மீள்பிறக்கும் உயிர்வளக் கழிவு, எருவாயு எருக்களில் எடுக்கும் எரிசக்தி [Energy from Renewable Biomass & Biogas Fuels]

This entry is part of 54 in the series 20040722_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear), கனடா


‘மீள்பிறப்பு எரிசக்தி மூலவளங்களில் மின்சக்தி தயாரிக்க இடைநிலைச் சேமிப்புக்குத் தகுதி பெற்றதாகவும், அடுத்து பைப்புகள் மூலமாக அனுப்புவதற்கு ஏதுவாகவும் உள்ள ஓர் எருவாயு ஹைடிரஜன் ‘

டொனால்டு அயிட்கின் [Donald Aitkin Ph.D.]

‘உட்புற எரித்தணல் எஞ்சின் [Internal Combution Engine] ஹைடிரஜன் வாயுவின் மீது தீராத தாகம் கொண்டது! வரும் பாத்தாண்டுகளில் ஹைடிரன் எரிவாயுவில் ஓடும் மோட்டார் உற்பத்தியைத் துவங்கினால், ஹைடிரஜன் தயாரிப்புத் தொடர்த் தொழிற்துறைகள் [Infrastructure] விரிவடைந்து அந்தப் புதுப் புரட்சி தொடர்ந்து செல்லும்! அவ்விதக் கார் செம்மையாக்கப் பட்டு எதிர்காலத்தில் 100,000 டாலருக்குக் கீழாக விலை மதிப்புப் பெற்றாலும், பின்னால் உற்பத்திப் போட்டியில் விலை கீழே வீழ்ந்தாலும் அது நமக்கு ஒரு பெரும் வெற்றியே! அந்த மோட்டார் நிச்சயம் இயக்கத் திறன் மேம்பாட்டில் [in terms of Efficiency] ஒரு முற்போக்கு யந்திரமே! அந்த யந்திரம் ஹைடிரஜனை எரிக்காமல் மாற்றிப் பயனளிக்கிறது!

டேவிட் ஃபிரீமன், அதிபர், காலிஃபோர்னியா மின்சார வாரியம் [David Freeman CEO, California Power Authority]

முன்னுரை: பயோவாயு [Biogas] எனப்படும் மார்ஷ் வாயு [Marsh Gas] 1776 இல் பிரென்ச் விஞ்ஞானி அலெஸ்ஸான்ரோ வோல்டா [Alessandro Volta] என்பவரால் முதலில் கண்டு பிடிக்கப்பட்டது. அவ்வாயுவில் எரியும் வாயு மீதேன் [Methane] உள்ளதென்று 1800 ஆம் ஆண்டில் கூறியவர் ஆங்கில விஞ்ஞானி ஹம்பிரி டேவி [Humphery Davy (1778-1829)]. மார்ஷ் வாயுவில் மீதேனும் கார்பன்டையாக்ஸைடும் கலந்துள்ளன. சிதைந்தழுகும் காய்ந்த தாவரங்கள், செத்த விலங்கினங்கள் ஆகியவற்றைச் சீராக அழிக்க நேரான வழி முறைகளை இயற்கைக் கையாண்டு வருகிறது! பாக்டாரியா என்னும் கண்ணுக்குத் தெரியாத நுண்ணிய ஆர்கானிக் ஜீவிகள் [Micro-Organisms (Bacteria)] அந்த அழிவியல் அழுகல் பணியைச் செய்கின்றன. நைந்து போன தாவரக் கழிவுகள், அழியும் விலங்கினத் தசைகள், களையான இலை தழைகள் ஆகியவைக் குளம் குட்டைகளில் ஊறிப் பல நாட்கள் கிடந்தால், நீரிலிருந்து வாயுக் குமிழிகள் வருவதைக் காணலாம்! மாலை நேரங்களில் அந்தக் குமிழிகளில் தீவைத்தால் அவை எரிகின்றன! அந்த விநோதம் பல யுகங்களாக அறியப் பட்டாலும், அதன் காரணம் கடந்த 200 ஆண்டுகளாகத்தான் விஞ்ஞானிகளுக்கு தெரிய வந்தது! தடாக நீரில் நிகழும் அவ்வுயிரியல் இயக்கம் ஆக்ஸிஜன் அற்ற சூழ்நிலையில் மாற்றப்பட்டு, மார்ஷ் எரிவாயுவாக வெளியேறுகிறது!

