चीन की मेथनॉल उत्पादन श्रृंखला पर विस्तृत विश्लेषण: अब यह संकट के कगार पर है!

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इस पोस्ट को अंतिम बार yinkuilin6868 द्वारा 2015-11-18 10:20 पर संपादित किया गया। चीन की मेथनॉल उत्पादन श्रृंखला पर विस्तृत विश्लेषण: अब यह संकट के कगार पर है! परिचय: अक्सर, बाजार में आपूर्ति एवं मांग से संबंधित संकेत बाजार को गुमराह कर सकते हैं। लागत की अवधारणा भी सापेक्षीय एवं परिवर्तनशील होती है। ऐसे में, चीन में मेथनॉल की भूमिका पूरे ऊर्जा उपयोग प्रणाली में क्या है? क्या यह उचित है? और इसका विकास आगे कहाँ होगा? कहा जाता है कि किसी व्यक्ति के पास कुछ एकड़ जमीन थी। उसने शुरुआत में उस जमीन पर सिर्फ अनाज ही उगाया। हर साल उसे हजारों किलोग्राम अनाज प्राप्त होता था। इस अनाज से न केवल अपने परिवार की भूख मिटती थी, बल्कि कुछ अनाज बच भी जाता था। ऐसे में वह व्यक्ति आत्मनिर्भर रहकर खुशहाल जीवन व्यतीत करता था। उसके कुछ दोस्तों ने देखा कि उसके पास अनाज बच रहा है, तो उन्होंने उसे सलाह दी कि वह उस अनाज से शराब बना सकता है। यह चीज पानी की तुलना में कहीं बेहतर है; भोजन के समय इसे पीने से मुँह में ताजगी महसूस होती है, और ऐसा लगता है जैसे कि व्यक्ति बादलों पर उड़ रहा हो। इस परिवार को यह विचार पसंद आया, इसलिए उन्होंने अपने घर में बचे हुए सारे अनाज को शराब में बदल दिया। जब उन्होंने उस शराब का स्वाद चखा, तो वे उसके आदी हो गए। इसलिए अगले वर्ष उन्होंने और अधिक अनाज को शराब में बदला, और वे उस सुखद शराब का आनंद लेते रहे। आखिरकार, एक दिन उस परिवार को पता चला कि जो अनाज वर्षों तक खाने के लिए पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध था, अब वह भी कम पड़ गया है। अब उन्हें अक्सर भूखे ही शराब पीनी पड़ती थी; इसलिए शराब भी कड़वी ही लगने लगी। इसका कारण क्या है? दरअसल, पहले चाहे चावल, चावल की रोटियाँ, चावल से बने अन्य खाद्यपदार्थ आदि कितने भी तरीकों से खाए जाएँ, वे सभी तो चावल ही होते हैं। लेकिन अगर चावल से शराब बनानी है, तो 3 किलोग्राम चावल से ही 1 किलोग्राम शराब बन सकती है! क्या आपको कोई समस्या दिख रही है? यही तो सरल ऊर्जा-संरक्षण का नियम है; रासायनिक अभिक्रियाओं में यह नियम थर्मोडायनामिक्स के द्वितीय नियम के रूप में प्रकट होता है। कोई भी जैव-रासायनिक अभिक्रिया, वास्तव में ऊर्जा के हस्तांतरण का ही एक रूप है। प्रकृति में ऊर्जा का रूपांतरण एक निश्चित दिशा में ही होता है; यदि इसे विपरीत दिशा में रूपांतरित करना है, तो अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसलिए, यह जानना आवश्यक है कि कौन-सा ऊर्जा-रूप सबसे उपयुक्त है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, अनाज का उपयोग शराब बनाने के अलावा, जैव-आधारित ईंधन या रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थों के रूप में भी किया जा सकता है। लेकिन जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं में बड़ी मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है; इसके अलावा, ऐसी प्रक्रियाओं की आर्थिक व्यवहार्यता भी संदेहास्पद है। खासकर, जब इस अनाज का उपयोग औद्योगिक उद्देश्यों हेतु किया जाता है, तो यह मानव जाति की खाद्य सुरक्षा के लिए भी खतरा बन जाता है। इसलिए, शुरुआती उत्साह के बाद, ऐसी प्रक्रियाएँ धीरे-धीरे लुप्त हो गईं। क्या चीन का मेथनॉल उद्योग भी ऐसी ही स्थिति से गुजर रहा है? क्या वहाँ भी ऐसे ही अनावश्यक क्षेत्रों में मेथनॉल का उपयोग किया जा रहा है? मेथनॉल के विकास हेतु सबसे उचित मार्ग क्या है? वे कौन-से मेथनॉल-आधारित अनुप्रयोग, जो वर्तमान में लोकप्रिय हैं, कुछ वर्षों बाद अन्य, अधिक सरल एवं किफायती रासायनिक सामग्रियों द्वारा प्रतिस्थापित होकर धीरे-धीरे बंद हो जाएंगे? विशेष रूप से, उन गैर-नवीकरणीय जीवाश्म ईंधनों के आधार पर – जैसे तेल, प्राकृतिक गैस, या कोयला – इनमें से कौन-सा ईंधन मेथनॉल बनाने हेतु सबसे किफायती है? अक्सर, बाजार में आपूर्ति एवं मांग से संबंधित संकेत भ्रामक हो सकते हैं। “लागत” की अवधारणा तो सापेक्षिक एवं परिवर्तनशील ही होती है। खासकर जब आधुनिक रासायनिक संयंत्र और भी बड़े होते जाते हैं, तो लागत कम करने एवं प्रतिस्पर्धा बढ़ाने हेतु उत्पादन क्षमता में वृद्धि की जाती है। जब कोई नया, अधिक प्रतिस्पर्धी उत्पाद आता है, तो पुराने बाजार नष्ट