বায়োমাস কি? সুবিধা এবং অসুবিধা জানুন
বুঝুন কিভাবে জৈব বর্জ্যকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করা সম্ভব, তথাকথিত বায়োমাস
বায়োমাস হল সবজি বা প্রাণীর উৎপত্তির সমস্ত জৈব পদার্থ যা শক্তি উৎপাদনের উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়, যেমন কাঠকয়লা, জ্বালানী কাঠ, আখের ব্যাগাস ইত্যাদি। যেহেতু এটি একটি বিচ্ছুরিত এবং স্বল্প-দক্ষ শক্তির উৎস, যা ঐতিহ্যগতভাবে কম উন্নত দেশগুলিতে ব্যবহৃত হয়, তাই বৈশ্বিক শক্তি ম্যাট্রিক্সের জন্য এই শক্তির উত্সের প্রতিনিধিত্ব সম্পর্কিত ডেটার একটি নির্দিষ্ট অভাব রয়েছে। যাইহোক, ANEEL-এর একটি প্রতিবেদন অনুসারে, বিশ্বে গৃহীত শক্তির প্রায় 14% এই উত্স থেকে আসে এবং ব্রাজিলিয়ান জার্নাল অফ পালমোনোলজির আরেকটি গবেষণা অনুসারে, দরিদ্র দেশগুলির গ্রামীণ অঞ্চলের 90% বাড়ি বায়োমাস থেকে শক্তি ব্যবহার করে। পোড়ানো (কাঠ, কাঠকয়লা, পশুর সার বা কৃষি বর্জ্য), বিশেষ করে সাব-সাহারান আফ্রিকা এবং এশিয়ায়।
তাপবিদ্যুৎ কেন্দ্রে বায়োমাসের ব্যবহার বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং বিচ্ছিন্ন গ্রামীণ জনগোষ্ঠীর মতো বিদ্যুৎ সরবরাহ নেটওয়ার্কের আওতায় নেই এমন এলাকায় পৌঁছানোর জন্য ব্যবহার করা হচ্ছে। কোজেনারেশন সিস্টেমের ব্যবহার, যা বায়োমাস থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদনকে তাপ উৎপাদনের সাথে একত্রিত করে, উৎপাদন ব্যবস্থার শক্তি দক্ষতা বৃদ্ধি করে, এটিও ক্রমশ সাধারণ হয়ে উঠছে।
সহজাতকরণ কি?
বায়োমাস, যেমন কাঠকয়লা বা জ্বালানী কাঠ, যা তাপবিদ্যুৎ জেনারেটরের বড় অংশগুলিকে চালিত করে। জ্বালানী এবং ইঞ্জিনের ধরন নির্বিশেষে, এই জেনারেটরগুলি তাপ হিসাবে জ্বালানীতে থাকা বেশিরভাগ শক্তি হারায়। গড়ে, তাপের আকারে পরিবেশে হারানো জৈববস্তু শক্তি মোট জ্বালানী শক্তির 60% থেকে 70% প্রতিনিধিত্ব করে। এইভাবে, জেনারেটরের দক্ষতা প্রায় 30% থেকে 40%।
অনেক বিল্ডিং এবং শিল্পের জন্য গরম করার প্রয়োজন হয় (অভ্যন্তরীণ পরিবেশের জন্য বা জল গরম করার জন্য), একটি সহজেনারেশন সিস্টেম তৈরি করা হয়েছিল, যার মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপাদনে উত্পাদিত তাপকে বাষ্পের আকারে উত্পাদন প্রক্রিয়াতে অন্তর্ভুক্ত করা হয়। এই সিস্টেমের প্রধান সুবিধা গরম করার প্রক্রিয়ার জন্য জ্বালানী অর্থনীতি। এইভাবে, সিস্টেমের শক্তি দক্ষতা বৃদ্ধি পায়, জ্বালানীর বায়োমাস শক্তির 85% পর্যন্ত পৌঁছায়।