உலக நாடுகளின் மொத்த மின்சக்தி உற்பத்தியில் 14% எரிசக்தியைப் பயிர்வள, உயிர்வள எருக்கள் தற்போது பங்கேற்று வருகின்றன. முன்னேறும் நாடுகளில் சராசரி 38% எரிசக்தி உயிர்வள எருக்களால் உண்டாக்கப் படுகிறது! சில நாடுகளில் 90% எரிசக்தி பேரளவில் அவற்றால் ஆக்கப் படுகின்றன! காட்டு விறகு, சுள்ளி, கரும்பு போன்ற தாவரச் சக்கை, தேங்காய் மட்டை, சிறட்டை, மாட்டுச் சாணம், தானிய உமி, மரத்தூள், காய்ந்த இலை, தழைகள், புல், வைக்கோல் ஆகியவை இந்த ரகத்தைச் சேர்ந்தவை. பயோவாயு எனப்படும் மீள்பிறக்கும் உயிர்வள வாயு பல்லாயிரம் ஆண்டுகளுக்கு ஆக்ஸிஜனுடன் சேர்ந்து எரிசக்தியும், கனல்சக்தியும் அளிக்க வல்லது! பாக்டாரியா தின்று செரித்து உயிர்வள வாயுவை உற்பத்தி செய்ய வாய்ப்பளிக்கும் தாவரச் சக்கை, விலங்கினக் கழிவுகள் ஆகியவை பயோமாஸ் [Biomass] அல்லது ‘உயிர்வள எருக்கள் ‘ என்று பெயர் பெறுபவை. மனித இனம் உயிர்வள எருக்களின் எரிசக்தியைப் பல்லாயிரம் ஆண்டுகளாக பயன்படுத்தி வருகிறது! இரசாயனக் கூட்டுகளாய் பரிதி சேமித்து வைத்துள்ள அந்த எரிசக்தி தீய்ந்தவுடன், இயற்கை பூமியிலே உயிர்வள எருக்களை மீண்டும், மீண்டும் ஆக்கி வருகிறது.

வெற்றுக்கோளம் உயிர்வளம் பெருக்கும் உயிர்க்கோளம் ஆனது

உயிரினங்களும், பயிரினங்களும் தோன்றுவதற்கு முன்பு, பூகோளம் வெறுமைப் பீடமாகப் பாறைத் தளமாக, ஆழமற்ற கடல்களைக் கொண்டு, பெரும்பான்மையாக மீதேன், அம்மோனியா, ஹைடிரஜன் ஸல்ஃபைடு, ஈர ஆவி [Methane, Ammonia, Hydrogen Sulphide, Water Vapour] போன்றவை திரண்ட நலிந்த வாயு மண்டலம் சூழ்ந்ததாய் இருந்தது! அது உயிரினமோ, பயிரினமோ எதுவும் வாழத் தகுதியற்ற பாலை நிலமாய்க் கிடந்தது! பூமியின் இந்த இனார்கானிக் வெற்றிட நிலை [Inorganic Barran State] ‘வெற்றுக்கோளம் ‘ [Geosphere] என்று அழைக்கப்படுகிறது. வெற்றுக் கோளம் வெறும் பாறை மண்ணைக் கொண்ட பீடக்கோளம் [Lithosphere], நீர்த் தடாகம் கொண்ட நீர்க்கோளம் [Hydrosphere] மற்றும் காற்று சூழ்ந்த சூழ்வெளியைப் பெற்றிருந்தது. பல மில்லியன் ஆண்டுகளாகப் பரிதியின் ஒளிச்சக்தியும், கனல்சக்தியும் பூர்வீகப் பிற்போக்குப் பூமியைத் [Primitive Earth] தாக்கித் தாக்கி இரசாயனப் பெளதிக இயக்கங்களை [Chemical & Physical Actions and Reactions] உண்டாக்கி, வடிவமற்ற உயிரின மாதிரியை [Formless Life] ஆக்கியதாக ஊகிக்கப் படுகிறது. அந்த உயிர்ப் பிண்டம் சூழ்மண்டல வெப்பத்தைச் சேமித்துத் தன் இனத்தைப் பெருக்கியது!

வெற்றுக் கோளத்தின் நலிந்த வாயு மண்டலத்தில் அந்தச் சூழ்வெளியை, உயிரினம் உதிப்பு அரங்கம் [Zone of Life] என்னும் உயிர்க்கோளமாக்கி [Biosphere], பூமியின் பிண்டத்தில் உயிர்ச் சின்னங்களைத் தோற்றுவிக்கும் சக்திப் பிரிப்புத் தோலாய் [Energy Diverting Skin] நிலைபெற்றது. மனிதன் தோன்றியதும், அவனது இருக்கை மாற்றங்களைப் படைக்கும் சூழ்நிலைகள் வாய்த்தன. குறுகிய காலத்திலே மனிதன் சுற்றுப் புறங்களை உளவிக் கொள்ளை யடித்து ஆக்கிரமித்தான்! அச்சமயம் உயிரினமும், பயிரினமும் இரண்டின் விருத்திக்கு ஒருங்கே சார்பான ‘சூழ்மண்டல யுகம் ‘ [Age of Ecology] தோன்றி, உயிர்வளச் சூழ்வெளி [Ecosphere] உதய மானது!