हो जाते हैं। रासायनिक उत्पादों का बाजार भी इसी तरह लगातार विकसित होता रहता है। कई ऐसे उद्योग हैं जो पहले बहुत लोकप्रिय रहे, लेकिन अब वे नष्ट हो चुके हैं। फिर भी कुछ ऐसे उद्योग हैं जो सौ साल बीतने के बाद भी जीवित हैं। इसका सामान्य नियम यह है कि केवल वही उद्योग ही जीवित रह सकता है जो सर्वोत्तम ऊर्जा-दक्षता के साथ काम करता है। किसी विशेष उत्पाद के निर्माण हेतु सैकड़ों रासायनिक अभिक्रियाएँ हो सकती हैं। हम विभिन्न कच्चे मालों की वर्तमान लागतों की तुलना करके विभिन्न अभिक्रिया-मार्गों की गुणवत्ता का आकलन कर सकते हैं। लेकिन अंततः तो उस अभिक्रिया-मार्ग में खर्च होने वाली ऊर्जा एवं प्राप्त उत्पाद में शेष रहने वाली ऊर्जा-घनत्व ही महत्वपूर्ण है। यही तो उस उत्पाद के आगे के उपयोग हेतु आवश्यक तत्व है। यही सबसे मूलभूत तर्क है। यूरोप एवं अमेरिका में, किसी ऊर्जा स्रोत की उपयोगिता को मापने हेतु आमतौर पर “एमएमबीटीयू” नामक ऊष्मा-ऊर्जा इकाई का उपयोग किया जाता है। इस कथन का बहुत ही व्यावहारिक महत्व है; क्योंकि MMBtu की परिभाषा ही यही है – 1 पाउंड शुद्ध पानी के तापमान को 1°F बढ़ाने हेतु आवश्यक ऊष्मा। ； ऊर्जा के क्षेत्र में इसका एक बहुत ही दिलचस्प उदाहरण है – मनुष्यों को अपनी आवश्यक ऊर्जा ज्यादातर “पानी उबालने” के तरीके से ही प्राप्त होती है। शायद अधिकांश लोग इस पर विश्वास न करें, लेकिन यह वास्तव में सच है। EIA 2012 के आंकड़ों के अनुसार, 88% कच्चा तेल ईंधन के रूप में ही उपयोग में आता है; केवल लगभग 12% ही रासायनिक उत्पादों के निर्माण हेतु उपयोग में आता है। इसका उपयोग कपड़ों, प्लास्टिक, निर्माण सामग्री, सौंदर्य उत्पादों, कपड़ों, मोबाइल फोनों, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, पाइपों, फर्नीचर आदि के निर्माण हेतु भी किया जाता है। हमारे आसपास की हर चीज़ में तेल-आधारित उत्पादों का उपयोग होता है। लेकिन इतने व्यापक उपयोग के बावजूद भी, यह तो कुल ऊर्जा उपयोग का केवल एक छोटा हिस्सा ही है। ऊर्जा का अधिकांश हिस्सा तो पानी गर्म करने हेतु, भाप उत्पन्न करने हेतु, या गैस जनरेटरों को चलाने हेतु ही उपयोग में आता है; या फिर वाहनों को चलाने हेतु ईंधन के रूप में ही उपयोग में आता है। संक्षेप में, ये सभी ऊर्जाएँ शुरू में ऊष्मा के रूप में ही मानव समाज द्वारा उपयोग में लाई गईं। नवीकरणीय ऊर्जा के बारे में तो भूल ही जाइए; हमारे जीवनकाल में इनकी भूमिका सीमित ही रहेगी। उदाहरण के लिए, हमारे देश में लगभग 70% बिजली अभी भी कोयले से ही उत्पन्न होती है। वहीं, अमेरिका में 2013 में नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग केवल 13% ही था। वैश्विक स्तर पर नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग में, सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, ज्वारीय ऊर्जा आदि जैसे ऐसे स्रोतों का उपयोग, जिनमें भाप/गैस टर्बाइनों का उपयोग नहीं किया जाता है, बहुत ही कम हिस्से में होता है। अब, वापस इस लेख के मुख्य विषय पर आते हैं – मेथनॉल। ऊपर बताई गई तर्कसंगतता के आधार पर, हम मेथनॉल का उपयोग करके इसके विभिन्न अनुप्रयोगों में ऊर्जा-दक्षता एवं अंतिम उत्पादों की ऊर्जा-घनत्व संबंधी जानकारी का विश्लेषण करेंगे। इससे हमें पता चलेगा कि चीन में मेथनॉल, समग्र ऊर्जा-उपयोग प्रणाली में कहाँ स्थित है; क्या यह उचित है? एवं इसका विकास आगे किस दिशा में होगा? 1. मेथनॉल के अनुप्रयोगों का विश्लेषण: विदेशों में मेथनॉल के उपयोग की स्थिति की तुलना चीन की स्थिति से करने पर पता चलता है कि मेथनॉल को फॉर्मल्डेहाइड, एसिटिक एसिड, मेथिलीन आदि में बदलने का अनुपात लगभग समान ही है। इसकी मांग भी लगभग स्थिर ही रहती है। अंतर मुख्य रूप से मेथनॉल-आधारित ईंधन एवं डाइमीथाइल ईथर की मांग में ही है। इसके अलावा, हाल ही में ओलेफिनों के उत्पादन हेतु MTO प्रक्रिया में मेथनॉल की मांग में भी वृद्धि हुई है। ये ही कारक चीन में मेथनॉल की मांग में वृद्धि के कारण हैं। लेकिन, ऐसा अंतर क्यों है? 