देश-विदेश में अनुसंधान की वर्तमान स्थिति एवं इसके फायदे/नुकसान

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घरेलू एवं अंतरराष्ट्रीय स्तर पर किए गए अनुसंधानों की स्थिति, तथा गैस शुद्धिकरण तकनीकों के फायदे एवं नुकसान – गैस शुद्धिकरण हेतु उपयोग में आने वाली तकनीकों में जल-धोने की विधि, विलायक-आधारित विधि, झिल्ली चीन में बायोगैस शुद्धिकरण तकनीकों की शुरुआत देर से हुई है; यहाँ आमतौर पर जल-धोने की विधि एवं दबाव-परिवर्तन अधिशोषण विधि का उपयोग किया जाता है। पश्चिमी देशों में हाल के वर्षों में फिल्ट्रेशन तकनीकों के क्षेत्र में हुई प्रगति के साथ, भारत में भी इस क्षेत्र में कार्य शुरू हो गया है। चूँकि गहरे तापमान वाली विधि का उपयोग छोटे, मध्यम एवं बड़े आकार की गैस उत्पादन परियोजनाओं में किया जाता है, इसलिए इसमें निवेश लागत बहुत अधिक होती है, ऊर्जा खपत भी बहुत ज्यादा होती है; इस कारण यह विधि व्यापक रूप से उपयोग में न 1. जल-शोधन विधि (CH4 पुनर्प्राप्ति दर: 80-90%) – सिद्धांत: अम्लीय ऑक्साइडों के पानी में घुलनशीलता, CH4 की तुलना में अधिक होने के गुण का उपयोग करके CO2 एवं H2S को हटाया जाता है। पानी को दबाव कम करने, गैसीकरण आदि तरीकों से पुनः उपयोग में लाया जा सकता है। ； यदि परिस्थितियाँ अनुकूल हों, तो पूरी तरह से ताज़ा पानी का ही उपयोग किया जा सकता है; इससे पानी को पुनर्चक्रित करने की प्रक्रिया से बचा जा सकता है। जल-धोने की प्रक्रिया, वास्तव में एक भौतिक अवशोषण प्रक्रिया ही है; यह CO2 के उच्च दबाव वाली स्थितियों में उपयोगी होती है। लाभ: प्रक्रिया सरल है। ； तकनीकी परिपक्वता ； पानी, एक अवशोषक के रूप में, प्रदूषणरहित है एवं इसका स्रोत भी आसानी से उपल नुकसान: CH4 का नुकसान दर, अन्य तकनीकों की तुलना में अधिक है। ； ऊर्जा उपयोग की दक्षता, अन्य तकनीकों की तुलना में कम है। ； इसमें पानी की मात्रा बहुत अधिक है; इसलिए यह पानी की कमी वाले ； आसानी से विकसित होने वाले सूक्ष्मजीव, टॉवरों में ； शुद्धीकरण के बाद इसे सूखाने की प्रक्रिया से गुजारना आवश्यक ह विकास की दिशा: वॉशिंग विधि अब परिपक्व चरण में पहुँच चुकी है; इस तकनीक पर मुख्य रूप से स्वीडन की Mamberg, नीदरलैंड्स की DMT, न्यूजीलैंड की Flotech जैसी कंपनियों का नियंत्रण है। विदेशों में बायोगैस के शुद्धीकरण हेतु इस तकनीक का व्यापक उपयोग किया जाता है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) के 2014 के आंकड़ों के अनुसार, वॉशिंग विधि का उपयोग करके शुद्ध की जाने वाली बायोगैस की मात्रा, कुल उत्पादित बायोगैस की मात्रा का 1/3 से अधिक है; लेकिन इस तकनीक का बाजार हिस्सा घटते जा रहा है। 2. विलायक विधि (CH4 की पुनर्प्राप्ति दर: 98.5%) – सिद्धांत: विलायक विधि को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है – रासायनिक विलायक विधि एवं भौतिक विलायक विधि। पहले वाले की ऊर्जा-खपत अधिक होती है, इसलिए इस ； दूसरी विधि में, अम्लीय गैसों एवं CH4 के विलायक में घुलनशीलता में अंतर का उपयोग करके CO2 एवं H2S को हटाया जाता है। आमतौर पर उपयोग में आने वाले भौतिक विलायकों में प्रोपिलीन कार्बोनेट (PC विधि), पॉलीइथिलीन ग्लाइकोल डाइमिथाइल ईथर (NHD विधि), एवं सीलेक्सोल जैसे विलायक शामिल हैं। ； लाभ: उत्पाद में गैस की शुद्धता अत्यधिक है। ； मीथेन की पुनर्प्राप्ति दर उच्च है। ； विलायक का चक्रण मात्रा कम होती है, इसलिए बिजली की खपत भी कम हो नुकसान: विलायकों के पुनर्उत्पादन हेतु बड़ी मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा की आवश्यकता होती है; इसलिए ऊर्जा-खपत अधिक होती ； बायोगैस उत्पादन प्रक्रिया में कोई वरामदा भाप उत्पन्न नहीं होती; इसलिए इसे अलग से ही तैयार करना पड़ता है। इस प्रक्रिया में मीथेन की खपत होती है, जिससे जैविक गैस का कुल उत्पादन कम हो जाता