Biogas plant : शेणाची गरज नसणारे बायोगॅस संयंत्र
डॉ. आनंद कर्वे
सर्व पाठ्यपुस्तकांमध्ये असे लिहिलेले आढळते, की बायोगॅसनिर्मितीसाठी (Biogas plant) शेण अनिवार्य आहे आणि कोणत्याही अन्य पदार्थांपासून बायोगॅसनिर्मिती करावयाची असेल, तर तो पदार्थ शेणात मिसळूनच वापरला पाहिजे. हा मुद्दा मला चुकीचा वाटला. कारण आपण जेव्हा अल्कोहोल (Alchohol), प्रतिजैविके (Antibiotics), सायट्रिक आम्ल (CytricAcid) इ. पदार्थ किण्वन क्रियेने (फर्मेंटेशन) मिळवतो तेव्हा किण्वनातील सूक्ष्मजंतूंना अन्न या नात्याने आपण साखर देतो, शेण नाही. बायोगॅस निर्माण करणारे सूक्ष्मजंतू जरी शेणात सापडत असले, तरी शेण हा अन्नपचन केल्यावर उरणारा त्याज्य पदार्थ असल्याने त्याचे पोषणमूल्य अत्यल्प असते. आपल्यासाठी काम करणाऱ्या मिथेनजनक जंतूंना अन्न म्हणून इतका निकृष्ट पदार्थ खाऊ घालणे हे मला चुकीचे वाटले.
जैव इंधनवायू म्हणजेच बायोगॅस या विषयावर संशोधन करण्यास मी २००३ पासून सुरुवात केली. प्राण्यांच्या आतड्यात आढळणाऱ्या सूक्ष्मजंतूंद्वारे ऑक्सिजनविरहित परिस्थितीत बायोगॅसनिर्मिती केली जाते. बायोगॅसमध्ये त्याच्या घनफळाच्या सुमारे ६० टक्के मिथेन हा ज्वलनशील वायू आणि ४० टक्के कार्बन डायॉक्साइड वायू असतो. तो जाळल्यास त्यातून प्रति किलो सुमारे ४००० ते ४३०० किलोकॅलरी ऊर्जा मिळते. जळताना धूर निघत नसल्याने स्वयंपाकघरात वापरण्यासाठी तो सुयोग्य ठरतो.
माझ्या दृष्टीने हा विषय नवा होता. म्हणून कामाला सुरुवात करण्यापूर्वी मी त्यावर उपलब्ध असणारी माहिती संकलित करू लागलो. सर्व पाठ्यपुस्तकांमध्ये असे लिहिलेले आढळलते, की बायोगॅसनिर्मितीसाठी शेण अनिवार्य आहे आणि कोणत्याही अन्य पदार्थापासून बायोगॅसनिर्मिती करावयाची असेल, तर तो पदार्थ शेणात मिसळूनच वापरला पाहिजे. हा मुद्दा मला चुकीचा वाटला. कारण आपण जेव्हा अल्कोहोल, प्रतिजैविके, सायट्रिक आम्ल इ. पदार्थ किण्वन क्रियेने (फर्मेंटेशन) मिळवतो तेव्हा किण्वनातील सूक्ष्मजंतूंना अन्न या नात्याने आपण साखर देतो, शेण नाही. बायोगॅस निर्माण करणारे सूक्ष्मजंतू जरी शेणात सापडत असले, तरी शेण हा अन्नपचन केल्यावर उरणारा त्याज्य पदार्थ असल्याने त्याचे पोषणमूल्य अत्यल्प असते. आपल्यासाठी काम करणाऱ्या मिथेनजनक जंतूंना अन्न म्हणून इतका निकृष्ट पदार्थ खाऊ घालणे हे मला चुकीचे वाटले.