1.1 डाइमेथानोल: डाइमेथानोल को “मेथनॉल” भी कहा जाता है; इसे संक्षेप में DME कहा जाता है। सामान्य दबाव पर यह एक रंगहीन गैस या संपीडित तरल होता है, एवं इसमें हल्की-सी मेथनॉल जैसी गंध होती है। सापेक्ष घनत्व (20℃ पर) 0.666 है; गलनांक -141.5℃, क्वथनांक -24.9℃ है। कमरे के तापमान पर इसका वाष्पदाब लगभग 0.5 MPa है। यह पेट्रोलियम लिक्विफाइड गैस (LPG) के समान ही है। यह पानी, अल्कोहल, ईथर, प्रोपेन, क्लोरोफॉर्म जैसे विभिन्न कार्बनिक विलायकों में घुल जाता है। यह आसानी से जल जाता है; जलने के समय इसकी लपटों में हल्की चमक होती है। गैसीय अवस्था में इसकी दहन ऊष्मा 1455 किलोजूल/मोल है। सामान्य तापमान पर, DME निष्क्रिय होता है; इसका स्वतः ऑक्सीकरण नहीं होता। यह न तो क्षयकारी है, न ही कैंसर पैदा करने वाला। लेकिन विकिरण या ऊष्मा की उपस्थिति में यह मीथेन, इथेन, फॉर्मल्डिहाइड आदि में विघटित हो सकता है। एक नवीन मूलभूत रासायनिक कच्चे माल के रूप में, डाइमीथाइल ईथर के कई उपयोग हैं। अपने उत्कृष्ट संपीडनीयता, घनीकरण एवं वाष्पीकरण गुणों के कारण, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर डाइमेथाइल ईथर का उपयोग मुख्य रूप से फार्मास्यूटिकल्स एवं कीटनाशकों जैसे रासायनिक उद्योगों में किया जाता है। उच्च शुद्धता वाला डाइमेथाइल ईथर, फ्रीऑन के विकल्प के रूप में एरोसोल इंजेक्टरों एवं रेफ्रिजरेंटों के रूप में भी उपयोग में आता है; इससे वायुमंडलीय पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रदूषण एवं ओजोन परत को होने वाले नुकसान में कमी आती है। चीन में डाइमीथाइल ईथर की मांग में विदेशों की तुलना में अंतर होने का मुख्य कारण, घरेलू ईंधन के रूप में इसका उपयोग है। चूँकि देश में एलपीजी, पेट्रोल एवं डीजल की कीमतों पर एकाधिकारी नियंत्रण है, इसलिए निजी उद्यम ईंधन के रूप में डाइमीथाइल ईथर के उपयोग से बहुत आशाएँ रखते हैं। वास्तव में, देश में 10 साल पहले ही डीजल में डाइमीथाइल ईथर मिलाने की प्रक्रिया शुरू हो गई थी। हालाँकि इसके लिए कोई स्पष्ट नियम/मानक नहीं हैं, लेकिन ऊँची तेल कीमतों के कारण डाइमीथाइल ईथर का उपयोग एलपीजी/पेट्रोल/डीजल के विकल्प के रूप में लाभदायक साबित हुआ। इसके अलावा, डाइमीथाइल ईथर का उपयोग शहरी पाइपलाइन गैसों में मिश्रण के लिए भी किया जा सकता है; इसलिए देश में डाइमीथाइल ईथर की मांग विदेशों की तुलना में काफी अधिक है। अब सवाल यह है कि डाइमीथाइल ईथर का निर्माण वर्तमान में मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस, कोयले या कोक फर्नेस गैस के द्वारा ही किया जाता है। इस प्रक्रिया में “एक-चरणीय विधि” एवं “दो-चरणीय विधि” दोनों ही उपयोग में आती हैं; लेकिन वास्तव में मुख्य अभिक्रिया तो मेथनॉल के निर्माण से ही शुरू होती है, और उसके बाद ही मेथनॉल से डाइमीथाइल ईथर बनता है। प्रारंभिक चरण में सिंथेटिक गैस से मेथनॉल बनाने हेतु कुल ऊर्जा खपत लगभग 46 GJ/kg होती है। मेथनॉल के संयोजन से डाइमीथाइल ईथर बनने पर लगभग 744 KJ/kg ऊर्जा उत्पन्न होती है, जबकि मेथनॉल के दहन से लगभग 19530 KJ/kg ऊर्जा उत्पन्न होती है। ऐसे में यह स्पष्ट है कि 36120 KJ/kg ऊर्जा उत्पन्न करने हेतु, दो मेथनॉल अणुओं के संयोजन से लगभग 50 GJ/kg ऊर्जा अतिरिक्त रूप से खर्च हो जाती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि अंतिम उत्पाद की ऊर्जा मात्रा, मेथनॉल को सीधे ईंधन के रूप में उपयोग करने की तुलना में बहुत अधिक नहीं होती। ； डाइमीथाइल ईथर का ऊष्मा मूल्य LPG के लगभग 2/3 ही है; इसलिए इसका उपयोग LPG के स्थान पर गैस पाइपलाइनों में करना उचित नहीं है। LPG तो एक महत्वपूर्ण रासायनिक कच्चा माल है। हालाँकि इसकी ऊर्जा घनत्व NG की तुलना में लगभग 2.8 गुना अधिक है, लेकिन प्राकृतिक गैस अधिक स्वच्छ एवं पर्यावरण-अनुकूल है, साथ ही इसका उपयोग भी आसान है। भविष्य में भी गैस बाजार में प्राकृतिक गैस ही प्रमुख भूमिका निभाएगी; इसलिए डाइमीथाइल ईथर के लिए यहाँ कोई खास बाजार नहीं है। यदि डाइमीथाइल ईथर, ईंधन के विकल्पों के बाजार में अपनी जगह नहीं बना पाता, और उसकी जगह अन्य कच्चे मालों का उपयोग होने लगता है, तो वास्तव में भविष्य में मेथनॉल संबंधी उत्पादों में इसकी मांग में और गिरावट आएगी। यह एक स्पष्ट प्रवृत्ति होगी। 