ஈஸ்ட் பாக்டாரியா ஆர்கானிக் பிண்டத்தில் ஆக்கும் மாறுதல்கள்

உயிர்க்கோளத்தில் [Biosphere] கார்பன்-ஆக்ஸிஜென் சுற்றியக்கங்கள், நைடிரஜன் சுற்றியக்கம், ஸல்ஃபர் சுற்றியக்கம், நீர் சுற்றியக்கம் [Carbon & Oxygen Cycles, Nitrogen Cycle, Sulphur Cycle, Water Cycle] ஆகியவை தொடர்ந்து நிகழ்ந்து வருகின்றன. கார்பன் இனார்கானிக் கார்பொனேட் [Inorganic Carbonate] வடிவில் கடலிலும், பாறைகளிலும் மேலும் ஆர்கானிக் தாது எருக்கள் [Organic Fossil Fuel] வடிவில் நிலக்கரி, எரி ஆயில், இயல்வள வாயு [Natural Gas] ஆகியவற்றிலும் கோடிக் கணக்கான டன்களில் [2×10^16 Tons] குடிகொண்டுள்ளது.

அத்துடன் கார்பன் டையாக்ஸைடு வாயு வடிவில் கார்பன் 72×10^11 டன்னிலும், பச்சைப் பயிரினங்களில் கார்பன் 4.5×10^11 டன்னில் கார்போஹைடிரேட் [Carbohydrates] மற்றும் வேறு ஆர்கானிக் கூட்டுகளில் [Organic Compounds] கலந்துள்ளது. மனிதர் நிலக்கரி, எரிஆயில், எரிவாயு ஆகிய இயற்கைத் தாது வளங்களை எரித்து ஆண்டுக்கு சுமார் 6×10^9 டன் கார்பன்டையாக்ஸைடு அளவு வாயுவைச் சூழ்வெளியில் கலக்கின்றார்.

பகல் வேளையில் பரிதியின் ஒளிச்சேர்க்கை [Photosynthesis] நியதியால் பயிரினங்கள் சூழ்வெளிக் கார்பன் டையாக்ஸைடில் 12% பகுதியை உறிஞ்சி ஆக்ஸிஜனை வெளியாக்கும். இரவின் போது மண்தள பாக்டாரியா, பயிரினங்கள், விலங்கினம் ஆகியவை ஆக்ஸிஜனை நுகர்ந்து, கார்பன் டையாக்ஸைடை வெளியேற்றி 25% அதிகமாக்குகிறது. மனிதர் எரித்து உண்டாக்கும் கார்பன்டையாக்ஸைடு கடலில் கரைந்து போவதாகவும், பெரும் பகுதி பயிரினங்களின் வளர்ச்சிக்குச் செல்லலாம் என்றும் கருதப்படுகிறது. மிக்க அளவில் நீரிலே கார்பன்டையாக்ஸைடிடு வாயு உறிஞ்சப்படுகிறது!

கடல் உறிஞ்சும் அந்தப் பேரளவு வாயு, மழை பொழியும் போது மறுபடியும் காற்று மண்டலத்துடன் கலக்கிறது. கார்பன்டையாஸைடு நீருடன் கலந்ததும், கார்பானிக் அமிலம் [H2CO2] உண்டாகிப் பின்னால் பிரிவியக்கத்தில் ஹைடிஜன், கார்பொனேட் மின்னிகளாக [Hydrogen, CO3 Ions] வெளியாகின்றன. அந்த இரசாயன இயக்கங்கள் மீளும் வினைகளாக [Reversible Reactions] நேர்பவை.

பரிதிக் கனல்சக்தி தாவர இனங்களில் இரசாயன வடிவிலும், விலங்கினத்தில் கழிவாகவும் உயிர்வள எருசக்தி சேமித்து வைக்கப்படுகிறது. எளிய முறையில் எரிசக்தி பெறும் பிரதம சக்தி அது! பயிர்வளத்திலும், உயிர்வளத்திலும் கிடைக்கும் அச்சக்தி உணவாகவும், எரிசக்தி அளிப்பதாகவும் உள்ளது. இல்லங்கள் கட்ட உத்தர மரமாக, காகிதம் செய்யும் மரக்கூழாக, மருந்தாக, உடைகளுக்குத் துணியாக, இரசாயனப் பண்டங்களாகப் பயன்படுகிறது. கற்கால மனிதன் தீயைக் கண்டுபிடித்த காலம் முதலே பயிர்வள, உயிர்வள எருக்களைப் பல்லாயிரம் ஆண்டுகளாகக் கையாண்டு வருகிறான். அவ்வித எருக்கள் தற்போது கனல்சக்தி தருவது மட்டும் அல்லாமல், கார்களையும் பஸ்களையும் ஓட்டும்; மின்சக்தி அளித்து நம் மின்கணனிகளை இயக்கவும் உதவும்.

