ऊर्जा
मीथेन का प्रबंधन – बिटकॉइन माइनिंग से लेकर सतत जेट ईंधन बनाने तक
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मीथेन को जलवायु बम से संसाधन में बदलना
Methane (CH4), प्राकृतिक गैस का मुख्य घटक, एक ग्रीनहाउस गैस (GHG) CO2 से 28 गुना अधिक प्रभावी है। इसलिए, मीथेन उत्सर्जन अल्पकाल में वैश्विक तापमान वृद्धि को तेज कर सकता है। एकमात्र “अच्छी खबर” यह है कि यह वायुमंडल में 12 वर्ष तक रहता है, जबकि CO2 सदियों तक बना रहता है।
लेकिन जब यह अंततः ऊपरी वायुमंडल में नष्ट हो जाता है, तब भी यह CO2 में बदलकर ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा करता है।
इसलिए मीथेन उत्सर्जन जलवायु के संदर्भ में CO2 उत्सर्जन जितना ही, यदि नहीं तो उससे अधिक महत्वपूर्ण है, जिससे यह सबसे प्रमुख ग्रीनहाउस गैसों में से एक बन जाता है।
स्रोत: EPA
मीथेन कई स्रोतों से उत्पन्न होता है, जिनमें से कई सीधे मानव गतिविधियों से जुड़े होते हैं।
पहला स्रोत जीवाश्म ईंधन है, जहाँ प्राकृतिक गैस के रिसाव मुख्य स्रोत होते हैं, साथ ही कोयला खानों और तेल भंडारों से भी रिसाव होते हैं।
दूसरा स्रोत कृषि है, जो तब होता है जब जैविक पदार्थ ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में किण्वित होते हैं। यह मुख्यतः रूमिनेंट पशुओं जैसे गाय, भेड़ और बकरी की पाचन प्रणाली में (एंटरिक फर्मेंटेशन) होता है। हालांकि, यह बाढ़ वाले धान के खेतों और किसी भी जैविक पदार्थ के ढेर में भी हो सकता है जहाँ ऑक्सीजन की कमी हो।
अंत में, एक प्रमुख स्रोत लैंडफ़िल हैं, जहाँ दफ़न किए गए जैविक पदार्थ मीथेन में विघटित होते हैं। अपशिष्ट जल संयंत्र भी एक समान स्रोत हैं, जहाँ जैविक पदार्थ अकेले छोड़ दिया जाए तो बायोगैस उत्पन्न होगा।
स्रोत: EPA
मीथेन एक और बड़ी समस्या बन सकता है “फ़ायर आइस” के कारण, जो ठोस रूप में जमे हुए मीथेन (मीथेन हाइड्रेट) के रूप में गहरे समुद्र में तथा आर्कटिक में बर्फ में बंद मीथेन जमा के रूप में पाया जाता है।
जलवायु गर्मी इन प्राकृतिक मीथेन भंडारों को अस्थिर कर सकती है, जिससे अधिक उत्सर्जन, अधिक गर्मी, फिर अधिक अस्थिरता, एक विनाशकारी प्रतिक्रिया लूप बनता है। हमने इस विषय पर विस्तृत चर्चा “मीथेन का प्रबंधन जलवायु लक्ष्यों को प्राप्त करने की कुंजी हो सकता है – यह कहाँ से आता है और क्या किया जा रहा है?” में की है।
लेकिन यह सब निराशा नहीं होनी चाहिए। मीथेन एक मूल्यवान ऊर्जा संसाधन और एक शक्तिशाली जैविक सामग्री स्रोत है जिसे औद्योगिक उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जा सकता है।
हाल ही में खोजी गई एक नई विधि लैंडफ़िल से मीथेन को सतत जेट ईंधन में बदलने में मदद कर सकती है।
कचरे से जेट ईंधन तक
बायोगैस के उपयोग में एक प्रमुख समस्या यह है कि इसके दो विकल्पों में से एक आवश्यक है:
- इसे औद्योगिक और शहरी केंद्रों तक पहुँचाने के लिए एक विस्तृत पाइपलाइन नेटवर्क बनाना, ताकि यह जीवाश्म ईंधन से प्राकृतिक गैस को प्रतिस्थापित कर सके।
- स्थल पर ही इसका उपयोग करने का तरीका खोजना।
यह सीमा इसलिए है क्योंकि बायोगैस बहुत अस्थिर है, और इसे लंबी दूरी पर उस रूप में आसानी से परिवहन नहीं किया जा सकता। यह एक बहुत अलग हाइड्रोकार्बन है, जिसकी लंबी श्रृंखलाएँ (तेल की तरह) घनी तरल रूप में आसानी से परिवहन योग्य होती हैं।
साथ ही, कुछ आर्थिक क्षेत्रों को डिकार्बोनाइज़ करना बहुत कठिन है, जैसे कि विमानन, जो अभी भी 100% तरल हाइड्रोकार्बन पर निर्भर है ताकि उड़ान के लिए पर्याप्त ईंधन प्रदान किया जा सके।
इसलिए लैंडफ़िल और अपशिष्ट जल संयंत्रों से बायोगैस एकत्र करके उसे मूल्यवान जेट ईंधन में बदलना समझदारी होगी।
हमने बायोगैस और उसके वर्तमान उपयोग पर विस्तृत चर्चा अपने लेख “कार्बन न्यूट्रल बायोगैस – टॉप 5 बायोमीथेन स्टॉक्स” में की है।
जेट ईंधन उत्पादन के लिए प्लाज़्मा
ऑस्ट्रेलिया के यूनिवर्सिटी ऑफ सिडनी और चीन के शीआन जियाओटोंग यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने मीथेन का उपयोग करने वाली एक विधि को सुधारने का तरीका खोजा है, जिसे वायुमंडलीय नॉनथर्मल प्लाज़्मा (NTP) कहा जाता है। इस विधि का एक बड़ा लाभ यह है कि यह CO2 और मीथेन को कमरे के तापमान पर उपयोगी हाइड्रोकार्बन में बदल सकता है, जिससे आवश्यक पूंजी और परियोजना की जटिलता काफी घट जाती है।
NTP की समस्या यह है कि यह केवल बहुत सरल हाइड्रोकार्बन यौगिक जैसे फॉर्मिक एसिड (HCOOH), एथेनॉल (CH3CH2OH), आइसोप्रोपेनॉल (CH3CHOHCH3), और एसीटिक एसिड (CH3COOH) उत्पन्न कर सकता है।
“नॉनथर्मल प्लाज़्मा-ड्रिवेन बायोगैस अपसाइक्लिंग से लम्बी श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन” शीर्षक वाले वैज्ञानिक प्रकाशन में, जो जर्नल ऑफ द अमेरिकन केमिकल सोसाइटी में प्रकाशित हुआ, शोधकर्ताओं ने बताया कि उन्होंने NTP विधि से अधिक जटिल हाइड्रोकार्बन उत्पन्न करना सफल किया।
स्रोत: JACS
उन्होंने पाया कि जब आप NTP को मीथेन‑समृद्ध और CO2‑कम गैस मिश्रण पर लागू करते हैं, तो अंतिम परिणाम में अधिक जटिल हाइड्रोकार्बन होते हैं। यह गैसीय उत्पाद, मुख्यतः सिंथेसिस गैस (H2 और CO), के साथ-साथ तरल‑फेज अल्कोहल और एसिड भी उत्पन्न करता है।
सिंथेसिस गैस लगभग पूरी पेट्रोकेमिकल उद्योग की प्राथमिक कच्ची सामग्री है। ऑक्सीजनयुक्त उत्पाद, जैसे अल्कोहल और कार्बॉक्सिलिक एसिड, को भी संतृप्त लम्बी श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन में परिवर्तित किया जा सकता है।
स्रोत: JACS
इस प्रकार, लैंडफ़िल से अधिकांश मीथेन (बायोगैस) को पेट्रोकेमिकल फीडस्टॉक और लम्बी श्रृंखला वाले तरल हाइड्रोकार्बन में परिवर्तित किया जा सकता है, जो जेट ईंधन उत्पादन में उपयोग होते हैं।
कुशल और हरित प्रक्रिया
चेर्री ऑन द केक यह है कि मीथेन की सांद्रता को नियंत्रित करके शोधकर्ताओं ने अंतिम उत्पाद की संरचना को भी नियंत्रित किया।
