புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களுக்கு மாறுவதற்கான உலகளாவிய முன்முயற்சியின் ஒரு பகுதியாக, புதைபடிவ எரிபொருட்களுக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மாற்றாக உயிரி எரிபொருள் உருவாகியுள்ளது. இருப்பினும், உயிரி எரிபொருள்கள் நிகர ஆற்றல் நுகர்வு அடிப்படையில் புதைபடிவ எரிபொருட்களுக்கு உண்மையிலேயே மாற்றாக முடியுமா மற்றும் கதிரியக்க சக்தியை முழுமையாக குறைக்க முடியுமா என்பது முக்கியமான கேள்வியாக உள்ளது.
புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களுக்கு மாறுவதற்கும், புதைபடிவ எரிபொருள் பயன்பாட்டைக் குறைப்பதற்கும் உலகளாவிய முயற்சியின் ஒரு பகுதியாக, உயிரி எரிபொருள் உற்பத்தியில் அதிக கவனம் செலுத்தப்படுகிறது. இதில் உயிரி எத்தனால் (bioethanol) ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மாற்றாக வெளிப்பட்டுள்ளது.
கரும்பு, பீட்ரூட் சாறு, சோளம், அரிசி, மக்காச்சோளம் மற்றும் பிற தானியங்களிலிருந்து பயோஎத்தனாலை எளிதில் உருவாக்க முடியும். உயிரி எரிபொருளுக்கு மக்காச்சோளத்தைப் பயன்படுத்துவது இந்தியாவை உபரி உற்பத்தியாளராகவும் ஏற்றுமதியாளராகவும் இருந்து தீவன தானியங்களை இறக்குமதி செய்யும் நாடாக மாற்றியுள்ளது குறிப்பிடத்தக்கது. அதே நேரத்தில், எத்தனால் உற்பத்திக்காக மரபணு மாற்றப்பட்ட மக்காச்சோளத்தை இறக்குமதி செய்ய அனுமதிப்பது குறித்து விவாதங்கள் நடைபெற்று வருகின்றன.
ஆனால், பயோ-எத்தனால் எந்த அளவிற்கு சுத்தமான ஆற்றலுக்கு மாறுவதற்கு பங்களிக்கும்? புரிந்து கொள்வோம்.
உயிர்த்திரள் மற்றும் கார்பன் சுழற்சியில் அதன் பங்கு
சூழலைப் புரிந்து கொள்ள, ஒவ்வொரு ஆண்டும் உயிர்க்கோளத்தில் சுமார் 250 கிகாடன் (Gt) உலர் கரிமப் பொருட்கள் நகர்கின்றன, இதில் 100 கிகாடன் கார்பன் ஆகும், இது ஒளிச்சேர்க்கை, மூச்சுவிடுதல், உணவு உட்கொள்ளுதல் மற்றும் நுகர்வு போன்ற செயல்முறைகள் மூலம் நிர்வகிக்கப்படுகிறது. குறிப்பாக, இந்த கார்பனில் பெரும்பகுதி ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் பிடிக்கப்படுகிறது, இது ஒவ்வொரு ஆண்டும் உலகம் முழுவதும் சூரிய ஒளியிலிருந்து 2 × 1021 ஜூல்ஸ் ஆற்றலைப் பிடிக்கிறது. மனிதர்கள் உலகளாவிய உயிர்த்திரளில் சுமார் 0.5 சதவீதத்தை உணவுப் பயிர்களாக நிர்வகிக்கின்றனர்.
பலருக்கு, உயிர்த்திரள் (தாவரங்கள் மற்றும் விலங்கு கழிவுகள்) ஆற்றலின் முக்கிய ஆதாரமாகும். இது உலகின் மொத்த ஆற்றலில் 10%-க்கும் அதிகமாக வழங்குகிறது, பெரும்பாலும் வெப்பமாக்கலுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படும் உயிர்த்திரள் மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம். அவை:
1. வெப்பவேதியியல் (Thermochemical) - எரித்தல் அல்லது வெப்பப்படுத்துவதன் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஆற்றல்.
2. உயிர்வேதியியல் (Biochemical) - பாக்டீரியா அல்லது ஈஸ்ட் போன்ற உயிரினங்களைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்ட ஆற்றல்.
3. வேளாண் வேதியியல் (Agrochemical) - பண்ணை இரசாயனங்களிலிருந்து ஆற்றல்.
எத்தனால் என்பது உயிர்வேதியியல் எரிபொருளுக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு. இது புதைபடிவ எரிபொருட்களுக்குப் பதிலாக சுத்தமான மற்றும் நிலையான விருப்பமாக வளர்ந்து வருகிறது.