ব্রাজিলে বায়োমাস
বর্তমানে দেশে বিদ্যুৎ উৎপাদনে বায়োমাস হিসেবে ব্যবহার করার সবচেয়ে বড় সম্ভাবনার সম্পদ হচ্ছে আখের বাগাস। চিনি-অ্যালকোহল খাত প্রচুর পরিমাণে বর্জ্য তৈরি করে, যা প্রধানত সহজাতকরণ ব্যবস্থায় জৈববস্তু হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ব্যাপক সম্ভাবনার অন্যান্য সবজির জাত হল পাম অয়েল (পাম অয়েল), যার গড় বার্ষিক উৎপাদনশীলতা প্রতি হেক্টর আখ, বুরিটি, বাবাসু এবং আন্দিরোবার চেয়ে চার গুণ বেশি। এগুলি বিচ্ছিন্ন সম্প্রদায়গুলিতে, বিশেষত আমাজন অঞ্চলে বিদ্যুৎ সরবরাহের বিকল্প হিসাবে উপস্থিত হয়।
আখ থেকে ইথানল তৈরি করার সময়, আখের প্রায় 28% ব্যাগাসে রূপান্তরিত হয়। এই ব্যাগাস হল একটি বায়োমাস যা সাধারণত কম চাপের বাষ্প উৎপাদনের জন্য উদ্ভিদে ব্যবহৃত হয়, যা ব্যাক প্রেসার টারবাইনে ব্যবহার করা হয় নিষ্কাশন সরঞ্জামে (63%) এবং বিদ্যুৎ উৎপাদনে (37%)। মিলগুলি থেকে বেরিয়ে আসা কম চাপের বাষ্পের বেশিরভাগই রসের প্রক্রিয়া এবং গরম করার জন্য (24%) এবং পাতন যন্ত্রে ব্যবহৃত হয়। গড়ে, প্রতিটি যন্ত্রের জন্য প্রায় 12 kWh বৈদ্যুতিক শক্তির প্রয়োজন হয়, এমন একটি মান যা বায়োমাসের অবশিষ্টাংশ দ্বারা সরবরাহ করা যেতে পারে। বিদ্যুৎ উৎপাদনে বায়োমাস হিসাবে ব্যবহার করার উচ্চ সম্ভাবনা সহ অন্যান্য কৃষি অবশিষ্টাংশগুলি হল ধানের ভুসি, কাজুবাদামের ভুসি এবং নারকেলের ভুসি।
বায়োমাস রূপান্তর রুট
জৈববস্তুর উৎসগুলিকে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে: কাঠের সবজি (কাঠ), অ-কাঠযুক্ত সবজি (স্যাকারাইড, সেলুলোসিক, স্টার্চি এবং জলজ), জৈব বর্জ্য (কৃষি, শিল্প, শহুরে) এবং জৈব ফ্লুইড (উদ্ভিজ্জ তেল)। বায়োমাস রূপান্তরের রুটগুলি বৈচিত্র্যময়, এবং এই রূপান্তর প্রযুক্তিগুলির জন্য ধন্যবাদ যে ইথানল, মিথানল, বায়োডিজেল এবং বায়োগ্যাসের মতো বিভিন্ন ধরণের জৈব জ্বালানি পাওয়া সম্ভব। প্রধান বায়োমাস রূপান্তর প্রক্রিয়া হল:
সরাসরি জ্বলন
শক্তি উৎপন্ন করার জন্য কাঠ এবং সমস্ত ধরণের জৈব বর্জ্য (কৃষি, শিল্প এবং শহুরে) এর মতো উপাদানগুলি দহনের শিকার হতে পারে। দহন প্রক্রিয়ার মধ্যে রয়েছে এই বায়োমাস উৎসে বিদ্যমান রাসায়নিক শক্তিকে তাপে রূপান্তরিত করা। শক্তির উদ্দেশ্যে, ওভেন এবং চুলায় বায়োমাসের সরাসরি দহন করা হয়। এর ব্যবহারিকতা সত্ত্বেও, সরাসরি দহন প্রক্রিয়াটি বেশ অদক্ষ হতে থাকে। উপরন্তু, প্রক্রিয়ায় ব্যবহার করা যেতে পারে এমন জ্বালানীতে সাধারণত উচ্চ আর্দ্রতা (ফায়ার কাঠের ক্ষেত্রে 20% বা তার বেশি) এবং কম শক্তির ঘনত্ব থাকে, যা স্টোরেজ এবং পরিবহনকে কঠিন করে তোলে।