உயிர்வளப், பயிர்வள எருக்கள் எவற்றால் ஆக்கப்பட்டவை ?

உயிர்வள எச்ச எருக்களின் உட்பகுதி இரசாயனப் பொருட்கள் வேறு வேறானவை. ஆனால் தாவரக் கழிவுகளில் இருப்பவை 25% லிக்னின் [Lignin], 75% சர்க்கரை என அழைக்கப்படும் கார்போஹைடிரேட் [Carbohydrate]. சர்க்கரை மூலக்கூறுகள் [Sugar Molecules] பாலிமர் [Polymers] எனப்படும் நீள்தொடர்களைக் [Long Chains] கொண்டவை. அவற்றில் செல்லுலூஸ், அரைச் செல்லுலூஸ் [Cellulose, Hemi-Cellulose] ஆகிய இரண்டும் முக்கியமானவை. லிக்னின் மூலக்கூறுகள் சர்க்கரைப் பண்டம் அற்றவை. பயிரினங்களுக்கு நார்களாக [Fibers] இருந்து உறுதி தருவது செல்லுலூஸ் பாலிமர். அவற்றை இழுத்து ஒட்ட வைக்கும் கோந்தாக [Glue] லிக்னின் நடந்து கொள்கிறது.

சர்க்கரை என்னும் கார்போஹைடிரேட்தான் பயிர்வள எருக்களை உண்டாக்கும் கட்டிடச் செங்கல்! சூழ்வெளியில் பரவிய கார்பன்டையாக்ஸைடு வாயுவுடன், பூதள நீருடன் பரிதியின் ஒளிச்சேர்க்கை முறையில் [Photosynthetic Process] கலக்கும் போது, சர்க்கரை உண்டாகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையில் பரிதியின் ஒளிக்கனல் பயிர்வள எருக்களின் இரசாயனப் பந்தத்தில் [Chemiacal Bonds] சேமிக்கப் படுகிறது. பயிர்வள எருக்களை எரிக்கும் போது, காற்றில் உள்ள ஆக்ஸிஜன், எருவில் இருக்கும் கார்பனுடன் இணைந்து, கனலை உண்டாக்கி, மறுபடியும் கார்பன்டையாக்ஸடு வாயுவாகவும், நீராகவும் மாறி மீள்பிறப்பு வினைகள் தொடர்கின்றன.

உயிர்வள எருக்களில் எரிசக்தி செழிக்கச் செய்வது எவ்விதம் ?

1. நேரடி முறையில் எரிப்பது: பயிர்வள எருக்களை மூன்று வெப்ப இரசாயன வழிகளில் [Thermchemical Processing] செழிக்கச் செய்யலாம் (i) கனல்பகுப்பு முறை [Pyrolysis] (ii) வாயுவாக்கும் முறை [Gasification] (iii) குளிர்த்திரவமாக்கும் முறை [Liquefaction].

2. இயற்கை உயிரியல் முறைகளில் [Biological Processing] எரிவாயு அல்லது எரித்திரவம் ஆக்கல்: (i) ஆக்ஸிஜன் அற்ற செரிப்பு முறை [Anaerobic Digestion] (ii) ஈஸ்ட், பாக்டாரியா ஆகியவை தீண்டும் பதப்பாடு முறை [Fermentation].

பண்டை காலப் பழக்கத்தில் உண்டான ‘கனல்பகுப்பு ‘ முறையில் தரங் குன்றிய எரு ஒன்றை தரம் மிக்க எருவாக மாற்றலாம். காய்ந்த துண்டு விறகுகள், வைக்கோல் ஆகியவற்றை ஆக்ஸிஜன் அற்ற கொப்பரைக் கணப்புகளில் 300-500 C உஷ்ணத்தில் சூடாக்கி, எரிசக்தி செழித்த அடுப்புக்கரியை [Charcoal] உண்டாக்கலாம். அடுப்புக்கரி விறகை விட இரண்டு மடங்கு எரிசக்தி தர வல்லது. ஈர்மை [Moisture] அளவைச் சார்ந்தும், கணப்பு முறையைப் பொருத்தும் 2-10 டன் விறகு ஒரு டன் அடுப்புக்கரியை உற்பத்தி செய்யும்.