इसलिए प्रक्रिया को आगे परिष्कृत करके हम ठीक वही हाइड्रोकार्बन प्राप्त कर सकते हैं जिसकी हमें मीथेन उत्सर्जन से कार्बन‑न्यूट्रल जेट ईंधन बनाने के लिए आवश्यकता है।
क्योंकि NTP वायुमंडलीय स्थितियों में प्लाज़्मा बनाता है, इसे गर्मी या दबाव की आवश्यकता नहीं होती। यह ऊर्जा की आवश्यकता को काफी घटा देता है, जिससे प्रक्रिया पूरी तरह नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों द्वारा संचालित की जा सकती है।
मीथेन अपशिष्टों का अंत
प्लाज़्मा का यह नया उपयोग, जो मीथेन को जेट ईंधन में बदलता है, कई नवाचारों में से एक है जो अब तक बर्बाद हो रहे मीथेन को उपयोगी बनाने की दिशा में काम कर रहे हैं।
ऐसे नवाचार का एक और उदाहरण है कि बर्बाद मीथेन को बिटकॉइन माइनिंग में भी उपयोग किया जा रहा है। यह विशेष रूप से दूरस्थ तेल कुओं या कोयला खानों जैसे स्रोतों से मिलने वाले मीथेन के लिए प्रासंगिक है। इस प्रकार का मीथेन आमतौर पर फ्लेयर किया जाता है, जिससे उसकी ऊर्जा बर्बाद हो जाती है और बड़ी मात्रा में मीथेन बिना जलाए वायुमंडल में निकल जाता है।
यह दर्शाता है कि बिटकॉइन और क्रिप्टोकरेंसी की ऊर्जा खपत या जेट ईंधन को “हरित” बनाने की असंभवता जैसी अल्पकालिक आलोचनाएँ अक्सर दृष्टिकोण में संकीर्ण होती हैं और नई तकनीकों के बीच संभावित समन्वय को नजरअंदाज करती हैं।
मीथेन उपयोग कंपनियाँ
1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)
Greenlane बायोगैस अपग्रेड में विशेषज्ञता रखता है, अर्थात मौजूदा सुविधाओं जैसे अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र या लैंडफ़िल में बायोगैस उत्पादन जोड़ना। विश्वभर में 140 सिस्टम स्थापित होने के साथ, यह उद्योग में #1 है।
स्रोत: Greenlane
Greenlane अपने प्रतिस्पर्धियों से बहुत आगे है क्योंकि इसकी मशीनरी द्वारा उत्पन्न बायोगैस की कुल मात्रा बहुत अधिक है, यहाँ तक कि Air Liquid जैसे औद्योगिक दिग्गजों से भी आगे है। यह भी ध्यान देने योग्य है कि Air Liquid और Wartsila (जहाँ बायोगैस कुल गतिविधि का केवल छोटा हिस्सा है) को छोड़कर, Greenlane के प्रमुख प्रतिस्पर्धी जैसे Prodeval, DMT, या Bright biomethane सार्वजनिक रूप से ट्रेड नहीं होते।
स्रोत: Greenlane
कंपनी बायोगैस उत्पादन के लिए 3 विभिन्न तकनीकें (मेम्ब्रेन, वाटर वॉश, और PSA‑Pressure Swing Adsorption) प्रदान करती है, जो स्थानीय परिस्थितियों और फीडस्टॉक के अनुसार सबसे उपयुक्त होती हैं। यह गैस से नाइट्रोजन, CO2, ऑक्सीजन या संभावित विषाक्त अशुद्धियों जैसे contaminants को हटाने की अनुमति देती है।
सितंबर 2023 में, Greenlane ने प्रत्येक बायोगैस उत्पादन क्षेत्र (गन्ने के अवशेष, लैंडफ़िल, गोबर आदि) के लिए तैयार‑डिज़ाइन के साथ एक नई उत्पाद श्रृंखला लॉन्च की।