গ্যাসীকরণ
এটি শহুরে এবং শিল্প জৈব বর্জ্য এবং কাঠের জন্য প্রয়োগ করা একটি প্রযুক্তি। গ্যাসিফিকেশন হল থার্মোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার মাধ্যমে কঠিন জৈব পদার্থের উৎসগুলিকে গ্যাসীয় উৎসে রূপান্তর করা, যার মধ্যে দহনের জন্য ন্যূনতম পরিমাণে গরম বাষ্প এবং বায়ু বা অক্সিজেন অন্তর্ভুক্ত থাকে। ফলে গ্যাসের সংমিশ্রণ হল কার্বন মনোক্সাইড, হাইড্রোজেন, মিথেন, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং নাইট্রোজেনের মিশ্রণ, তাই এই অনুপাতগুলি প্রক্রিয়ার অবস্থার সাথে পরিবর্তিত হয়, বিশেষ করে অক্সিডেশনে ব্যবহৃত বায়ু বা অক্সিজেনের সাথে সম্পর্কিত। এই জৈববস্তুর দহন থেকে উৎপন্ন জ্বালানী কঠিন জ্বালানী সংস্করণের তুলনায় অনেক বেশি বহুমুখী (অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনের পাশাপাশি একটি গ্যাস টারবাইনে ব্যবহার করা যেতে পারে) এবং পরিষ্কার (প্রক্রিয়ার সময় সালফারের মতো যৌগগুলি সরানো যেতে পারে)। তদুপরি, গ্যাসীকরণ থেকে কৃত্রিম গ্যাস তৈরি করা সম্ভব, যা যে কোনও হাইড্রোকার্বনের সংশ্লেষণে প্রয়োগ করা যেতে পারে।
পাইরোলাইসিস
পাইরোলাইসিস, যা কার্বনাইজেশন নামেও পরিচিত, একটি জৈব পদার্থের উৎসকে (সাধারণত জ্বালানি কাঠ) অন্য জ্বালানীতে (কয়লা) রূপান্তর করার সবচেয়ে প্রাচীন প্রক্রিয়া যার শক্তির ঘনত্ব উৎস উপাদানের চেয়ে দ্বিগুণ বেশি। কৃষি উত্সের জৈব অবশিষ্টাংশগুলিও প্রায়শই পাইরোলাইসিসের শিকার হয় - এই ক্ষেত্রে, অবশিষ্টাংশগুলিকে আগে সংকুচিত করা দরকার। পদ্ধতিটি এমন একটি পরিবেশে উপাদানটিকে গরম করে যেখানে বাতাসের "প্রায় অনুপস্থিতি" থাকে। পাইরোলাইসিস দাহ্য গ্যাস, আলকাতরা এবং পাইরো-কাঠ তৈরি করে, যা শিল্প ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। প্রক্রিয়ার ফলাফল মূল উপাদানের অবস্থা (পরিমাণ এবং আর্দ্রতা) থেকে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। এক টন কাঠকয়লা উৎপাদন করতে চার থেকে দশ টন জ্বালানি কাঠের প্রয়োজন হতে পারে।
Transesterification
