વિશ્વમાં ઊર્જાની વધતી જતી માંગની સાથે પેટ્રોલિયમ આધારિત સંસોધનોની ઉપલબ્ધતામાં નિરંતર ઘટાડો થઈ રહ્યો છે. પેટ્રોલિયમના બળતણો ઉપર નિર્ભરતા ઓછી કરવા માટે અનેક દેશોમાં બાયોમાસ આધારિત જૈવબળતણ ઉપર ધ્યાન ખેંચાયું છે જે ઘરગથ્થુ રીતે મેળવી શકાય છે. ભારત અને અન્ય વિકાસશીલ દેશોમાં ગરમી અને ખોરાક રાંધવા માટે સીધો જ બાયોમાસનો ઉપયોગ થાય છે જે હાનિકારક છે કારણ કે તેનાથી ફક્ત પર્યાવરણ જ પ્રદૂષિત થાય છે એટલુ જ નહિ તેની ઊર્જાક્ષમતા પણ ઓછી થાય છે.

                બાયોમાસનો ઉપયોગ ઊર્જા ઉત્પાદન માટે કરી શકાય છે અને તેનું દહન સિવાય પણ અન્ય રીતોથી ઉચ્ચ ગુણળત્તાવાળા જૈવ ઉત્પાદનો મેળવી શકાય છે. જંગલોના લાકડાં, કૃષિના અવશેષો, શાકીય વનસ્પતિઓ અને મ્યુનિસિપાલિટીનો ઘન કચરો અને અખાદ્ય ઊર્જા પાકો વગેરેમાંથી માટો પ્રમાણમાં લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસ મેળવી શકાય છે. અમેરિકા, એશિયા અને યુરોપમાં શેરડીની બગાસ, ઘઉં અને ડાંગરનું પરાળ અને મકાઈના ડોડાના કાયાં વગેરે વનસ્પતિના અવશેષોનો મુખ્યત્વે બાયોમાસ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. લિગ્નોસેલ્યુલોઝ એ બાયોમાસનો મુખ્ય ભાગ છે જે મુખ્યત્વે સેલ્યુલોઝ, હેમીસેલ્યુલોઝ અને લિગ્નીન એમ ત્રણ પ્રકારના પોલીમર્સથી બનેલો છે જે એકબીજા સાથે મજબૂત રીતે જોડાયેલ છે. વનસ્પતિની કોષ દિવાલ લિગ્નોસોલ્યુલોઝ પ્રાયમરી બિલ્ડીંગ છે જે બ્લોકના રૂપે હોય છે જેમાં સેલ્યુલોઝ મુખ્ય  સંરચનાત્મક ભૂમિકા નિભાવે છે કારણ કે સંગઠિત માઈક્રોફાયબ્રિલ્સ હેમીસેલ્યુસોઝ અને લિગ્નીન ઢંકાયેલ હોય છે.

                સેલોબોયઝ, ગ્લાયકોસિડિક બંધનોથી એકબીજા સાથે જોડાઈ ડી-ગ્લુકોઝના પેટા એકમથી સંગઠિત થઈ સેલ્યુલોઝના પુનરાવર્તન પામેલ એકમ છે. સેલ્યુલોઝ પ્રાપ્ત કરવા લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસને તોડવા માટે પૂર્વ-ઉપચારની જરૂર પડે છે જેમા પુનઃ ઉત્સેચક મિશ્રણ કે સલ્ફયુરિક એસિડની જરૂર પડે છે. માવજત પામેલ સેલ્યુલોઝમાંથી હાઈડ્રોલાઈજેટ્‌સ પેન્ટોઝ અને હેકસોઝ શર્કરાઓથી બનેલ મોનો અને ઓલિગોસેકેરાઈડ મળે છે જે તેલ ઉત્પાદક સૂક્ષ્મજીવો ધ્વારા લિપિડ સંશ્લેષણ અથવા બાયો ઈથેનોલના ઉત્પાદન માટે કાર્બનના સંભવિત સ્ત્રોત છે પાછલા દશ વર્ષોમાં હાઈડ્રોલાઈજેટસ અંગે અનેક શોધો થઈ છે તેમ છતાં લિગ્નોસેલ્યુલોઝનું જલવિચ્છેદન માટે અનેક પરિબળો જેવા કે ફરફ્યુરલ, હાઈડ્રોક્ષીલ મીથાઈલ ફરફ્યુરલ, ફીનોલિક એસિડ અને એસીટેટ) ના ઉત્પાદન સુધી સિમિત છે. આવી આડ પેદાશો આથવણની પ્રક્રિયા ઉપર આવરોધક અસર દર્શાવે છે.

લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસની પ્રાપ્યતા :

                ઈથેનોલ, બુટાનોલ અને બાયોડીઝલ જેવા જૈવબળતણના ઉત્પાદન માટે લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસ એ વિશ્વમાં મોટામાં મોટો પુનઃપ્રાપ્ય સ્ત્રોત છે. કૃષિ, ઉદ્યોગો, જંગલ તથા ઊર્જા પાકોની આડપેદાશ મારફતે તેનો મોટો જથ્થો મેળવી શકાય છે જેની વિગત અત્રે દર્શાવેલ છે.

લિગ્નોએલ્યુલોસિક બાયોમાસના પ્રકાર :

(૧) કૃષિ આડપેદાશો : ડાંગર અને ઘઉંનુ પરાળ, શેરડીની બગાસ, મકાઈના ડોડાનાં કાયાં, ડાંગરની ફોતરી વગેરે

(૨) ઉદ્યોગોની આડપેદાશો : બ્લેક લીકર, પલ્પ અને પેપર ઉદ્યોગના અવશેષો, પામ ઓઈલ મિલના અવશેષો, ઉદ્યોગની આડપેદાશો વગેરે

(૩) જંગલની આડપેદાશો : છાંટણી ધ્વારા મળતી કુંપળો, છાલ, લાકડાનો વેર (સો ડસ્ટ), બાર્કથીનિંગ ધ્વારા મળતી કુપળો, પાન, છાલ વગેરે

(૪) અખાદ્ય અથવા ઊર્જા પાકો : કપાસની કરાઠીઓ, જેટ્રોફા, સ્વીચ ઘાસ (Panicum virgatum), મીસકેન્થસ  ગિગેન્ટીસ (Miscanthus giganteus) વગેરે

        આ બધી ઉપલબ્ધ આડપેદાશોનો ઉપયોગ, જૈવબળતણ માટે થતો નથી. તેમાંના કેટલાકનો ઉપયોગ પશુઓના ચારા તરીકે ખાતર ઉત્પાદન અને કાગળ ઉદ્યોગમાં કે સીધો બળતણ તરીકે થાય છે

                કૃષિની આડપેદાશો અનેક પ્રકારની હોય છે જેને બે વિભાગમાં વહેંચવામાં આવે છે. (૧) અનાજનો સંગ્રહ કર્યા બાદ જે આડપેદાશો વધે છે તે અને (૨) પાકની કાપણી બાદની પ્રક્રિયા પછી જે આડપેદાશો મળે તે.

                સામાન્ય રીતે કૃષિમાં મળતા નકામા પદાર્થો જેવા કે મકાઈના ડોડાનાં કાયાં, પાન, રાડાં, ડાંગર અને ઘઉંનું પરાળ, શેરડીની બગાસ વગેરેનો ઉપયોગ સૂક્ષ્મજૈવિક લિપિડ ઉત્પાદનમાં વ્યાપક રૂપે થાય છે. વિશ્વમાં આવેલ વધુ ફળદ્રુપ જમીનનો ઉપયોગ ખાદ્યાન્ન પાકોની ખેતી કરવા માટે થાય છે. જો કે વધતી જતી વસ્તીને કારણે ખાદ્યાન્ન અને ઊર્જાની ઉપલબ્ધિ માટેની સમસ્યાઓ વધતી જાય છે. પાછલા ૧૦ વર્ષ દરમ્યાન કૃષિની આડપેદાશો, મકાઈ અને સ્વિચ ગ્રાસ જેવી કેટલીક બહુમૂલ્ય ઊર્જા પાકો ઉપર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યુ છે તેમ છતાં બાયોમાસ જૈવબળતણના ઉત્પાદન માટે એક મહત્ત્વપૂર્ણ બાબત છે. કૃષિની આડપેદાશો સૌથી વધુ અખાદ્ય લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસ બનાવે છે. જંગલોમાં સડેલા લાકડા અને ઉપરની પાતળી શાખાઓ પણ મહત્ત્વની વન્ય આડપેદાશો છે. લક્ક્ડ પ્રોસેસિંગ ઉદ્યોગ, મકાનોનો નાશ, કાર્ડબોર્ડ અને વૂડન બોક્સ ઉદ્યોગ ધ્વારા મળતી આડપેદાશો પણ લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસનો મહત્ત્વનો સ્ત્રોત છે.

