संयुक्त राज्य अमेरिका में बायोगैस उद्योग की वर्तमान स्थिति एवं

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संयुक्त राज्य अमेरिका में बायोगैस उद्योग की वर्तमान स्थिति एवं प्रवृत्तियाँ – 1. संक्षिप्त विवरण: संयुक्त राज्य अमेरिका में बायोगैस संबंधी तकनीकों का विकास, यूरोप एवं चीन की तुलना में काफी धीमा है। 70 के दशक में, तेल की कीमतों में वृद्धि के कारण कुछ बायोगैस संबंधी परियोजनाओं का निर्माण हुआ। 1970 से 1990 के बीच, ऊर्जा उत्पादन हेतु लगभग 140 गैस उत्पादन संयंत्र बनाए गए। लेकिन सुविधाओं की कमी, डिज़ाइन में अनियमितताएँ, अनुचित स्थापना, खराब प्रबंधन आदि कारणों से, इन प्रारंभिक गैस उत्पादन उपकरणों में से अधिकांश को अब नष्ट कर दिया गया है या उनका उपयोग बंद कर दिया गया है। पिछले पाँच वर्षों में, वैश्विक जलवायु परिवर्तन एवं जीवाश्म ईंधन की कमी के कारण, बायोगैस तकनीक को और अधिक महत्व दिया जा रहा है। इस संबंध में अनुसंधान एवं प्रदर्शनी परियोजनाओं का निर्माण भी धीरे-धीरे बढ़ रहा है। अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) के आंकड़ों के अनुसार, वर्ष 2007 में लगभग 111 ऐसी संयंत्रें थीं, जो सामान्य रूप से कार्यरत थीं। ये संयंत्र मुख्य रूप से पशुपालन केंद्रों में स्थित थे, एवं इनसे हर साल 215 मिलियन किलोवाट-घंटे की ऊर्जा उत्पन्न होती थी। वर्ष 2007 में बायोगैस संयंत्रों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा, वर्ष 2003 की तुलना में 3 गुना अधिक थी। 2. बायोगैस उद्योग के विकास के मुख्य कारक
2.1 पर्यावरणीय एवं ऊर्जा संबंधी लाभ, अमेरिका में बायोगैस उद्योग के विकास के मुख्य कारक हैं। अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) के अनुसार, 1990-2005 के दौरान ऊर्जा एवं औद्योगिक क्षेत्रों से उत्पन्न होने वाले कार्बन डाइऑक्साइड जैसे ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन में कमी आई, जबकि पशुपालन क्षेत्र में मीथेन जैसे ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन में 34% की वृद्धि हुई। क्योंकि, संयुक्त राज्य अमेरिका में कृषि फार्मों में पशुपालन एवं फसल उत्पादन आपस में जुड़े हुए हैं। पहले पशुओं से उत्पन्न गोबर को खुले तालाबों में ही संग्रहीत किया जाता था, और बाद में इसे खेतों में खाद के रूप में इस्तेमाल किया जाता था। इस प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में मीथेन एवं कार्बन डाइऑक्साइड जैसे ग्रीनहाउस गैसें उत्पन्न होती थीं। बायोगैस संबंधी परियोजनाएँ, ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन को कम करने, दुर्गंध को नियंत्रित करने, एवं मल-मूत्र के कारण होने वाले जल संसाधनों के प्रदूषण को रोकने जैसे पर्यावरणीय लाभ प्रदान करती हैं। ； इस प्रक्रिया से उपयोगी बायोगैस (50-70% मीथेन) प्राप्त होती है; साथ ही, पोषक तत्वों से भरपूर खाद भी बनती है। इससे स्वच्छता की स्थिति में सुधार होता है। इन बायोगैस संयंत्रों के लाभों, एवं बढ़ती हुई पर्यावरणीय आवश्यकताओं के कारण, किसानों एवं नवीकरणीय ऊर्जा कंपनियों में बायोगैस संयंत्र बनाने की इच्छा बढ़ गई है। 2.2 प्रोत्साहन नीतियाँ