கனல்பகுப்பு முறையில் [Pyrolysis] சிறிதளவு ஆக்ஸிஜனை ஊட்டி [Gasification], நீர் அனுப்பி [Steam Gasification] அல்லது ஹைடிரஜனைச் செலுத்தி [Hydrogenation] புதிய உயிர்வள எருக்களை உண்டாக்கலாம். அவற்றின் முக்கிய விளைவு, மிக்க எரிசக்தி தரும் ‘மீதேன் ‘ என்னும் எரிவாயு [Methane Gas]. மீதேன் வாயு திறம் மிக்க வாயு டர்பைன் சுழலிகளைச் [Gas Turbine Blades] சுற்றி, அதிக ஆற்றல் மின்சாரம் ஆக்க வல்லது. அதில் கிடைக்கும் திரவ எரு [Liquid Fuel] சிறந்த எரிஆயிலாகப் பயன்படுகிறது.

வாயுவாக்கி முறை [Gasification] 19 ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்தில் விருத்தி அடைய ஆரம்பித்தது. இரண்டாம் உலகப் போரில் மில்லியன் கணக்கான வாயுவாக்கிகள் இயங்கி, வாகனங்களை ஓட்டி வந்தன! 1970 இல் கச்சா ஆயில் [Crude Oil] விலை ஏற்றத்தின் போது, மறுபடியும் வாயுவாக்கிகள் புத்துயிர் பெற்றன! காய்விறகை முதலாக வைத்து வாயுவாக்கி முறையில் சூடாக்கினால் ஹைடிரஜன், கார்பன்மனாக்ஸைடு, மீதேன் [Hydrogen, Carbonmonoxide (CO), Methane] வாயுக் கலவை கிடைக்கிறது. இதுவே மெத்தனால் [Methanol (CH3OH)] எனப் பெயர் பெரும் முக்கிய மோட்டர் வாகன எரிவாயுவாகும். பெட்ரோலுக்குப் பதிலாக, 40% எரித்திறன் குன்றிய மெத்தனால் வாயுவை மோட்டர் வாகனங்களில் பயன்படுத்தலாம்.

ஓர் உயிர்வளர்ச்சி ஏற்பாட்டில் நேரடியாகக் கலந்து கொள்ளாது, இரசாயன ‘வினை ஊக்கியாகத் ‘ [Catalyst] தனித்துவ முறையில் பணி செய்யும் ஒரு பெரும் ஆர்கானிக் மூலக்கூறு [Organic Molecule] என்ஸைம் எனப்படுவது. அது பெரும்பான்மையாக அல்லது முழுமையாக புரோட்டான் கொண்டது. ஈஸ்ட் செல்கள் [Yeast Cells] சர்க்கரையை எத்தனால் அல்லது ஒருவகை ஆல்கஹாலாக [Ethanol (Alcohol)] மாற்றும் ஒரு நுண்ணுயிர் பதப்பாடு முறை, ஃபெர்மென்ட்டேஸன் [Fermentation (A Micro-biological Process)] எனக் குறிப்பிடப்படுகிறது. அந்த இயக்கத்தில் கிளை விளைவாக கார்பன்டையாக்ஸைடு வாயு உற்பத்தியாகிறது.

பதப்பாடு முறை [Fermentation Process]: ‘எத்தனால் ‘ [Ethanol] என்னும் முக்கிய பயிர்வள எருக்கரு சர்க்கரைத் திரவத்தைப் பதப்பாடு செய்து தயாரிக்கப் படுகிறது. எரிச்சக்தி மிக்க எத்தனால் திரவத்தைப் பெட்ரோலுக்குப் பதிலாக மோட்டர் வாகன யந்திரங்களுக்குப் பயன்படுத்தலாம். நொருங்கப்பட்ட கிழங்கு அல்லது பழங்கள் இந்த முறையில் மூலப் பண்டங்களாக உபயோகமாகின்றன. சுமார் 30 மணி நேரப் பதப்பாடு இதற்குத் தேவைப்படுகிறது. பதப்பாடுக் காய்ச்சலில் கிடைக்கும் 6%-10% ஆல்கஹால் ‘கனல் எழுச்சி ‘ முறையில் [Distillation Process] தனித்தெடுக்கப் படவேண்டும்.