এটি একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া যা দুটি অ্যালকোহল (মিথানল এবং ইথানল) এবং একটি বেস (সোডিয়াম বা পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড) এর মধ্যে বিক্রিয়া থেকে উদ্ভিজ্জ তেল জৈববস্তুকে একটি মধ্যবর্তী পণ্যে রূপান্তরিত করে। এই ধরণের বায়োমাসের ট্রান্সেস্টারিফিকেশনের পণ্যগুলি হল গ্লিসারিন এবং বায়োডিজেল, একটি জ্বালানী যা ডিজেলের মতো পরিস্থিতি উপস্থাপন করে এবং যানবাহন বা স্থির ব্যবহারের জন্য অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনগুলিতে প্রয়োগ করা যেতে পারে।
অবাত হজম
পাইরোলাইসিসের মতো, অ্যানেরোবিক হজম অবশ্যই অক্সিজেনের "প্রায় অনুপস্থিতি" সহ পরিবেশে হতে হবে। মূল জৈববস্তু ব্যাকটেরিয়ার ক্রিয়া দ্বারা পচনের মধ্য দিয়ে যায়, ঠিক যেমন এটি প্রায় সমস্ত জৈব যৌগের সাথে প্রাকৃতিকভাবে ঘটে। জৈব বর্জ্য, যেমন পশুর সার এবং শিল্প বর্জ্য, বায়োডাইজেস্টারে অ্যানেরোবিক হজমের (যা অক্সিজেনের অভাবে ঘটে) মাধ্যমে চিকিত্সা করা যেতে পারে। ব্যাকটেরিয়ার ক্রিয়া পচনের জন্য প্রয়োজনীয় উত্তাপ ঘটায়, তবে, ঠান্ডা অঞ্চলে বা সময়ে, অতিরিক্ত তাপ প্রয়োগের প্রয়োজন হতে পারে। অ্যানেরোবিক হজমের শেষ পণ্য হল বায়োগ্যাস, যা মূলত মিথেন (50% থেকে 75%) এবং কার্বন ডাই অক্সাইড দ্বারা গঠিত। উৎপন্ন বর্জ্য সার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
গাঁজন
এটি একটি জৈবিক প্রক্রিয়া যা অণুজীবের (সাধারণত খামির) দ্বারা সঞ্চালিত হয় যা বায়োমাস উৎসে উপস্থিত শর্করা যেমন আখ, ভুট্টা, বিটরুট এবং অন্যান্য উদ্ভিদ প্রজাতিকে অ্যালকোহলে রূপান্তরিত করে। বায়োমাস গাঁজন শেষ ফলাফল ইথানল এবং মিথানল উত্পাদন হয়.
বায়োমাসের প্রযোজ্যতা
বায়োমাসকে শক্তির একটি পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্স হিসাবে বিবেচনা করা হয় এবং তাপবিদ্যুৎ প্ল্যান্টে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য জীবাশ্ম জ্বালানী, যেমন তেল এবং কয়লা প্রতিস্থাপন করতে ব্যবহৃত হয় এবং এটি অ-নবায়নযোগ্যগুলির তুলনায় কম পরিমাণে দূষণকারী গ্যাস নির্গত করে। যাইহোক, জীবাশ্ম জ্বালানী না হওয়া সত্ত্বেও, সমীক্ষা অনুসারে, জৈববস্তু পোড়ানো বিশ্বের বিষাক্ত গ্যাস, কণা পদার্থ এবং গ্রিনহাউস গ্যাসের অন্যতম বৃহত্তম উত্স।
বন, সাভানা বা অন্যান্য ধরণের গাছপালা যাই হোক না কেন বৃহৎ অঞ্চলে পোড়ানোর ক্ষেত্রে, সালফার নির্গমন বৃষ্টির জলের pH পরিবর্তনের দিকে নিয়ে যায়, যা অ্যাসিড বৃষ্টিতে অবদান রাখে। মিথেন এবং কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গমন গ্রিনহাউস প্রভাবের তীব্রতায় অবদান রাখে এবং পারদ নির্গমন জলজ দেহকে দূষিত করে এবং মিথাইলমারকিউরি গঠনে সক্ষম করে, যা মানব স্বাস্থ্যের জন্য ক্ষতিকারক পদার্থ।