हाल के वर्षों में, पशुओं के मल से बायोगैस उत्पादन हेतु परियोजनाओं को बढ़ावा देने, ऊर्जा एवं उत्सर्जन में कमी लाने हेतु, अमेरिकी कृषि विभाग (USDA), अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) एवं अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) ने मिलकर “एगस्टार” नामक परियोजना शुरू की। इस परियोजना के तहत बायोगैस संबंधी परियोजनाओं के विकास हेतु आवश्यक नीतिगत, कानूनी, तकनीकी, उपकरण संबंधी एवं बाजार संबंधी जानकारियाँ उपलब्ध कराई जाती हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका की संघीय सरकार एवं विभिन्न राज्यों द्वारा भी बायोगैस उत्पादन संबंधी परियोजनाओं को बढ़ावा देने हेतु विभिन्न कार्यक्रम चलाए जाते हैं, एव इसलिए, अधिकांश बायोगैस संबंधी परियोजनाओं को संयुक्त राज्य अमेरिका की संघीय सरकार से वित्तीय उदाहरण के लिए, वर्ष 2002 में बने “कृषि विभाग एवं विभिन्न राज्यों की विभिन्न प्रोत्साहन नीतियों संबंधी वित्तीय सहायता अधिनियम” में नवीकरणीय ऊर्जा एवं ऊर्जा दक्षता से संबंधित धारा 9006 में गैस उत्पादन संबंधी परियोजनाओं को सहायता देने का प्रावधान है। वर्ष 2003 से अब तक, अमेरिकी कृषि विभाग ने ऐसी परियोजनाओं के लिए कुल 31 मिलियन डॉलर की राशि आवंटित की है। मिनेसोटा राज्य के कृषि विभाग का “मीथेन उत्पादन हेतु डाइजेस्टर प्रोजेक्ट” किसानों को बिना ब्याज के ऋण प्रदान करता है; ताकि वे बायोगैस उत्पादन हेतु संयंत्र स्थापित कर सकें। 3. संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रयोग में आने वाली तीन प्रमुख अवायवीय अपघटन प्रक्रियाएँ
3.1 फिल्म-लैस्ड अवायवीय टैंक – मौजूदा पशुओं के गोबर संग्रहण टैंकों पर एक फिल्म लगाकर वहाँ से बायोगैस एकत्र की जाती है। इस प्रक्रिया में कार्बनिक भार कम होता है; आमतौर पर यह 0.05-0.2 किग्रा COD/मी³·दिन होता है। जलीय ठहराव समय 60-360 दिन होता है; यह सुविधा के प्रबंधन पर निर्भर है। मध्यम तापमान पर 35-40.5℃ पर किण्वन होता है; जैविक भार 1-10 किग्रा COD/मी³·दिन होता है। जलीय अवधि 5-20 दिन होती है; मल-अपशिष्ट की TS सांद्रता 3-10% होती है। वर्तमान में, जर्मनी द्वारा विकसित “गैस उत्पादन एवं संग्रहण हेतु एकीकृत अवायवीय टैंक” संबंधी नई तकनीक का उपयोग संयुक्त राज्य अमेरिका के विस्कॉन्सिन जैसे कृषि प्रदेशों में किया जा रहा है। इसकी कम लागत एवं विश्वसनीयता के कारण, यह धीरे-धीरे प्रमुख विकल्प बनता जा रहा है। 3.3 सील्ड-फ्लो एनारोबिक डाइजेस्टर – यह एक संकीर्ण एवं लंबी आकृति वाली भूमिगत संरचना है; इसमें तापमान बढ़ाया जाता है, एवं आमतौर पर इसके ऊपरी हिस्से पर एक झिल्ली लगी होती है, जिसके द्वारा बायोगैस संग्रहीत की जाती है। मध्यम तापमान, 35-40.5℃ पर ही किण्वन किया जाता है; जबकि कार्बनिक भार 1-6 किग्रा COD/मी³·दिन होता है। जलीय अवधि 18-20 दिन है; मल-अपशिष्ट की TS सांद्रता 5-13% है। इसका उपयोग आमतौर पर गोशालाओं में उत्पन्न मल-मूत्र के निपटारे हेतु किया जाता है; लेकिन 800 दुधारू गायों के खेतों से प्राप्त गोबर के लिए फ्लो-स्टाइल एनारोबिक डाइजेस्टर। कम निर्माण लागत एवं प्रबंधन में आसानी के कारण, यह तकनीक संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रचलित एनारोबिक प्रक्रियाओं में से एक बन गई है। “फ्लो-थ्रू”, “पूर्ण-मिश्रण” एवं “फिल्म-लेपित एनारोबिक टैंक” वाली प्रक्रियाएँ कुल एनारोबिक प्रक्रियाओं में क्रमशः 58%, 27% एवं 19% हिस्सा रखती हैं। कुछ अन्य फार्मों में भी सूअरों के गोबर से उत्पन्न अपशिष्ट जल के शोधन हेतु ASBR एवं UASB तकनीकों का उपयोग किया जाता है। 