பதப்பாடு முறை ஆக்ஸிஜன் அற்ற உயிரியல் இயக்கம் [Anaerobic Biological Process]. அம்முறையில் ஈஸ்ட் [Yeast] நுண்ணுயிர்கள் சர்க்கரையை ஆல்கஹாலாக மாற்றும். முடிவில் கிடைப்பது, எத்தனால் [Ethanol (C2H3OH)]. மெத்தனாலைப் போல எத்தனாலும், உட்புற எரித்தணல் எஞ்சின்களை [Internal Comgustion Engines] ஓட்டப் பயன்படுகிறது. ‘காஸஹால் ‘ [Gasohol] என்னும் 20% ‘எத்தனால் ‘ கலந்த பெட்ரோல், சில பெட்ரோல் நிலையங்களில் விற்கப் படுகிறது. மாற்று மோட்டார் வாகன எரிவாயு, எரிஆயிலாக Ethanol, Methanol, Propane, Hydrogen, Natural Gas, Biodiesel ஆகியவை வளர்ச்சி அடைந்து வருவது வரவேற்கத் தக்கது.

முன்னேறிய நாடுகளில் உயிர்வள எருக்களின் பயன்பாடு

உலகத்தில் உள்ள உயிர்வளப் பயிர்வளப் பண்டத்தின் நிறை [ஈர்மை (Moisture) உள்பட] சுமார்: 2000 பில்லியன் டன்! அவற்றில் பூதளப் பயிரினப் பண்டம் மட்டும் சுமார்: 1800 பில்லியன் டன்! காட்டு மரஞ் செடி கொடிகள்: 1600 டன்! ஆண்டு தோறும் ஆக்கப்படும் பூதளப் பயிர்வள எருக்களின் நிறை சுமார்: 400,000 மில்லியன் டன்! சேமிக்கப் பட்டுள்ள எரிசக்தியின் அளவு சுமார்: 25,000 எக்ஸா ஜூல்ஸ் [Exa Joules (EJ) Exa =1×10^18]. பூதளப் பயிர்வள எருக்களின் சேமிப்பு எரிசக்தி: 3000 EJ/year [95 Tera Watt (Tera =1×10^12)].

அநேக முன்னேறிய நாடுகள் உயிர்வள எருக்களை எரிசக்தி ஆக்கப் பயன்படுத்தி வருகின்றன. ஆஸ்டிரியா, ஸ்வீடன் ஆகிய இரு நாடுகளும் 15% பிரதம எரிசக்தியாக உயிர்வள எருக்களைப் பயன்படுத்தி வருகின்றன. நிலக்கரி, எரிஆயில் அல்லது எரிவாயு ஓட்டும் நிலையங்களையும், அணுமின் நிலையங்களையும் சிறிது சிறிதாய் நிறுத்தி வரும் ஸ்வீடன், 21 ஆம் நூற்றாண்டில் உயிர்வள எருக்களின் எரிசக்தியை மிகுந்த அளவில் நாடி வருகிறது!

அமெரிக்கா இப்போது உயிர்வள எருக்களின் மூலமாய் 4% எரிசக்தி [9000 MW] ஆற்றலைப் பெற்று வருகிறது. அதே 4% அளவில்தான் அணுமின் நிலையங்களின் ஆற்றலையும் உற்பத்தி செய்கிறது. ஆனால் அது பயன்படுத்திக் கொள்ளும் 20% எரிசக்தியை விட, 20% மேலாக உயிர்வள எருக்களில் எரிசக்தி உற்பத்திச் செய்யும் தகுதி உடையது! அதாவது அமெரிக்காவின் நீர்வளம், நிலவளம், வேளாண்மை தொழிற்துறை அமைப்பாடுகள் மேம்பட்டு உள்ளதால், உயிர்வள எருக்களின் எரிசக்தி உணவு தானிய உற்பத்தியைப் பாதிக்காது, அனைத்து அணுமின் நிலையத் தகுதிகளையும் நீக்கிச் சமமாகப் பூர்த்தி செய்ய முடியும்! அத்துடன் எத்தனால் [Ethanol] என்னும் மோட்டார் யந்திர எரிஆயிலை உயிர்வள எருக்கள் மூலம் உற்பத்தி செய்து, வெளிநாடுகளிலிருந்து இறக்குமதியாகும் 50% அளவு பெட்ரோலியக் கச்சா ஆயிலை [Petroleum producing Crude Oil] குறைக்க முடியும்!