অভ্যন্তরীণ পরিবেশে (কাঠের চুলা, অগ্নিকুণ্ড ইত্যাদি) জৈববস্তু দহন প্রক্রিয়া থেকে উৎপন্ন উপাদানের পুনরাবৃত্ত এবং দীর্ঘায়িত এক্সপোজার শিশুদের মধ্যে তীব্র শ্বাসযন্ত্রের সংক্রমণ বৃদ্ধির সাথে যুক্ত হয়েছে, যা শিশুর বিকাশে মৃত্যুহারের অন্যতম প্রধান কারণ হিসাবে বিবেচিত হয়। দেশগুলি এছাড়াও, এটি ক্রনিক অবস্ট্রাক্টিভ পালমোনারি ডিজিজ, নিউমোকোনিওসিস (ধুলো নিঃশ্বাসের ফলে সৃষ্ট রোগ), পালমোনারি যক্ষ্মা, ছানি এবং অন্ধত্ব বৃদ্ধির সাথে যুক্ত। আখের খড় পোড়ানোর ক্ষেত্রে, আখ বাগানের আশেপাশের এলাকায় বসবাসকারী জনসংখ্যা সারা বছর প্রায় ছয় মাস পোড়া জৈববস্তু থেকে ধূলিকণার সংস্পর্শে আসে।
এই কারণে, ন্যাশনাল কাউন্সিল ফর দ্য এনভায়রনমেন্ট (কনামা) আখের জৈববস্তুর বাহ্যিক দহন থেকে তাপ উত্পাদন প্রক্রিয়া থেকে বায়ুমণ্ডলীয় দূষকদের নির্গমনের সীমা নির্ধারণ করে, যা নির্গমন নিয়ন্ত্রণ করা এবং বায়োমাস পোড়ানোর সাথে সম্পর্কিত সামাজিক ও পরিবেশগত প্রভাবগুলি হ্রাস করা সম্ভব করে।
জীবাশ্ম জ্বালানি, বিশেষ করে তেলের বিপরীতে, বায়োমাস বিভিন্ন ধরণের উপকরণ থেকে উত্পাদিত হওয়ার সম্ভাবনাও সরবরাহ করে, বাজারে নমনীয়তা এবং নিরাপত্তা প্রদান করে। আরেকটি বিষয় হল, বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য কৃষি, শিল্প এবং শহুরে জৈব বর্জ্য ব্যবহার করে, তারা সহজ নিষ্পত্তির চেয়ে আরও "টেকসই" গন্তব্য পাচ্ছে। একটি সমীক্ষা অনুসারে, ব্রাজিলের বেশিরভাগ কৃষি অবশিষ্টাংশ হল ভুট্টা, সয়া, চাল এবং গম, প্রথম দুটি হল বায়োডিজেল উৎপাদনের জন্য প্রায়শই ব্যবহৃত কাঁচামাল।
ব্রাজিলে বায়োমাস থেকে শক্তি উৎপাদনের জন্য অনুকূল পরিস্থিতি রয়েছে, যেমন বৃহৎ আবাদযোগ্য এলাকার অস্তিত্ব, যা বায়োমাস উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এবং সারা বছর ধরে তীব্র সৌর বিকিরণ পায়। যাইহোক, প্রথম প্রজন্মের জৈব জ্বালানি উৎপাদনের বিষয়ে উদ্বেগ রয়েছে, যা সরাসরি উদ্ভিজ্জ কাঁচামাল ব্যবহার করে। এই ক্ষেত্রে, জৈব জ্বালানী কৃষি খাতের সাথে আবাদযোগ্য জমির জন্য প্রতিযোগিতার পরিস্থিতি রোধ করতে পারে, জনসংখ্যার খাদ্য নিরাপত্তাকে ঝুঁকিতে ফেলতে পারে। বৃহৎ ভূমির সাথে সম্পর্কিত আরেকটি সমস্যা হল পরিবেশ সংরক্ষণের বিষয়। কৃষির সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করার পাশাপাশি, জৈব জ্বালানী পরিবেশ সংরক্ষণের জন্য নির্ধারিত এলাকায় চাপ সৃষ্টি করতে পারে।