                વર્તમાન ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ ધ્વારા અનેક આડપેદાશો અને નકામા પદાર્થો (બગાડ) પેદા થાય છે જેની યોગ્ય વ્યવસ્થા કરવામાં ન આવે તો પર્યાવરણ ઉપર ગંભીર અસર થવા પામે છે. ઘણા કેસોમાં આ કારણોસર ઉદ્યોગો ધ્વારા પેદા થતી આડપેદાશોને માવજત આપવા માટે ખર્ચાળ કે બિન પર્યાવરણીય પધ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવો પડે છે. નકામા સેન્દ્રિય પદાર્થો માટે અવાતજીવી પાચનની રીત વાપરી શકાય છે પણ તે પ્રક્રિયા ધીમી છે અને મીથેનના સંચય માટે ખાસ સાવધાની પૂર્વક બનાવેલ રીએક્ટરોની જરૂર પડે છે. કોઈ ચયાપચય યોગ્ય નકામા પદાર્થ ઉપર તેલ ઉત્પાદક સૂક્ષ્મજીવો ધ્વારા લિપિડમાં બદલવા માટે અવાતજીવી પાચનની રીત પણ એક વિકલ્પ છે. જેમાં બાયોડીઝલ મેળવવા માટેના ભવિષ્યના સ્ત્રોતની સંભાવના છે. પામનું તેલ, પેપરનો માવો અને પેપર, કુદરતી રબર અને બાયોડીઝલને સંબંધિત અનેક ઉદ્યોગો મોટી માત્રામાં પ્રોસેસિંગ બાદ નકામી આડપેદાશો પેદા કરે છે જેમાં ઉચ્ચ કાર્બનિક ભારણ પ્રચુર માત્રમાં રહેલ છે. પામ ઓઈલના ઉત્પાદન દરમ્યાન મળતા નકામા પદાર્થો ઉચ્ચ રાસાયણિક ઓક્સીજન માંગવાળા હોઈ તેના નિકાલ દરમ્યાન પ્રદૂષણની વધુ સમસ્યાઓ પેદા થાય છે. સૂક્ષ્મજીવોની વૃધ્ધિ ધ્વારા તેનો નિકાલ કરવા માટેનો આ એક સંભવિત યોગ્ય ઉકેલ છે.

લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસનો ઉપચાર :

                લિગ્નોસેલ્યુલોસિકની પચનીયતા વધારવા માટે વિવિધ યાંત્રિક, તાપીય (થર્મલ), એસિડ, આલ્કલાઈન (ક્ષારીય)  અને ઓક્સીકરણની રીતો અપનાવાય છે. હાલમાં વપરાતી રીતોમાં ઓઝોનોલીસીસ, ગરમ પાણી, વરાળ, એસિડ પ્રેરિત બાસ્પ વિસ્ફોટ, એમોનિયા ફાયબર વિસ્ફોટ અને કાર્બન ડાયોકસાઈડ વિસ્ફોટનો સમાવેશ થાય છે. કઈ રીતનો ઉપયોગ કરવો તે પસંદ કરેલ નકામા પદાર્થોના મૂળ અંશની પ્રકૃત્તિ ઉપર આધાર રાખે છે.

સદંર્ભ : ડ્રીમ-૨૦૪૭, એપ્રિલ ૨૦૧૮

સંપાદક : ડૉ. એન. વી. સોની (નિવૃત્ત તંત્રી ‘કૃષિગોવિદ્યા’) E-mail: krushikiran2023@gmail.com

www.krushikiran.in