1.2 मेथनॉल ईंधन: चीन में मेथनॉल को ईंधन के रूप में दो तरीकों से उपयोग में लाया जाता है। पहला तरीका है, पेट्रोल में मेथनॉल मिलाकर M15, M30, M85, M100 आदि जैसे विभिन्न गुणवत्ता स्तरों वाले ईंधन तैयार करना, एवं इन्हें सामान्य पेट्रोल पंपों पर बेचना। दूसरा तरीका है, मेथनॉल को सीधे पेट्रोल में परिवर्तित करना; इस प्रक्रिया को MTG कहा जाता है। कोयला-रसायन उद्योग के विकास के कारण, हाल ही में इस तरीके को बाजार में अधिक महत्व दिया जा रहा है। वास्तव में, EIA के आंकड़ों के अनुसार, मेथनॉल की ऊर्जा घनत्व, पेट्रोल की तुलना में लगभग आधी ही है; इसलिए यह इथेनॉल या प्राकृतिक गैस की तुलना में कम प्रभावी है। इसका लाभ यह है कि ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ जाती है, एवं दहन प्रक्रिया स्वच्छ हो जाती है। लेकिन इसका नुकसान यह है कि इसमें विषाक्तता होती है, एवं यह आसानी से 1.2.1 मेथनॉल का उपयोग पेट्रोल में – वर्तमान में देश में मेथनॉल को वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत के रूप में ही माना जाता है। 2012 में उद्योग एवं संचार मंत्रालय द्वारा शान्सी, शान्सी, शंघाई आदि इलाकों में इसके परीक्षण हेतु आदेश जारी किए गए, लेकिन वर्तमान में इसे हर जगह अस्वीकार कर दिया गया है। आर्थिक दृष्टिकोण से, मेथनॉल का मिश्रण अनुपात जितना अधिक होगा, वह उतना ही लाभदायक होगा; सबसे अच्छा विकल्प T100 ही है। समस्या यह है कि पेट्रोल में मेथनॉल मिलाने की सबसे बड़ी चुनौती यह है कि दहन के बाद उत्पन्न होने वाला फॉर्मल्डेहाइड, फॉर्मिक एसिड आदि, इंजन को गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त कर देते हैं। यहाँ तक कि महंगे एंटी-कॉरोसिव एजेंटों का उपयोग करने से भी बहुत कम लाभ होता है। अमेरिकी कंपनी फोर्ड के शोध से पता चला है कि मेथनॉल-युक्त पेट्रोल के उपयोग से इंजन के लुब्रिकेंट में आयरन की मात्रा, बिना सीसा वाले पेट्रोल की तुलना में 5.2 गुना अधिक हो जाती है। इंजन में होने वाली क्षतियों में पिस्टन रिंगों एवं सिलेंडर दीवारों का क्षय एवं क्षरण शामिल है। इसके अलावा, मेथनॉल की वाष्पीकरण ऊष्मा अधिक होने के कारण यह ठीक से वाष्पित नहीं हो पाता, जिससे यह सिलेंडर दीवारों में जमा हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप लुब्रिकेंट की परत पतली हो जाती है, जिससे इंजन के घटकों में घर्षण एवं क्षय होता है। आरआईपीपी के अध्ययन परिणामों से यह भी पता चला है कि मेथनॉल-युक्त पेट्रोल, कारों के ईंधन टैंकों पर मौजूद सीसा-टिन की परतों को क्षतिग्रस्त करता है। मेथनॉल की जलप्रिय प्रकृति के कारण, थोड़ी मात्रा में जल मौजूद होने पर ही घटकों में विभाजन हो जाता है; इससे ईंधन का संग्रहण एवं कारों का सामान्य संचालन प्रभावित होता है। इसके अलावा, मेथनॉल एक विषाक्त पदार्थ है; यह श्वसन मार्ग, पाचन तंत्र एवं त्वचा के माध्यम से शरीर में प्रवेश कर सकता है। यह मनुष्य की श्वसन नलियों एवं आँखों को नुकसान पहुँचाता है, एवं मनुष्य की तंत्रिका प्रणाली एवं रक्त प्रणाली पर सबसे अधिक प्रभाव डालता है। विदेशों में मेथनॉल-ईंधन का विकास एवं उपयोग 70 के दशक में हुए दूसरे तेल संकट के दौरान शुरू हुआ। वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के रूप में, जर्मनी, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान जैसे देशों ने मेथनॉल ईंधन एवं मेथनॉल-चालित वाहनों से संबंधित तकनीकों का विकास किया। 1970 के दशक में ही, संयुक्त राज्य अमेरिका ने M85 एवं M100 जैसे विशेष प्रकार के मेथनॉल-ईंधन वाले वाहनों के विकास पर ध्यान दिया। लेकिन 1998 के बाद से संयुक्त राज्य अमेरिका में मेथनॉल-ईंधन वाले वाहनों एवं मेथनॉल ईंधन का उपयोग कम होता गया। इसके पीछे कई कारण हैं। ऑटोमोबाइल ईंधन के रूप में मेथनॉल की कमियाँ, खासकर इसका विषैला होना, इसे स्वास्थ्य, सुरक्षा एवं जीवन-गुणवत्ता को महत्व देने वाले अमेरिकी बाजार में लोकप्रिय नहीं बनाता। वहीं, एलएनजी, बिजली जैसे वैकल्पिक ईंधन अधिक सुरक्षित एवं पर्यावरण-अनुकूल होने के कारण, मेथनॉल जैसे ईंधनों का उपयोग धीरे-धीरे कम होता जा रहा है। इसके अलावा, संयुक्त राज्य अमेरिका एवं जापान के ऑटोमोबाइल निर्माता, पेट्रोल में मेथनॉल मिलाने का विरोध करते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग होने वाले बिना-सीस वाले पेट्रोल संबंधी मानक ASTM 4814 के अनुसार, मेथनॉल की मात्रा 0.3 वॉल्यूम प्रतिशत से अधिक नहीं होनी चाहिए। दिसंबर 1998 में, विश्व ऑटोमोबाइल निर्माता संगठनों द्वारा संयुक्त रूप से जारी किए गए “विश्व ईंधन मानकों” में यह आवश्यकता रखी गई कि “मेथनॉल का उपयोग अनुमत नहीं है”。 