माझ्या मताची सत्यता पडताळण्यासाठी मी एक लहान प्रायोगिक बायोगॅस संयंत्र तयार केले. त्यात केवळ विरजणापुरते शेण घालून त्यातील जंतूंना खाद्य म्हणून साखर वापरली. पारंपरिक बोयोगॅस संयंत्रात दररोज ४० किलोग्रॅम शेण घालावे लागते. त्यामुळे शेणावर चालणारी बायोगॅस संयंत्रे प्रचंड मोठ्या आकाराची असतात. आणि त्यापासून चाळीस दिवसांनंतर आपणांस दररोज १ किलोग्रॅम बायोगॅस मिळतो. माझे प्रायोगिक संयंत्र लहान असल्याने मी त्यात फक्त १ किलोग्रॅम साखर घातली; पण तरीही मला केवळ १ दिवसाच्या प्रक्रियेनंतर १ किलोग्रॅम (सुमारे ८०० लिटर) बायोगॅस मिळाला. मग मी साखरेऐवजी स्टार्च, सेल्युलोज, तेलबियांची पेंड, शिजलेला भात, खरकटे अन्न असे अनेक पदार्थ संयंत्रात घालून पाहिले आणि मला असे आढळले, की या सर्व पदार्थांच्या १ किलोग्रॅम शुष्कभारापासून आपल्याला १ किलोग्रॅम बायोगॅस मिळतो. पुढे मला उमगले की भाजीची डेखे, फळांच्या साली, शिळे अन्न इ. ओला कचरासुद्धा आपण या संयंत्रात घालू शकतो आणि तोही शेणात न मिसळता. याशिवाय माझ्या हेही लक्षात आले, की कोणत्याही चालू बायोगॅस संयंत्रातून बाहेर पडणारे द्रावण (स्लरी) आपण विरजण म्हणून वापरू शकतो. या सर्व प्रयोगांतून शेणाची गरज नसणारे, घरगुती ओल्या कचऱ्यावर चालणारे, बाल्कनीत ठेवता येईल इतक्या लहान आकाराचे आणि शहरी घरांमध्ये वापरण्यायोग्य असे बायोगॅस संयंत्र आपोआपच निर्माण झाले. या शोधाबद्दल आमच्या संस्थेला सन २००६ चा ॲश्डेन पुरस्कार जाहीर झाला. लंडन येथे तो मला समारंभपूर्वक देण्यात आला.
मी या कामाला सुरुवात केली तेव्हा कोणत्या पदार्थापासून किती बायोगॅस मिळतो यामागचे कारण मला पाठ्यपुस्तकात सापडले नाही. यासंबंधी मी केलेल्या प्रयोगांमधून असे दिसले, की पदार्थांच्या पाच्यतेची टक्केवारी आणि त्या पदार्थापासून मिळणाऱ्या बायोगॅसची टक्केवारी हे दोन्ही आकडे समान असतात. उदा. साखर, स्टार्च, सेल्युलोज, तैले, प्रथिने इत्यादी पदार्थ १०० टक्के पचत असल्याने त्यांच्यापासून त्यांच्या संपूर्ण वजनाइतका बायोगॅस मिळतो. परंतु उसाचे वाडे, वाळलेला कडबा, कडधान्यांची मळणी केल्यावर उरलेले कुटार इ. पदार्थ जरी जनावरे खात असली तरी त्यांची पाच्यता कमी असते. त्यामुळे त्यांच्यापासून कमी प्रमाणात बायोगॅसनिर्मिती होते. या पदार्थांची पाच्यता कमी असण्याचे कारण म्हणजे त्यांच्यात असणारे लिग्नीन.
वनस्पतींच्या उतींना आणि इंद्रियांना आधार देण्यासाठी त्यांच्यात लिग्नीन या पदार्थाची निसर्गाने योजना केलेली असते. ऑक्सिजनविरहित वातावरणात वास्तव्य करणारे सूक्ष्मजंतू आपल्याला लागणारा ऑक्सिजन आपल्या अन्नातूनच मिळवतात; पण लिग्नीनमध्ये ऑक्सिजनच नसल्याने आतड्यात वास्तव्य करणाऱ्या सूक्ष्मजंतूंना आणि त्यामुळे प्राणिमात्रांनाही लिग्नीन पचत नाही. पिकातून धान्य काढून घेतल्यावर उरलेला शेतमाल लिग्नीनयुक्त असल्याने आपल्या दृष्टीने तो अपाच्य आणि टाकाऊ असतो. अशा त्याज्य मालाची पाच्यता वाढवून त्याचा बायोगॅसनिर्मितीसाठी उपयोग करता यावा यासाठी त्यावर प्रक्रिया करून त्याची पाच्यता वाढवावी आणि मग तो माल बायोगॅसनिर्मितीसाठी वापरावा असा सल्ला बरेच तज्ज्ञ देतात. पण हा सल्लाही माझ्या मते चुकीचा आहे. कारण अशा प्रक्रियेने जरी त्यातल्या लिग्नीनची पाच्यता वाढली तरी त्यातले सेल्युलोज, स्टार्च व अन्य पाच्य पदार्थांचे कार्बन डायॉक्साइडमध्ये रूपांतर होऊन ते पदार्थ बायोगॅसनिर्मितीच्या दृष्टीने निरुपयोगी ठरतात. म्हणजेच लिग्नीनपासून बायोगॅस मिळविण्याच्या नादात ज्या पदार्थांपासून हमखास बायोगॅस मिळतो त्यांचा नाश होतो. (मी यावर एक तोडगा काढला आहे; पण अजून तो प्रयोगावस्थेत असल्याने या लेखात त्याबद्दल अधिक माहिती देत नाही.)