தாவரங்கள் ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் காற்றில் இருந்து கார்பனை எடுத்து, பின்னர் சுவாசம் மற்றும் சிதைவு மூலம் அதை மீண்டும் வெளியிடுவதால், உயிரி எரிபொருட்கள் கவர்ச்சிகரமானவையாக உள்ளது. எனவே, இதில் கார்பன் சுழற்சி சமநிலையில் உள்ளது.
ஆனால், புதைபடிவ எரிபொருள்கள் நிலத்தடியில் புதைக்கப்பட்ட பழைய கார்பனைச் சேர்க்கின்றன. மேலும், இது இந்த சுழற்சியின் ஒரு பகுதியாக இல்லை.
நாம் உயிரி எரிபொருட்களைப் பயன்படுத்தும்போது, சமநிலையை சீர்குலைக்காமல் இயற்கையின் வழியாக ஏற்கனவே நகரும் கார்பனில் சிலவற்றைப் பயன்படுத்துகிறோம். ஆனால் புதைபடிவ எரிபொருட்களை எரிப்பது காற்றில் கூடுதல் கார்பனைச் சேர்க்கிறது. அதிக வெப்பத்தைப் சேமிக்கிறது மற்றும் வெப்பப்படுத்துகிறது. இது இன்று வாழும் தாவரங்கள் மற்றும் விலங்குகளுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும்.
தூய்மையான எரிபொருள் மற்றும் உணவுப் பாதுகாப்பு
அமில நிலைமைகளின்கீழ் (pH 4-5) உணவை உடைக்கும் சிறிய நுண்ணுயிரிகளால் (ஈஸ்ட் போன்றவை) எத்தனால் தயாரிக்கப்படுகிறது. நுண்ணுயிரிகள் இரண்டு முக்கிய வழிகளில் ஆற்றலைப் பெறுகின்றன. அவை:
காற்றியல் சுவாசம் மற்றும் காற்றில்லா சுவாசம் ஆகும்.
காற்றியல் சுவாசத்தில், தாவரங்கள் ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் சூரிய சக்தியைப் பிடித்து குளுக்கோஸ் போன்ற சர்க்கரைகளில் சேமிக்கின்றன. நுண்ணுயிரிகள் (அல்லது உயிரினங்கள்) குளுக்கோஸை உடைக்க ஆக்ஸிஜனைப் பயன்படுத்தும்போது, ஆற்றல் மெதுவாக வெளியிடப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை கார்பன்-டை-ஆக்சைடு (CO₂) மற்றும் தண்ணீரை உருவாக்குகிறது. மேலும், குளுக்கோஸிலிருந்து வரும் கிட்டத்தட்ட அனைத்து ஆற்றலும் செல் அல்லது உடலில் பல்வேறு வேலைகளைச் செய்யப் பயன்படுகிறது.
காற்றில்லா சுவாசம் அவ்வளவு திறமையானது அல்ல. ஆனால், வேகமாக நிகழ்கிறது. இது மொத்த ஆற்றலில் ஒரு பகுதியை மட்டுமே வெளியிடுகிறது மற்றும் லாக்டிக் அமிலம் மற்றும் எத்தனால் போன்ற துணை தயாரிப்புகளை உருவாக்குகிறது. அவற்றில் நிறைய ஆற்றல் உள்ளது. உதாரணமாக, மக்கள் மிக வேகமாக ஓடும்போது போதுமான ஆக்ஸிஜன் கிடைக்காதபோது, அவர்களின் தசைகள் காற்றில்லா சுவாசத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. இது தசைகளில் லாக்டிக் அமிலத்தை உருவாக்கி தசை சோர்வை ஏற்படுத்துகிறது.
பயோஎத்தனால் (ஒரு வகை எரிபொருள்) கரும்பு, பீட்ரூட் சாறு, சோளம், அரிசி அல்லது பிற தானியங்களிலிருந்து எளிதாக தயாரிக்கப்படலாம். இந்த எரிபொருள்கள் முதல் தலைமுறை உயிரி எரிபொருள்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. சில விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொருளாதார வல்லுநர்கள் உணவுப் பயிர்களை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துவது ஏழை மக்களுக்கு, குறிப்பாக குறைந்த மற்றும் நடுத்தர வருமான நாடுகளில் உணவுப் பற்றாக்குறையை ஏற்படுத்தும் என்று வாதிடுகின்றனர்.
உலகெங்கிலும் உள்ள பலரை, குறிப்பாக பெண்கள் மற்றும் குழந்தைகளை, பசி இன்னும் பாதிக்கிறது. உதவுவதற்காக, இரண்டாம் தலைமுறை உயிரி எரிபொருள் திட்டங்கள் (second generation biofuel projects) தண்டுகள், உமி, மரம் மற்றும் பாகாஸ் போன்ற கழிவு தாவரப் பொருட்களிலிருந்து எரிபொருளை உருவாக்க முயற்சிக்கின்றன. இந்த கழிவுகளை உயிரி எரிபொருளாக மாற்றும் சர்க்கரைகளாக மாற்றலாம்.