यूरोप में भी, हालाँकि 85/536/EEC नियमों के अनुसार पेट्रोल में 3% तक मेथनॉल मिलने की अनुमति है, लेकिन आंकड़ों से पता चलता है कि वास्तव में ईंधन में केवल 0.1-0.5% से भी कम मेथनॉल ही मिलाया जाता है। चूँकि वर्तमान में तकनीक से मेथनॉल-आधारित पेट्रोल के कारण होने वाले धातु-क्षय की समस्या का ठीक से समाधान नहीं किया जा सकता, इसलिए अमेरिका की जनरल मोटर्स, फोर्ड जैसी ऑटोमोबाइल निर्माता कंपनियाँ अपने उपयोगकर्ता-निर्देशों में स्पष्ट रूप से बताती हैं कि मेथनॉल-आधारित पेट्रोल का उपयोग करने वाले वाहनों में होने वाले नुकसान कवर नहीं किए जाएंगे। देश के कुछ क्षेत्रों में मेथनॉल को ईंधन में मिलाने संबंधी परीक्षण किए जा रहे हैं। इसका मुख्य कारण पिछले कुछ वर्षों में ऊँची तेल कीमतें हैं। खासकर, वे क्षेत्र जहाँ कोयले की प्रचुर मात्रा उपलब्ध है, वहाँ मेथनॉल के उपयोग को बढ़ावा देने की प्रेरणा है। उपरोक्त विदेशी अनुभवों के आधार पर, आने वाले वर्षों में उद्योग एवं सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय इस पायलट कार्यक्रम के दायरे को बढ़ाने की सहमति देने की संभावना नहीं है। इसके अलावा, मेथनॉल की मात्रा को वर्तमान 15–85% की सीमा में ही रखा जाएगा। ऐसी स्थिति में, पूरे पायलट बाजार में मेथनॉल की कुल मात्रा में कोई वृद्धि नहीं होगी; बल्कि प्राकृतिक गैस के उपयोग में वृद्धि के साथ यह मात्रा धीरे-धीरे कम होती जाएगी। 1.2.2 मेथनॉल से पेट्रोल बनाने की प्रक्रिया – MTG
MTG, हाल के वर्षों में कोयला-रसायन उद्योग के विकास के साथ ही विकसित हुई है। तकनीकी दृष्टि से यह एक अपेक्षाकृत परिपक्व विधि है। यदि कोयले को उसकी गुणवत्ता के आधार पर वर्गीकृत किया जाए, तो वास्तव में दो प्रकार हैं। पहला प्रकार वह है, जिसमें कोयले को सीधे तरल रूप में बदलकर डीजल/पेट्रोल बनाया जाता है। यह प्रक्रिया “सिंथेटिक गैस के फिटो-सिंथेसिस” पर आधारित है। इस प्रक्रिया के लिए कोयले की गुणवत्ता बहुत महत्वपूर्ण है; कोयले में राख की मात्रा 5% से कम होनी चाहिए। साथ ही, कोयले की सक्रियता एवं पीसने की क्षमता भी अच्छी होनी चाहिए। सल्फर, नाइट्रोजन जैसे अशुद्ध पदार्थों की मात्रा जितनी कम होगी, उतना ही बेहतर है। इस प्रक्रिया में ऊर्जा की खपत भी बहुत अधिक होती है; इसी कारण इसका घरेलू स्तर पर उपयोग सीमित है। ； दूसरी विधि है अप्रत्यक्ष तरलीकरण – इसमें पहले कोयले या प्राकृतिक गैस से मेथनॉल बनाया जाता है, फिर उससे पेट्रोल तैयार किया जाता है। इस प्रक्रिया में कोयले की आवश्यकता कम होती है, एवं इसका आकार भी लचीला होता है। यहाँ तक कि ऐसे तटीय क्षेत्रों में भी, जहाँ कोयले का उत्पादन नहीं होता, वहाँ भी आयातित मेथनॉल के द्वारा ही इसे उत्पादित किया जा सकता है। इसी कारण यह विधि देश में बहुत लोकप्रिय है। एमटीजी अभिक्रिया में, सबसे पहले मेथनॉल से डाइमेथान बनता है। इसके बाद, मेथनॉल, डाइमेथान एवं पानी, कार्बनिक उत्प्रेरकों की मदद से हल्के अल्कीन (C2–C4) में परिवर्तित हो जाते हैं। इसके बाद, इन अल्कीनों के आपस में संयोजन से लंबी श्रृंखला वाले अल्कीन, नॉर्मल/आइसोमरिक पैराफिन, एरोमैटिक एवं साइक्लोअल्केन जैसे यौगिक बनते हैं। सामान्य तौर पर, कच्चे माल की प्रति टन खपत 2.5 मेथनॉल/पेट्रोल होती है; प्रक्रिया के दौरान 1.74 MJ/kg ऊर्जा उत्पन्न होती है, जबकि बाहर से आवश्यक ऊर्जा लगभग 360 KJ/mol होती है। वास्तव में, ऊर्जा-घनत्व के हिसाब से मेथनॉल, पेट्रोल के बराबर ही होता है। पेट्रोल के अंतिम रूप प्राप्त करने हेतु, प्रक्रिया में आवश्यक ऊर्जा, मेथनॉल की ऊर्जा के 16 गुना होती है। यदि MTG पेट्रोल में मौजूद टेट्रामिथाइलबेंजीन की मात्रा को ध्यान में रखा जाए, तो इसकी मात्रा कम करने हेतु हाइड्रोजनीकरण की आवश्यकता होती है; ऐसा करने से तेल की गुणवत्ता में सुधार होता है, लेकिन ऊर्जा की खपत और भी बढ़ जाती है। इसलिए, ऊर्जा-दक्षता के दृष्टिकोण से देखा जाए तो MTG अभी भी अर्थहीन ही है। सैद्धांतिक रूप से, केवल तभी ही इसे पेट्रोल ईंधन के रूप में उपयोग में लाने पर विचार किया जा सकता है, जब तेल की कीमतें बहुत अधिक हों एवं मेथनॉल की मात्रा अधिक हो। 1.3 मेथनॉल से ऑलिफिन बनाने की प्रक्रिया – MTO: MTO, MTG की तरह ही, पिछले कुछ वर्षों में कोयला-आधारित रसायन उद्योग के विकास के साथ ही विकसित हुई है। **शेनहुआ बाओतोउ MTO, निंगमेई MTP एवं दातांग डुलुन MTP परियोजनाओं के क्रमिक रूप से संचालन में आने के बाद, ऊँची तेल कीमतों के कारण पॉलीओलेफिन उत्पादन से होने वाले भारी लाभों के आकर्षण को कोई भी क्षेत्र नहीं टाल सका। कई जगहों पर ऐसी ही सुविधाएँ स्थापित की गईं; यहाँ तक कि कुछ ऐसे क्षेत्र भी हैं जो कोयला उत्पादन केंद्र नहीं हैं, फिर भी वे मेथनॉल आयात करके MTO सुविधाएँ स्थापित कर रहे हैं। वे उन तीन **प्रारंभिक परियोजनाओं से संबंधित सारांश रिपोर्टों के आने का इंतज़ार भी नहीं कर पा रहे हैं। हालाँकि, अभी तक ऐसी सारांश रिपोर्टें सार्वजनिक नहीं की गई हैं। लेकिन एक संकेत तो मिल चुका है – **संबंधित प्रवेश शर्तों को कड़ा किया जा रहा है, एवं प्रवेश हेतु आवश्यक मानदंड बढ़ा दिए गए हैं।