அமெரிக்க வேளாண்மைத் துறையகம் [US Depot of Agriculture] ஒவ்வொரு மில்லியன் காலன் எத்தனால் [Ethanol] எரிஆயில் உற்பத்தியால் 17,000 புதிய வேலை வாய்ப்பை அளிக்கிறது என்று கூறுகிறது அடுத்து அமெரிக்க மின்சார ஆய்வுத் துறைக்கூடம் [Electric Power Research Institute] விவசாயிகள் 50 மில்லியன் ஏக்கர் நிலத்தில் பயிர்வள எருக்களை விளைவித்து, 5 குவாடிரில்லியன் Btu [Quadrillion] மின்சக்தி உண்டாக்க முடிந்தால், நிலத்தின் பொது வருமானம் 12 பில்லியன் டாலராக ஆண்டுக்கு உயர்கிறது என்று மதிப்பிட்டுக் கட்டுகிறது! அமெரிக்க மாநில மின்சார வாரியங்கள் கடந்த பத்தாண்டுகளில் கட்டிய உயிர்வள எரு நிலையங்கள் இப்போது 9000 MW இயக்கி வருகின்றன. கழிவு மரங்கள், சுள்ளிகள், மரப் பட்டைகள் ஆகியவற்றை எரித்து, ஆஸ்டிரியா 1250 MW ஆற்றல் கொண்ட கனல்சக்தி நிலையங்களை இயக்கி, இல்லங்களுக்கு வெப்பசக்தியை விற்று வருகிறது.

இந்தியாவில் எவ்விதம் உயிர்வள எருக்கள் பயனளிக்கின்றன ?

வேனிற்தள நாடான பாரதத்தில் உயிர்வளப் பயிர்வள எருக்களின் எரிசக்தி எதிர்பார்ப்புத் தகுதி ஆற்றல் [Potential Biomass Power] 16,000 MW. அதில் இந்தியா தற்போது உற்பத்தி செய்து வருவது 630 MW [2004 ஜூன் மதிப்பீடு (4%)]. அகில அரங்கில் நான்காவது இடத்தைப் பெற்றிருக்கும் பாரதம், இன்னும் பேரளவு (96%) உயிர்வள எரிசக்தித் தகுதி உற்பத்திக் கைவசம் இருப்பினும், அந்த தொழிற்துறையில் பெரும் பங்கேற்காமல் ஊர்ந்து கொண்டுதான் செல்கிறது! ஆக்ஸிஜன் அற்ற கொப்பரைகளில் [Boiler Vessel] பயிர்வள எருக்களைச் சூடாக்கி உயிரக வாயுவாக மாற்றி [Biomass Gasification to Biogas] மின்சக்தி உற்பத்தி அல்லது கனல்சக்தி உற்பத்தி, உயிரக வாயுவைப் பயன்படுத்தி உணவு சமைப்பு போன்ற பணிகளுக்கு உயிர்வள எருக்களை எளிய தொழில் நுணுக்கங்களில் கையாள முடியும்.

கர்நாடகாவில் நிறுவப்பட்ட 4.5 MW உயிர்வள எருமின் நிலையம் நாளொன்றுக்கு 150 டன் பயிர்வளச் சக்கையை எரிக்க நேரிடும் என்று அறியப்படுகிறது. அந்த நிலையத்தில் பயன்பட்டவை: கரும்புச் சக்கை, நெல் உமி, சுள்ளி விறகு, மர யந்திரக் கழிவுகள், யூகலிப்டஸ் மரக்கிளை போன்ற தாவரக் கழிவுகள். 1 MW தாவரக் கழிவு எரு நிலையத்தைக் கட்டி முடிக்க சுமார் 3.5-4.0 கோடி ரூபாய் தேவைப் படுகிறது. தாவரக் கழிவு வாயுவாக்கிகள் இந்தியாவில் தயாரிக்கப் படுகின்றன. மின்சக்தி உற்பத்திக்கு அமைக்கப்படும் நிலையங்கள் 20 kw முதல் 500 kw வரை ஆற்றல் தகுதி கொண்டவை.

உயிர்வள எருக்களைப் பயன்படுத்தி 1 MW உயிரக வாயு உற்பத்தி செய்யும் தொழில் நிலையத்தைக் [Biomass Gasifier Plant] கட்டி முடிக்க 2.5- 3.0 கோடி ரூபாய் செலவாகும் என்று மதிப்பிடப் படுகிறது. அந்த நிலையம் 3 அல்லது 4 ஆண்டுகளில் நிதிவிதைப்பை மீட்டுத் தருமென்று எதிர்பார்க்கலாம். பாரதத்தின் மிகப் பெரும் 1 MW ஆற்றல் கொண்ட தாவரக் கழிவு வாயுவாக்கி [Gasifier], தற்போது சம்பிரதாய சூலை ஆயிலைப் [Furnace Oil] பயன்படுத்த ஆரம்பித் துள்ளது! கனல்சக்தி வாயுவாக்கிகள் [Thermal Gasifiers] இந்தியாவில் இரசானக் கூடங்கள், ஓடு உற்பத்திக் கூடங்கள், செங்கற் சூலைகள், சுண்ணாம்புச் சூலைகள், இரும்பு எஃகுத் தொழிற்சாலைகள் போன்ற தொழிற்கூடங்களுக்குப் பயன் படுகின்றன. தாவரச் சக்கையைக் கொண்டு, ஆண்டுக்கு 5000 மணி நேரம் 1 MW மின்சக்தி செய்யும் நிலையம் ஒன்றுக்குத் தேவையான காய்விறகு [Firewood] 6000 டன். அதாவது 1 kwh ஆற்றலுக்கு 1.3 kg காய்விறகு தேவை. 300 kw மின்சார ஆற்றல் உற்பத்தி செய்ய சுமார் 100 மெட்டிரிக் டன் விலங்கினச் சாணம் தேவைப்படும் என்று மதிப்பிடப் படுகிறது!