ஆனால், ஒரு பெரிய பிரச்சனை உள்ளது. இந்தக் கடினமான தாவர இழைகளிலிருந்து சர்க்கரையை வெளியேற்றுவது கடினம். இதற்கு அமிலங்கள் அல்லது காரங்கள் போன்ற வலுவான, தீங்கு விளைவிக்கும் இரசாயனங்களைப் பயன்படுத்தி சிறப்பு சிகிச்சைகள் தேவை. இந்த இரசாயனங்கள் சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும் மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்கவை அல்ல. மேலும், கழிவுகளிலிருந்து எத்தனால் தயாரிப்பதில் மிகவும் விலையுயர்ந்த பகுதி பெரும்பாலும் இந்த முன்னெச்சரிக்கை படியாகும்.
தாவரக் கழிவுகளை எரிபொருளாக மாற்றுதல்
செல்லுலேஸ் என்பது இயற்கையில் காணப்படும் நான்கு நொதிகளின் கலவையாகும். இது செல்லுலோஸை (ஒரு தாவரப் பொருள்) குளுக்கோஸாக (ஒரு எளிய சர்க்கரை) முழுமையாக உடைக்க முடியும். ஆனால் மூன்று முக்கிய சிக்கல்கள் உள்ளன:
1. செல்லுலோஸ்கள் மெதுவாக வேலை செய்கின்றன.
2. அவை சில வெப்பநிலையில் நிலையற்றதாக மாறும்.
3. செல்லுலோஸின் அமைப்பு மாறினால் அவை நன்றாக வேலை செய்யாது.
எத்தனால் நொதித்தல் ஈஸ்ட் (ஒரு பூஞ்சை) மற்றும் பாக்டீரியா (ஈ. கோலி போன்றவை) போன்ற நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்தி சர்க்கரைகளை எத்தனால் (ஆல்கஹால்) ஆக மாற்றுகிறது. ஆனால் அதிக அளவு எத்தனால் (10%-க்கு மேல்) இந்த நுண்ணுயிரிகளைக் கொல்லும். எனவே, எரிபொருள் தர எத்தனாலை உருவாக்க, அதை சுத்திகரிக்க கூடுதல் படிகள் தேவை. மேலும், வெவ்வேறு நுண்ணுயிரிகள் வெவ்வேறு சர்க்கரைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, எனவே ஒரு வகை மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டால், சில சர்க்கரைகள் பயன்படுத்தப்படாமல் இருக்கும்.
இதைத் தீர்க்க, இணை நொதித்தல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் பொருள் அதிக சர்க்கரைகள் எத்தனாலாக மாற்றப்படுவதை உறுதிசெய்ய வெவ்வேறு நுண்ணுயிரிகளை ஒன்றாகப் பயன்படுத்துவதாகும். இது கழிவுகளைக் குறைக்க உதவுகிறது மற்றும் ஒரு வட்டப் பொருளாதாரத்தை ஆதரிக்கிறது.
எரிபொருள் தர உயிரி எத்தனால் தயாரிப்பது ஆறு முக்கிய படிகளைக் கொண்டுள்ளது:
1. உயிரித் திரவத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது (மூலப்பொருள்)
2. முன் சிகிச்சை (அதைத் தயாரித்தல்)
3. சாக்கரைசேஷன் (அதை சர்க்கரைகளாக உடைத்தல்)
4. நொதித்தல் (சர்க்கரைகளை எத்தனாலாக மாற்றுதல்)
5. வடிகட்டுதல் மற்றும் நீரிழப்பு (எத்தனாலை சுத்திகரித்தல்)
6. பயனுள்ள துணைப் பொருட்களை மீட்டெடுத்தல்
உயிரியல் பொறியியலில் புதிய தொழில்நுட்பங்கள் உயிருள்ள செல்கள் தேவையில்லாமல் நொதிகளை மட்டுமே பயன்படுத்துவதற்கான வழிகளைக் கண்டறிந்துள்ளன. மூலப்பொருட்கள் பாயும் போது நொதிகளை அசையாமல் (இடத்தில் நிலைநிறுத்த) முடியும், எனவே அவை தொடர்ந்து செயல்படுகின்றன. இது நுண்ணுயிரிகளை உயிருடன் வைத்திருக்க பயன்படுத்தப்படும் சர்க்கரைகளைச் சேமிக்கிறது.