** उदाहरण के लिए, “बारहवीं पंचवर्षीय योजना” के अनुसार, आधुनिक कोयला-रसायन उद्योग संबंधी परियोजनाओं हेतु निर्धारित मानकों के अनुसार, ऊर्जा रूपांतरण दक्षता 40% से कम नहीं होनी चाहिए; प्रति टन ऑलीफिन के लिए कोयले की खपत 5.3 टन से अधिक नहीं होनी चाहिए (मानक कोयले के हिसाब से); एवं प्रति टन मानक कोयले के लिए आवश्यक ताजे पानी की मात्रा 4 टन से अधिक नहीं होनी चाहिए। ； यदि उन्नत स्तर हासिल करना है, तो ऊर्जा रूपांतरण दक्षता 44% से कम नहीं होनी चाहिए; प्रति टन ऑलीफिन के लिए कोयले की खपत 5 टन से अधिक नहीं होनी चाहिए (मानक कोयले के हिसाब से); एवं प्रति टन मानक कोयले के लिए ताजे पानी की खपत 3 टन से अधिक नहीं होनी चाहिए। पता नहीं, शेनहुआ का स्तर क्या है… शायद वह अभी उन्नत स्तर तक नहीं पहुँचा है; वरना ऐसा तो जरूर बताया गया होता। हालाँकि, आधुनिक कोयला-आधारित बिजली उत्पादन प्रणालियों में ऊर्जा रूपांतरण दर लगभग 40–45% है। IGCC प्रणालियों में यह दर लगभग 50% तक हो सकती है। इसलिए, **कोयला-आधारित ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियों में भी ऊर्जा रूपांतरण दर कम से कम थर्मल बिजली उत्पादन प्रणालियों के समान ही होनी चाहिए। चलिए, देखते हैं कि क्या वाकई ऐसा ही है।** वर्तमान में प्रचलित CTO प्रक्रिया के अनुसार, यह पूरी प्रक्रिया तीन चरणों में विभाजित है – गैस को सिंथेसाइज्ड गैस में बदलना, सिंथेसाइज्ड गैस से मेथनॉल बनाना, एवं मेथनॉल से ऑलिफिन बनाना, अर्थात् MTO। सामान्य तौर पर, वर्तमान में उपलब्ध प्रौद्योगिकी के आधार पर, कोयले से मेथनॉल बनाने हेतु अनुपात लगभग 2.7:1 होता है; जबकि मेथनॉल से ऑलिफिन बनाने हेतु यह अनुपात लगभग 3:1 होता है। 1 किलोग्राम मानक कोयले का दहन मूल्य 29306 KJ है; मेथनॉल का यह मूल्य 19530 KJ/किलोग्राम है, जबकि पॉलीओलेफिन का दहन मूल्य लगभग 40000 KJ/किलोग्राम है – जो कि ईंधन के समान ही है। 6 लाख टन/वर्ष की क्षमता वाले ओलेफिन उत्पादन संयंत्रों के मामले में, ऊर्जा रूपांतरण दक्षता पहले चरण में लगभग 45% होती है, जबकि दूसरे चरण में यह लगभग 70–80% होती है। पूरी प्रक्रिया में यह दक्षता लगभग 30% ही होती है। इसलिए, केवल दक्षता के आधार पर देखा जाए तो CTO/MTO भी ऐसी ही प्रक्रियाएँ हैं, जिनमें ऊर्जा की खपत अधिक होती है एवं ऊर्जा रूपांतरण दर कम होती है। हालाँकि, यदि अंतिम उत्पाद में मौजूद ऊर्जा घनत्व की तुलना की जाए, तो अंतर स्पष्ट हो जाता है। आखिरकार, पॉलीओलेफिनों का उपयोग बिजली उत्पन्न करने हेतु नहीं, और न ही कारों में ईंधन के रूप में किया जाता है। इनका मुख्य उद्देश्य तो मानव जीवन के विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग हेतु विभिन्न उत्पादों के रूप में इनका निर्माण करना ही है। रासायनिक उत्पादन एवं ऊर्जा उत्पादन में सबसे बड़ा अंतर यह है कि ऊर्जा उत्पादन में उत्पन्न होने वाली ऊष्मा-एन्ट्रॉपी को अंततः जलाकर ही ऊर्जा प्राप्त की जाती है; जबकि रासायनिक उत्पादन में प्राप्त होने वाले उत्पादों में उत्पन्न होने वाली ऊष्मा-एन्ट्रॉपी का अधिकांश भाग उसी उत्पाद में ही बना रहता है। इस दृष्टिकोण से, रासायनिक उत्पादन में जहाँ तक संभव हो, ऊर्जा का पुनः उपयोग किया जाना चाहिए। हालाँकि, पूरे जीवनचक्र के दौरान ऊर्जा-रूपांतरण दर कम ही रहती है, फिर भी ऊर्जा को संरक्षित करना संभव है। भले ही प्रत्येक प्रक्रिया में 20–30% ऊर्जा नष्ट हो जाए, लेकिन यह तो CO2 एवं H2O में ऊर्जा के रूपांतरण की तुलना में बेहतर ही है; क्योंकि CO2 एवं H2O में ऊर्जा के रूपांतरण के बाद उसे पुनः अल्केनों में बदलना बहुत ही कठिन हो जाता है। चूँकि रासायनिक पदार्थों में ऊर्जा घनत्व काफी अधिक होता है, एवं इनका ऊर्जा जीवनकाल भी पेट्रोल जैसे ईंधनों की तुलना में अधिक होता है; इसलिए MTO प्रक्रिया के भविष्य का आकलन करना इतना आसान नहीं है। हालाँकि, इस प्रक्रिया के विकास में दो महत्वपूर्ण कारक बाधा बन रहे हैं – प्राकृतिक गैस से मेथनॉल एवं इथीनॉल बनाने संबंधी प्रतिस्पर्धा, एवं घरेलू स्तर पर पॉलीइथीन की मांग कितनी है? पॉलीओलेफिन की मांग के बारे में बात करते समय, मुख्य रूप से चीन की विशाल जनसंख्या को ही ध्यान में रखा जाता है। कई उद्योग विशेषज्ञ इस बात को साबित करने हेतु नीचे दी गई तालिका का हवाला देते हैं; लेकिन क्या वाकई में घरेलू पॉलीओलेफिन बाजार में अभी भी बहुत विकास की संभावनाएँ हैं? प्रति व्यक्ति पॉलीथीन एवं पॉलीप्रोपाइलीन की खपत (किलोग्राम/व्यक्ति):