4. संयुक्त राज्य अमेरिका में बायोगैस उत्पादन संबंधी परियोजनाओं के विकास में आने वाली मुख्य बाधाएँ – वर्तमान में, संयुक्त राज्य अमेरिका में बायोगैस उत्पादन संबंधी परियोजनाओं के विकास में आर्थिक, तकनीकी, नीतिगत एवं सामाजिक स्तर पर कई बाधाएँ हैं। 4.1 आर्थिक दृष्टि से: जीवाश्म ईंधन से बिजली उत्पादन की लागत बहुत कम है (औसतन 0.09 डॉलर/किलोवाट-घंटा); जबकि बायोगैस से बिजली उत्पादन में निवेश की वापसी दर कम है (0.05-0.11 डॉलर/किलोवाट-घंटा)। इसके अलावा, निवेश की मात्रा भी अधिक है, एवं वित्तीय प्रोत्साहन भी पर्याप्त नहीं हैं। इसके साथ ही, बिजली कंपनियों के साथ होने वाले अनुबंधों से भी समस्याएँ हैं। 4.2 तकनीकी पहलुओं के संदर्भ में: गोबर को गोशालाओं में बिछाने हेतु या कंपोस्ट बनाने हेतु पुनः उपयोग में लाने संबंधी समस्याएँ; इसमें कई तकनीकी जोखिम भी हैं – जैसे कि किसानों में जटिल गैस उत्पादन प्रणालियों को संचालित एवं रखरखाव करने की क्षमता की कमी, खेतों में डाले गए कंपोस्ट में फॉस्फोरस की मात्रा में कमी, गैस उत्पादन दर में कमी आदि। 4.3 संस्थागत पहलुओं के लिहाज से: चूँकि संयुक्त राज्य अमेरिका में खेत बिखरे हुए हैं, इसलिए केंद्रीकृत बायोगैस उत्पादन प्रणालियों का विकास करना कठिन है; साथ ही, कार्बन एवं हरित ऋण संबंधी व्यवस्थाओं का कार्यान्वयन भी पर्याप्त रूप से नहीं हो रहा है। 5. बायोगैस संबंधी नई तकनीकों में हुई प्रगति – 5.1 बायोगैस के विकास एवं उपयोग हेतु नए तरीके। 8600 सूअरों के मल से उत्पन्न अपशिष्ट जल को संसाधित करने हेतु उपयोग में आने वाले फिल्म-लैमिनेटेड एनारोबिक टैंकों में जल के ठहरने क मल-अपशिष्ट में TS की सांद्रता 0.5-3.0% होती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से सूअरों के गोबर से उत्पन्न अप वैज्ञानिक अनुसंधान – Scientific Research: संयुक्त राज्य अमेरिका में कार्बनिक कचरे से बायोगैस उत्पादन हेतु नए तरीके।
5.2 पुनर्उपयोग योग्य प्राकृतिक गैस तकनीकें – संयुक्त राज्य अमेरिका में प्राकृतिक गैस की कीमत, बायोगैस उत्पादन की लागत की तुलना में 3-5 गुना अधिक है। इस प्रकार, 50%-70% मीथेन युक्त गैस को 94-98% मीथेन युक्त प्राकृतिक गैस में रूपांतरित करना, व्यावसायिक लाभ हासिल करने का एक संभावित तरीका बन जाता है। वर्तमान में, उत्तरी अमेरिका की सबसे बड़ी पुनर्उत्पादित प्राकृतिक गैस संयंत्र – टेक्सास राज्य का हकाबे रिज संयंत्र – में सीवेज गैस को उच्च शुद्धता वाले मीथेन में परिवर्तित करके उसे प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों में भेजा जाता है। यह संयंत्र अक्टूबर 2008 में कार्यरत हो गया। 10,000 दुधारू गायों के मल के निपटान हेतु 12 मिलियन अमेरिकी डॉलर का निवेश किया जाएगा। अनुमान है कि इससे प्रतिवर्ष 2 लाख टन कार्बन क्रेडिट प्राप्त होंगे। 