही Algenol शैवाल-आधारित रसायन, सौंदर्य प्रसाधन और ईंधन से जुड़ा था। एक अन्य उदाहरण Gevo  है, जो कई जैव ईंधन विकसित करता है और सूचीबद्ध कंपनी है। इसलिए सभी उदाहरण केवल मान्यता-प्राप्त निजी निवेशकों तक सीमित नहीं हैं।

निष्कर्ष

शैवाल ईंधन संभावनाओं वाला शोध क्षेत्र है, लेकिन भविष्य की क्षमता का लक्ष्य उद्योग के परिपक्व या लाभदायक होने का प्रमाण नहीं। ExxonMobil के ऐतिहासिक 10,000 बैरल प्रतिदिन लक्ष्य को हासिल हो चुका उत्पादन नहीं समझना चाहिए।

नए उद्यम और वित्तपोषण विकल्प अवसर दे सकते हैं। फिर भी 2025–2026 में बड़े बदलाव की मूल अपेक्षा 2023 की भविष्यवाणी थी, सिद्ध परिणाम नहीं।

Reliance और ExxonMobil को केवल शैवाल ईंधन के विचार से नहीं, पूरे कारोबार के आधार पर देखना चाहिए। तेल से शैवाल ईंधन में परिवर्तन के लिए निवेश बजट बदलना भर पर्याप्त नहीं; तकनीक, संसाधन, संयंत्र और माँग भी चाहिए।

कार्बन की बढ़ती लागत कम जीवनचक्र उत्सर्जन वाले ईंधन की प्रतिस्पर्धा को प्रभावित कर सकती है। शोध से लागत घट सकती है, लेकिन कीमत, कार्बन-तटस्थता और लाभप्रदता निश्चित नहीं हैं।