पॉलीथीन: विश्व स्तर पर औसत 85, उत्तरी अमेरिका में 3717, चीन में 54.5।
आखिरकार, पॉलीओलेफिन तो रणनीतिक सामग्री नहीं है; इसलिए चीन को पॉलीओलेफिन की 100% आत्मनिर्भरता हासिल करने हेतु ऊर्जा संबंधी वास्तविकताओं को नजरअंदाज करके बड़े पैमाने पर उत्पादन सुविधाएँ विकसित करने की कोई आवश्यकता नहीं है। विदेशों से सस्ते दामों पर पॉलीओलेफिन आयात करना भी एक अच्छा विकल्प है; इससे घरेलू ऊर्जा आपूर्ति पर दबाव कम होगा, एवं प्रदूषण भी कम होगा। ； इसके अलावा, देश में पॉलीओलेफिन की खपत भी विश्व स्तर के औसत के करीब पहुँच गई है। यह उम्मीद करना अवास्तविक है कि चीन में प्रति व्यक्ति पॉलीओलेफिन की खपत स्तर अमेरिका जितना हो जाएगा। नीचे दिए गए दो चार्टों से पता चलता है कि आने वाले लंबे समय तक चीन में प्रति यूनिट जीडीपी पर होने वाली रसायनों की खपत स्तर विकसित देशों के समान ही रह सकता है; लेकिन प्रति व्यक्ति जीडीपी में कोई बदलाव नहीं होगा। इसका मतलब है कि प्रति व्यक्ति रसायनों की मांग विकसित देशों के स्तर तक नहीं पहुँच सकेगी, बल्कि अधिकतम विश्व के औसत स्तर तक ही पहुँच सकेगी। संक्षेप में, पॉलीओलेफिन बाजार की वृद्धि की संभावनाएँ उतनी अधिक नहीं हैं, जितनी कि कल्पना की जाती है! 2. मेथनॉल निर्माण हेतु आवश्यक कच्चे मालों का चयन: रासायनिक अभिक्रियाओं के आधार पर, मेथनॉल निर्माण हेतु मुख्य रूप से सिंथेटिक गैस (CO2, CO एवं H2) या CH4 का उपयोग किया जाता है। पहला मुख्य रूप से कोयले से तैयार किया जाता है, जबकि दूसरा प्राकृतिक गैस या शेल गैस से प्राप्त होता है। कई लेखों में लागत आदि के आधार पर यह तय किया गया है कि कौन-सा विकल्प बेहतर है; लेकिन यहाँ फिर भी ऊर्जा उपयोग की दक्षता के आधार पर ही चर्चा की गई है। कोयले से मेथनॉल बनाने हेतु, पहले कोयले को गैसीकरण यंत्र में डालकर वॉटर गैस बनाया जाता है। इसके बाद, रूपांतरण यंत्र की मदद से हाइड्रोजन एवं कार्बन का अनुपात नियंत्रित किया जाता ह ； प्राकृतिक गैस से मेथनॉल बनाने हेतु, CH4 को रूपांतरण यंत्र में भेजकर सिंथेटिक गैस बनाई जाती है; इसके बाद इस सिंथेटिक गैस का उपयोग करके मेथनॉल तैयार किया जाता है। इसलिए, चाहे वह कोयला-आधारित गैस हो, कोयले का गैसीकरण हो, कोक-ओवन से प्राप्त गैस हो, या प्राकृतिक गैस हो – वास्तव में सभी मामलों में CO2, H2O, CO एवं H2 युक्त सिंथेटिक गैस के उपयोग से ही मेथनॉल बनाया जाता है। अंतर केवल रूपांतरण चरण से पहले हाइड्रोजन एवं कार्बन के अनुपात को समायोजित करने में ही है। सैद्धांतिक रूप से, 1 टन मेथनॉल बनाने हेतु लगभग 23 GJ ऊर्जा की आवश्यकता होती है। जबकि पारंपरिक प्राकृतिक गैस आधारित विधि में 29–31 GJ ऊर्जा की आवश्यकता होती है। कोयला आधारित विधि में हाइड्रोजन एवं कार्बन के अनुपात को बार-बार समायोजित करने की आवश्यकता न होने के कारण, इस विधि में ऊर्जा की खपत प्राकृतिक गैस आधारित विधि की तुलना में कुछ कम होती है; अर्थात् 28–29 GJ। इस प्रकार, दोनों विधियों में ऊर्जा-खपत में बहुत अंतर नहीं है। चूँकि हमारे देश में प्राकृतिक गैस के संसाधन सीमित हैं, इसलिए भविष्य में इसका बड़े पैमाने पर आयात करने की आवश्यकता होगी। वहीं, प्राकृतिक गैस एक स्वच्छ ईंधन है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से शहरी क्षेत्रों में ईंधन के रूप में किया जाता है। इसलिए, अगस्त 2007 में **विकास एवं सुधार आयोग ने “प्राकृतिक गैस के उपयोग संबंधी नीति” जारी की। इस नीति के अनुसार, प्राकृतिक गैस का उपयोग मेथनॉल उत्पादन हेतु करने पर प्रतिबंध लगाया गया, साथ ही प्राकृतिक गैस का उपयोग सिंथेटिक अमोनिया, एसीटिलीन, क्लोरोमीथेन आदि उत्पादन हेतु भी स प्राकृतिक गैस से जुड़ी चुनौतियाँ विदेशों से आती हैं। मध्य पूर्व एवं उत्तरी अमेरिका में प्राकृतिक गैस की प्रचुरता है; साथ ही, इसका परिवहन करना काफी कठिन है। इसलिए, तर्कसंगत