5.3 उच्च सांद्रता वाली अवायवीय सूखी किण्वन तकनीक – कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस के प्रोफेसर झांग रुईहोंग द्वारा विकसित यह तकनीक, प्रतिदिन 8 टन खाद्य एवं अन्य कार्बनिक कचरे के अवायवीय सूखी किण्वन हेतु उपयोग में आती है। इस प्रणाली का परीक्षणात्मक संयंत्र अक्टूबर 2007 में कार्यरत हो गया। उच्च सांद्रता वाले विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के लिए उच्च तापमान वाली अवायवीय चरणबद्ध किण्वन प्रणाली का उपयोग किया जाता है; इसके फलस्वरूप गैस उत्पादन दर अधिक होती है, एवं किण्वन के बाद शेष रहने वाले पदार्थों की मात्रा कम वर्तमान में, उत्पादक स्तर पर कार्य करने वाली अवायवीय प्रौद्योगिकियों का विकास किया जा रहा है। 5.4 दलदली गैस से ऊर्जा उत्पन्न करने हेतु फ्यूजन सेल तकनीक – मिनेसोटा विश्वविद्यालय के प्रोफेसर फिलिप गुडरिच ने वर्ष 2005 में हौबेनशिल्ड में, दलदली इलाकों में रहने वाली गायों से प्राप्त गैस का उपयोग करके 5 किलोवाट की क्षमता वाला हाइड्रोजन फ्यूजन सेल जनरेटर विकसित किया। इस जनरेटर के फायदे यह हैं कि इससे कम शोर पैदा होता है, एवं यह प्रदूषण रहित है। लेकिन इसके नुकसान यह हैं कि बिजली उत्पन्न करने में इसकी लागत अधिक है, एवं इसका आकार भी ब 6. कुछ सुझाव: उपरोक्त बातों को ध्यान में रखते हुए, चीन में बायोगैस संबंधी परियोजनाओं के विकास की वास्तविक स्थिति को देखते हुए, हमारे देश में बायोगैस उद्योग के बेहतर एवं तेज़ विकास हेतु, लेखक के अनुसार कुछ क्षेत्रों में प्रयास किए जा सकते हैं। पहला, नवीकरणीय ऊर्जा संबंधी प्रोत्साहन नीतियों को और बेहतर बनाना है; गैस उत्पादन संबंधी परियोजनाओं के माध्यम से होने वाली ऊर्जा बचत एवं पर्यावरणीय लाभों को ध्यान में रखते हुए, वित्तीय सहायता एवं सब्सिडी युक्त ऋणों की सहायता बढ़ानी है। साथ ही, घरेलू बायोगैस संबंधी परियोजनाओं में कार्बन उत्सर्जन कम करने हेतु बाजार-आधारित नीतियों पर भी अनुसंधान किया जाना च दूसरा, गैस उत्पादन संबंधी नई तकनीकों एवं उपकरणों के विकास पर जोर देना है, ताकि इनका औद्योगीकरण, बड़े पैमाने पर उत्पादन एवं मानकीकरण संभव हो सके। इससे उत्पादन की गुणवत्ता में सुधार होगा, एवं परियोजनाओं की लागत में कमी आएगी। तीसरा, विभिन्न कच्चे मालों का उपयोग करके उच्च सांद्रता में गैस उत्पादन हेतु तकनीकों पर अनुसंधान करना है; ताकि गैस उत्पादन हेतु आवश्यक कच्चे माल उपलब्ध रहें, एवं उपकरणों की गैस उत्पादन क्षमता में वृद्धि हो सके। गैस उत्पादन संबंधी परियोजनाओं को केंद्रीकृत एवं बड़े पैमाने पर विकसित किया जाना चाहिए, ताकि इन परियोजनाओं की आर्थिक दक्षता एवं ऊर्जा दक्षता में सुधार हो सके। चौथा, गैस को व्यावसायिक रूप देने की क्षमता में सुधार करना। दलदली गैस से बिजली उत्पादन में आने वाली बाधाओं को दूर किया जाए, एवं बिजली उत्पादन हेतु सब्सिडी गैसीफ़ाइड को शुद्ध मीथेन में परिवर्तित करने, उसे प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों में भेजने एवं वाहनों में उपयोग हेतु इसका उपयोग करने संबंधी तकनीकों का विकास किया जा रहा है; इससे गैसीफ़ाइड का उच्च स्तर पर उपयोग संभव हो रहा है, एवं ऊर्जा दक्षता में वृद्धि हो रही है पाँचवाँ, पशुपालन एवं सिंचाई संबंधी गतिविधियों की योजना को बेहतर एवं तर्कसंगत बनाना है; ताकि खेती एवं पशुपालन के बीच संतुलन बन सके। इससे जल-अपशिष्टों का उचित उपयोग संभव होगा, परिवहन लागत में कमी आएगी, एवं लाभ में वृद्धि होगी।