ह ； रासायनिक विलायकों का पर्यावरण पर प्रभाव पड़ता है; इसलिए उचित उपाय किए जाने आवश्यक हैं। ऐसे क्षेत्रों में, जहाँ पर्यावरण संरक्षण संबंधी नियम कड़े होते हैं, वहाँ ऐसे विलायकों के उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया जाता है। विकास प्रवृत्ति: विदेशी बायोगैस शुद्धीकरण बाजार में, विलायक विधि का हिस्सा 1/3 से अधिक है। प्रसंस्करण प्रक्रियाओं को पूरी तरह से संबंधित रासायनिक प्रसंस्करण विधियों में अनुकूलित किया गया है; इसमें Selexol, Genosorb आदि जैसे विलायकों का उपयोग किया जाता है। घरेलू स्तर पर उपयोग में आने वाली विलायक-आधारित कार्बन-निष्कासन प्रक्रियाएँ रसायन उद्योग में पहले से ही प्रचलित हैं; इनका उपयोग नानहुआ डिज़ाइन इंस्टीट्यूट, चुआनहुआ डिज़ाइन इंस्टीट्यूट आदि द्वारा विकसित की गई सुधारित MDEA विधि, PC विधि, NHD विधि आदि में भी किया जा सकता है। आयनीय विलयन का उपयोग बायोगैस शुद्धीकरण हेतु करना, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर एक नया एवं महत्वपूर्ण अनुसंधान क्षेत्र है। 3. झिल्ली-आधारित पृथक्करण (CH4 की पुनर्प्राप्ति दर: 95%) – सिद्धांत: झिल्ली-आधारित पृथक्करण विधि में, विभिन्न गैसों के घटकों की झिल्ली की सतह पर अवशोषण क्षमता एवं घुलने/फैलने की दरें अलग-अलग होती हैं। झिल्ली के दोनों ओर के दबाव-अंतर के कारण, CO2 जैसे घटक एवं थोड़ी मात्रा में CH4 झिल्ली के माध्यम से दूसरी ओर जाते हैं। जबकि अधिकांश CH4 उच्च दबाव वाली ओर में ही रहता है, एवं यही घटक “जैव-प्राकृतिक गैस” का मुख्य घटक बनता है। लाभ: इस उपकरण के लिए कम जगह की आवश्यकता होती है; इसका संचालन आसान है, एवं इसकी ऊर्जा खपत भी कम होती है। नुकसान: फिल्टर घटकों की कीमतें अधिक होती हैं; ये आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। प्लास्टिकीकरण एवं वृद्धावस्था के कारण फिल्टरों का जीवनकाल कम हो जाता है। इनकी देखभाल हेतु ； मेम्ब्रेन घटक तेल और धूल के प्रति संवेदनशील होते हैं; इसलिए प्रारंभिक चरण में तेल एवं धूल को हटाने की प्रक्रिया अत्यंत महत्वपूर्ण है। ； CH4 की पुनर्प्राप्ति दर (≥95%) कम है। अनुप्रयोग एवं विकास की स्थिति: अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) के आंकड़ों के अनुसार, 2010 के बाद से यूरोप एवं अमेरिका में मेम्ब्रेन-आधारित गैस शुद्धीकरण उपकरणों की संख्या एवं उनकी क्षमता में काफी वृद्धि हुई है। इस विकास दर के आधार पर अनुमान है कि 2016 तक ऐसे उपकरणों का बाजार हिस्सा लगभग 10% तक पहुँच जाएगा। 4. वेरिएबल-प्रेशर सॉर्ब्शन: वेरिएबल-प्रेशर सॉर्ब्शन, गैसों को शुद्ध करने हेतु सबसे कम लागत वाली तकनीक मानी जाती है। हालाँकि, मीथेन की पुनर्प्राप्ति दर कम होने के कारण, इसका उपयोग बायोगैस शुद्धिकरण हेतु बड़े पैमाने पर नहीं किया जा सकता। बायोगैस के लिए विशेष रूप से विकसित अधिशोषकों के उपयोग से CH4/CO2 के बीच का अलगाव-गुणांक बढ़ाया जा सकता है, एवं CO2 को अधिक मात्रा में अधिशोषित किया जा सकता है। इस तरह इस समस्या का समाधान संभव हो जाता है; जिससे बायोगैस के शुद्धीकरण हेतु वैक्यूम-अधिशोषण तकनीक के व्यापक उपयोग हेतु तकनीकी आधार तैयार हो जाता है। 5. होंगहू टेक्नोलॉजी की वोल्टेज-परिवर्तन अवशोषण तकनीक के द्वारा बायोगैस का शुद्धीकरण किया जाता है; CH4 की पुनर्प्राप्ति दर 99% तक है, जबकि अपशिष्ट गैस में CH4 की मात्रा 1% से कम होती है। उत्पन्न गैस की शुद्धता 97% से 99% तक होती है (इसे समायोजित भी किया जा सकता है)। इसमें पारंपरिक ट्रांसफॉर्मेटिव एडसॉर्प्शन तकनीकों के लाभ शामिल हैं; इससे रिकवरी दर में कमी आती है। साथ ही, इससे उपकरणों का आकार कम हो जाता है, कुल निवेश भी कम हो जाता है, एवं संचालन लागत भी कम हो जाती है। बायोगैस से SNG उत्पादन हेतु लागत 0.25 युआन/मीट्रिक घन मीटर बायोगैस है।