यह एकमात्र प्रदाता है जो सभी 3 समाधान प्रदान कर सकता है, जिससे यह उन ग्राहकों के लिए एक अच्छा विकल्प बनता है जो अपनी विशिष्ट परिस्थितियों के लिए सर्वोत्तम तकनीक अपनाना चाहते हैं।
स्रोत: Greenlane
कंपनी के लिए एक प्रमुख विकास क्षेत्र ब्राज़ील (एक वैश्विक कृषि शक्ति) होगा, जहाँ इसने हाल ही में औद्योगिक‑स्तर की मात्रा उत्पादन स्थापित करने के लिए एक समझौता किया है।
यह समझौता ZEG Biogás के साथ किया गया, जो 50% VIBRA (पहले Petrobras की ईंधन वितरण इकाई) के स्वामित्व में है। लक्ष्य 5 वर्षों में 75+ साइटों पर उत्पादन हासिल करना है।
चूंकि यह बायोगैस का उत्पादक नहीं, बल्कि बायोगैस उत्पादन मशीनरी का विक्रेता है, Greenlane को “पिक एंड शवल” प्रकार की स्टॉक माना जाना चाहिए, जिसका बिक्री प्रदर्शन वैश्विक बायोगैस समाधान अपनाने की गति को दर्शाता है। यह इस श्रेणी में सबसे बड़ी सार्वजनिक रूप से ट्रेडेड स्टॉक भी है।
बायोगैस को एकत्र करने के लिए इंजीनियरिंग समाधान में विशेषज्ञता रखने वाली कंपनी के रूप में, Greenlane को इस संसाधन को मोनेटाइज़ और उपयोग करने में निरंतर सुधारों से बहुत लाभ मिलेगा। यह न केवल लैंडफ़िल से, बल्कि बड़े कृषि साइटों से भी बायोगैस प्राप्त कर सकता है, जिससे मीथेन उत्सर्जन के 3 प्रमुख स्रोतों में से 2 को कवर और उपयोगी बना सकता है।
2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)
Biokraft स्वीडन (230 GWh बायोगैस और बायोLNG), नॉर्वे (155 GWh बायोLNG) और दक्षिण कोरिया (60 GWh संपीड़ित बायोगैस) में बायोगैस बेचता और उत्पादन करता है।
अप्रैल 2023 में, कंपनी ने जर्मन बाजार में प्रवेश करने का निर्णय लिया, जिसमें 2025 तक समाप्त होने वाले 2 प्रोजेक्ट्स में कुल 240 GWh भविष्य उत्पादन शामिल है।
कंपनी के पास कुल 875 GWh बायोगैस और 825 GWh बायोLNG के नए प्रोजेक्ट पाइपलाइन में हैं, जिन्हें 2025‑2026 तक पूरा करने की योजना है।
यह 2026 तक वर्तमान उत्पादन क्षमता 445 GWh को 1,200 GWh तक बढ़ाएगा। कंपनी का दीर्घकालिक लक्ष्य 2030 तक कुल 3 TWh (3,000 GWh) तक पहुंचना है। लगभग सभी नए प्रोजेक्ट्स अपना फीडस्टॉक गोबर और कृषि‑आधारित अपशिष्ट से प्राप्त करेंगे।
स्रोत: Biokraft
कंपनी ने पिछले कुछ तिमाहियों में कम बिजली और गैस बिक्री कीमतों के कारण कुछ नुकसान झेले हैं, विशेष रूप से स्कैंडिनेविया में। यह कंपनी को यूरोपीय गैस कीमतों के पुनरुद्धार पर एक आंशिक दांव बनाता है।
यह मीथेन आपूर्ति बाद में प्लाज़्मा के साथ जेट ईंधन या सिंथेसिस गैस उत्पादन के लिए और अधिक उपयोग की जा सकती है, जिससे इन संचालन की लाभप्रदता में सुधार होगा।
अपनी आक्रामक विकास लक्ष्यों और वर्तमान अर्निंग्स की कमी को देखते हुए, Biokraft उन निवेशकों के लिए सबसे उपयुक्त है जो जोखिम उठाने और कंपनी को पुनरुद्धार की दिशा में दांव लगाने को तैयार हैं, आंशिक रूप से जर्मन बाजार में उसके कदम और संभवतः पूरे EU गैस बाजार के बदलाव के कारण।