बायोगॅसमधील कार्बन डायॉक्साइड काढून टाकून त्याचे शुद्ध मिथेनमध्ये रूपांतर केले तर त्याचा उष्मांक प्रति किलोग्रॅम ११ हजार ते १२ हजार किलोकॅलरी, म्हणजेच पेट्रोल इतका होतो. कॅल्शियम हायड्रॉक्साइडच्या द्रावणाचा वापर करून आपण बायोगॅसमधील कार्बन डायॉक्साइड काढून टाकू शकतो. पण ही पद्धती महाग असल्याने आमच्या संस्थेने बायोगॅसपासून शुद्ध मिथेन मिळविण्याची विकीरणावर (डिफ्यूजन) आधारलेली एक सोपी पद्धती विकसित केली आहे. बायोगॅसमध्ये ४० टक्के कार्बन डायॉक्साइड असतो तर हवेत त्याचे प्रमाण केवळ ०.०४ टक्का इतके कमी असते. आमच्या पद्धतीत बायोगॅसने भरलेले पात्र पाण्यावर उलटे तरंगत ठेवले जाते. अशा स्थितीत बायोगॅसमधील कार्बन डायॉक्साइड पाण्यात विरघळतो आणि पाण्यातून तो विकीरणाने हवेत उडून जातो. बायोगॅसमधून कार्बन डायॉक्साइड पूर्णपणे निघून जाण्यास तीन दिवस लागतात. म्हणून दररोज एक अशी तीन पात्रे पाण्यावर तरंगत ठेवायची. ज्या पात्राचे तीन दिवस पूर्ण झाले असतील त्यातून आपल्याला जवळ जवळ शुद्ध मिथेन वायू मिळतो.
बायोगॅसतंत्रासंबंधी आणखी एक गैरसमज पसरलेला आहे. बायोगॅसनिर्मितीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या पदार्थांमधील कार्बन आणि नायट्रोजन यांच्या प्रमाणाशी तो संबंधित आहे. याला C/N प्रमाण असे म्हणतात. शेण हेच बायोगॅस निर्माण करणाऱ्या जंतूंचे अन्न आहे, या गैरसमजापोटी बायोगॅस निर्माण करण्यासाठी जो पदार्थ वापरावयाचा त्याचे C/N प्रमाण शेणाइतकेच म्हणजे २० ते २५ असावे असे सर्व पाठ्यपुस्तकांमध्ये दिलेले आहे. पण हे चुकीचे आहे. साखर, स्टार्च किंवा सेल्युलोज यांचे C/N प्रमाण ∞ (अनंत) तर पाच्य प्रथिनांचे C/N प्रमाण ४ व ५ च्या दरम्यान येते. असे असूनही या पदार्थांपासून आपणास त्यांच्या शुष्कभाराइतकाच बायोगॅस मिळतो. याउलट शेण- ज्याचे C/N प्रमाण पाठ्यपुस्तकांनुसार सुयोग्य म्हणजे २५ असते- त्याच्यापासून आपल्याला त्याच्या शुष्कभाराच्या केवळ ५ टक्के बायोगॅस मिळतो.
आमच्या नागरी बायोगॅससंयंत्रातील सूक्ष्मजंतूंना आपण साखर, स्टार्च किंवा खरकटे अन्न इ. उच्च पोषणमूल्य असणारे अन्न देत असलो तरी त्यांना इतर सर्व जीवमात्रांप्रमाणे काही खनिज मूलद्रव्येही लागतात. जगात सर्वत्र हिरव्या वनस्पती आढळतात. त्या हे दर्शवितात की जीवमात्रांना लागणारी सर्व खनिजे सर्व प्रकारच्या मातीमध्ये असतात. त्यामुळे आम्ही बायोगॅससंयंत्रात माती घालण्याचेही प्रयोग केले. त्यात आम्हाला असे आढळले की बायोगॅससंयंत्रातील सूक्ष्मजंतू ही माती खातात आणि कालांतराने ती संपून जाते. त्यामुळे आमची बायोगॅसप्रणाली वापरणाऱ्यांना आम्ही असा सल्ला देतो की त्यांनी आपल्या बायोगॅससंयंत्रात अधून मधून ओजळभर माती घालावी म्हणजे संयंत्रातील सूक्ष्मजंतूंची वाढ चांगल्या प्रकारे होईल.
Read the Latest Agriculture News in Marathi & Watch Agriculture videos on Agrowon. Get the Latest Farming Updates on Market Intelligence, Market updates, Bazar Bhav, Animal Care, Weather Updates and Farmer Success Stories in Marathi.
ताज्या कृषी घडामोडींसाठी फेसबुक, ट्विटर, इन्स्टाग्राम , टेलिग्रामवर आणि व्हॉट्सॲप आम्हाला फॉलो करा. तसेच, ॲग्रोवनच्या यूट्यूब चॅनेलला आजच सबस्क्राइब करा.