இந்தியாவில் 200 kw ஆற்றல் கொண்ட தாவரச் சக்கை வாயுவாக்கி ஒன்று பொட்டாஸியம் குளோரேட் உற்பத்தித் தொழிற்சாலையில் நிறுவகம் ஆனது. அதனால் உற்பத்தியான மின்சாரம் மின்பகுப்பு முறையில் [Electrolysis] பொட்டாஸியம் குளோரேட்டைப் பிரித்தெடுக்கப் பயன்பட்டது. மின்சார வாரியம் யூனிட் 4.5 ரூபாய் விலை நிர்ணயம் செய்து விற்ற போது, தாவரச் சக்கை எரிசக்தி நிலையத்தின் மின்சாரம் யூனிட் 3.0 ரூபாய் மதிப்பு பெற்றது! அந்தத் இரசாயனத் தொழிற்கூடத்தின் மொத்த நிதிவிதைப்பு [Investment] 61 லட்ச ரூபாய். தொழிற்சாலை தனக்கு வேண்டிய மின்சாரத்தைத் தானே உற்பத்தி செய்து கொண்டதால், ஆண்டுக்கு நிதி மிச்சம் மட்டும் 17 லட்ச ரூபாய் என்று எதிர்பார்க்கப் பட்டது!

கரும்புச் சக்கை எதிர்கால எரிசக்தி

தற்போது உலக நாடுகள் கரும்புச் சக்கையை மட்டும் பயன்படுத்தி 50,000 MW ஆற்றல் எரிசக்தி உற்பத்தி செய்து வருகின்றன! கரும்பு வேளாண்மையில் ஈடுபட்ட 80 உலக நாடுகளில் கரும்புச் சக்கை எரித்து உற்பத்தி செய்யும் தகுதி ஆண்டுக்கு 2800 TWh [Tera Watt hours (1,000,000 MWh)] ஆற்றல் என்று எதிர்பார்க்கப் படுகிறது! மற்ற உயிர்வள எருக்களுடன், கரும்புச் சக்கை எரிசக்தியையும் உடன் சேர்த்தால் தற்போது 500 TWh ஆண்டுக்கு மிஞ்சியதாகக் கிடைக்கும் என்று எரிசக்தி ஆய்வாளர் கூறுகிறார்கள். உலகின் மூன்றில் ஒரு பகுதி உயிர்வளக் கழிவுகள் பயன்படுத்தப் பட்டுப் புதிய பொறிநுணுக்க முறையில் மின்சக்தி உற்பத்தி செய்யப்பட்டால், ஆண்டுக்கு 10,000 TWh யூனிட்டுகள், அதாவது 10% ஆற்றல் உலகத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும்! இந்தியாவில் கரும்புச் சக்கையை எரித்து மின்சக்தி ஆக்கும் தகுதி 2030 ஆம் ஆண்டில் 550 TWh யூனிட்டுகளாக விரியும் என்று எதிர்பார்க்கப் படுகிறது!

தகவல்கள்:

1. Encyclopaedia of Britainica: Anatomy of the Biosphere [1978]

2. The World Book Encyclopedia of Science [1989]

3. Utilization of Biomass as the Energy in the World

4. Transitioning to A Renewable Energy Future By Donald Aitken [November 2003]

5. 1998 Fuel Cell Seminar – Report By Stephan G. Chalk US Dept of Energy & S.R. Venkateswaran Energetics Inc. Columbia, MD

6. Biological Production of Hydrogen Fuel By David Freeman CEO, California Power Authority [Oct 24, 2003]

7. Hydrogen: The Next Generation -Hydrogen Production from Biomass & Organic Waste By: Jessica Gorman Science News [Oct 12, 2002]

8. Confederation of Indian Industry, CII Sohrabji Godrej GBC Publication [June 2004]

9. High-Rate Biogas Digester in International Agri-Index 2001 Trade Fair at Coimbatore Aug 2001]

10 Biogas By Waste Digestion By: George Silva

****

jayabar@bmts.com [S. Jayabarathan]

Series Navigation