रूप से गैस को अन्य तरल या ठोस रासायनिक पदार्थों में बदलना ही उचित है। ऐसा करने में ऊर्जा की खपत कम होती है, एवं इन उत्पादों में ऊर्जा-घनत्व अधिक होता है, जिससे इन्हें लंबी दूरी तक परिवहन किया जा सकता है। वर्तमान तकनीकी स्तर पर, मेथनॉल ही सबसे उपयुक्त विकल्प है। निश्चित रूप से, संयुक्त राज्य अमेरिका अभी भी इस बारे में अनुसंधान कर रहा है। यदि CH4 को विघटित होकर सिंथेटिक गैस बनने की प्रक्रिया से बचाकर सीधे एलीन्स में परिवर्तित किया जा सके, तो यह रसायन उद्योग में एक और क्रांति होगी! क्योंकि प्रतिक्रिया चरणों को कम करने से ऊर्जा हानि कम हो जाती है, एवं पॉलीओलेफिन की ऊर्जा घनत्व मेथनॉल की तुलना में दोगुनी होती है; साथ ही यह ठोस होने के कारण परिवहन हेतु अधिक उपयुक्त है। इसलिए भविष्य में विदेशों से समुद्र के रास्ते आयात किया जाने वाला पदार्थ मेथनॉल नहीं, बल्कि विभिन्न प्रकार के पॉलीओलेफिन ही होगा! हाल ही में कुछ संकेत मिले हैं। अमेरिका की एक छोटी इंजीनियरिंग/तकनीकी कंपनी ‘सिलुरिया’ ने टेक्सास में स्थित अपने परीक्षण कारखाने में एक भव्य समारोह आयोजित किया। यह कंपनी दुनिया की पहली ऐसी कंपनी बन गई, जिसने प्राकृतिक गैस को सीधे औद्योगिक उद्देश्यों हेतु इथिलीन में परिवर्तित करने में सफलता हासिल की। सिलुरिया के अधिकारियों को अमेरिकी ऊर्जा विभाग के साथ अमेरिका की भविष्य की ऊर्जा नीतियों पर चर्चा करने हेतु आमंत्रित किया गया है। अमेरिका को अब इस नए तरीके के ऊर्जा उत्पादन से अपने ऊर्जा एवं विनिर्माण क्षेत्रों को होने वाले लाभों का एहसास हो गया है; इसलिए वह इस क्षेत्र के और विकास हेतु उचित नीतियाँ बनाने पर विचार कर रहा है। IEA 2012 के आंकड़ों के अनुसार, संयुक्त राज्य अमेरिका में प्राकृतिक गैस की मांग मुख्य रूप से बिजली उत्पादन एवं ऊष्मा प्राप्ति हेतु है। ऊर्जा के दृष्टिकोण से, यह कुल ऊर्जा खपत का 77% हिस्सा है; यानी लगभग 21,339,716 TJ। औद्योगिक उद्देश्यों हेतु इसका उपयोग केवल 17% ही है। इसमें उत्पादन प्रक्रियाओं में ऊष्मा प्रदान करने हेतु भी गैस का उपयोग शामिल है; यह सभी गैस रासायनिक उत्पादों बनाने हेतु ही उपयोग में नहीं आती। यदि पिछले कुछ वर्षों में संयुक्त राज्य अमेरिका में प्राकृतिक गैस के उपयोग में हुए परिवर्तनों का विश्लेषण किया जाए, तो EIA के आंकड़ों से पता चलता है कि ऐसा कोई खास परिवर्तन नहीं हुआ है। इससे पता चलता है कि अमेरिका में मीथेन के उपयोग को लेकर अभी भी सावधानी बरती जा रही है; मीथेन का उपयोग मुख्य रूप से बिजली उत्पादन एवं ऊष्मा प्राप्त करने हेतु ही किया जा रहा है, न कि मेथनॉल बनाने हेतु। इसके बाद मेथनॉल को MTO प्रक्रिया के माध्यम से पॉलीओलेफिन में बदला जाता है। भले ही अमेरिका के पास शेल गैस के क्षेत्र में बहुत बड़ी संपदा हो। 3. निष्कर्ष: उपरोक्त विवरणों से स्पष्ट है कि विश्व भर में मेथनॉल की अधिकांश खपत स्थिर ही है; इसकी वृद्धि दर एक अंक के आसपास ही है। ऐसी स्थिति में, भविष्य में मेथनॉल उत्पादन क्षमता में तेजी से वृद्धि होना संभव नहीं है। ； ईंधन के विकल्प के रूप में मेथनॉल से कोई बड़ी प्रगति होने, एवं इसके द्वारा चीन की ऊर्जा संरचना में बदलाव लाने की उम्मीद करना न तो व्यावहारिक है, न ही संभव है। फिलहाल ऐसा लगता है कि केवल CTO/MTO में ही कुछ जीवनशक्ति बची है, लेकिन यह भी पूरी तरह निश्चित नहीं है। प्राचीन चीनी सैन्य विद्या संबंधी ग्रंथों में कहा गया है कि “तीन ‘क्वे’ को घेरकर एक को छोड़ देना चाहिए।” उन देशों को, बेहतर ऊर्जा वाहक खोजने से पहले, अपने अतिरिक्त प्राकृतिक गैस को निपटाने हेतु चीन के विशाल बाजार की आवश्यकता है। मेथनॉल का निर्यात ही वह “एक” है। वे खुद तो बहुत कम ही MTO संयंत्र बनाते हैं। स्पष्ट है कि उन्हें LNG एवं मेथनॉल के अलावा मीथेन को निर्यात करने के बेहतर तरीकों का विश्वास है; भविष्य में मीथेन से सीधे एथिलीन बनाना भी ऐसा ही एक तरीका होगा। उस समय, जब मेथनॉल ऊर्जा एवं रासायनिक उद्योगों के बीच सेतु की भूमिका निभाने में असमर्थ हो जाएगा, तब उसके लिए कितनी ही संभावनाएँ शेष रह जाएँगी? आज, “इतिहास की सबसे बड़ी” परियोजनाओं में लगाए गए धन को वापस पाया जा सकेगा या नहीं, यह अभी तक अज्ञात है। ऐसे में, वर्तमान में तेजी से विकसित हो रहे CTO/MTO बाजार में किसी को तो यह सच्चाई बतानी ही होगी – चीन का मेथनॉल उद्योग वास्तव में संकट के कगार पर है!