திரவ எரிபொருளாக எத்தனால்
அசியோட்ரோபிக் எத்தனாலில் சுமார் 4.4% நீர் உள்ளது. இது -114°C மற்றும் 78°C-க்கு இடையில் திரவமாகவே இருக்கும். இது 9°C-ல் தீப்பிடித்து 423°C-ல் தானாகவே எரிகிறது. எத்தனால் திரவ எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தத் தேவையான அனைத்து குணங்களையும் கொண்டுள்ளது.
ஒரு யூனிட் திரவ எத்தனாலில் உள்ள ஆற்றல் திரவ பெட்ரோலியத்தை விடக் குறைவு (எத்தனாலுக்கு 24 GJ/m³ மற்றும் பெட்ரோலியத்திற்கு 39 GJ/m³). ஆனால் எத்தனால் நன்றாக எரிகிறது. இது அதன் குறைந்த ஆற்றலை ஈடுசெய்கிறது. எனவே, வாகனங்கள் லிட்டருக்கு கிட்டத்தட்ட அதே தூரத்தை கடக்க முடியும்.
பெட்ரோலுடன் 5% எத்தனால் கலவையை சாதாரண வாகனங்களில் இயந்திரத்தில் எந்த மாற்றங்களும் இல்லாமல் பயன்படுத்தலாம். எத்தனால் இயந்திரத் தட்டுதலையும் குறைக்கிறது, அதாவது குறைந்த அதிர்வு மற்றும் மென்மையான இயக்கத்தைக் குறிக்கிறது. 10% (E10) அல்லது 15% (E15) எத்தனால் கொண்ட பெட்ரோலை சாதாரண பெட்ரோல் எஞ்சின்களில் சிறிய மாற்றங்களுடன் பயன்படுத்தலாம், ஆனால் பொதுவாக பெரிய மாற்றங்கள் எதுவும் தேவையில்லை.
இருப்பினும், நீர் பெட்ரோலுடன் கலக்காது மற்றும் பொதுவாக வாகன எரிபொருள் தொட்டிகளின் அடிப்பகுதியில் கசடாக (அழுக்காக) தங்கிவிடுகிறது. அதிக எத்தனால் கலந்த எரிபொருள் சேர்க்கப்படும்போது, நீர் எத்தனால் பகுதியில் கரைந்து, மாற்றப்படாத இயந்திரங்களில் பயன்படுத்துவதற்கு எரிபொருளை பொருத்தமற்றதாக ஆக்குகிறது.
உலக எத்தனால் சந்தையில் இந்தியா முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது
அமெரிக்கா உலகிலேயே அதிக எத்தனாலை உற்பத்தி செய்கிறது, 2024-ஆம் ஆண்டில் 16 பில்லியன் கேலன்களுக்கு மேல் உற்பத்தி செய்கிறது. பிரேசில் இரண்டாவது பெரிய உற்பத்தியாளராக உள்ளது. அமெரிக்காவில், எத்தனால் பெரும்பாலும் சோளத்திலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. அதே நேரத்தில் பிரேசிலில் இது முக்கியமாக கரும்பிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. 2022-ஆம் ஆண்டில், இந்தியா முதல் முறையாக ஒரு பில்லியன் கேலன்களுக்கு மேல் எத்தனாலை உற்பத்தி செய்தது. இப்போது, உலகின் மொத்த எத்தனாலில் இந்தியா சுமார் 5 சதவீதத்தை உற்பத்தி செய்கிறது.
அமெரிக்காவிலிருந்து வரும் எத்தனாலைவிட பிரேசிலில் இருந்து வரும் எத்தனால் சுற்றுச்சூழலுக்கு சிறந்தது. ஏனென்றால், பிரேசில் கரும்பின் மீதமுள்ள பகுதிகளை புத்திசாலித்தனமான வழிகளில் பயன்படுத்துகிறது: பாகாஸ் எனப்படும் கழிவுகள் டிஸ்டில்லரிகளுக்கு சக்தியை உருவாக்குகின்றன, மொலாசஸ் கால்நடைகளுக்கு உணவளிக்கின்றன, கூடுதல் பாகாஸ் பலகைகள் மற்றும் கட்டுமானப் பொருட்களை தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது, மேலும் பாய்லர் சாம்பல் விவசாயத்திற்கு பாஸ்பேட்டாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அமெரிக்கா, பிரேசில், ஐரோப்பிய ஒன்றியம் மற்றும் இந்தியா அனைத்தும் 20 சதவீத எத்தனாலை திரவ எரிபொருட்களில் கலக்க விரும்புகின்றன. இந்தியாவில், சர்க்கரை ஆலைகள் மற்றும் டிஸ்டில்லரிகள் கரும்பு, கனமான பி-மொலாசஸ் மற்றும் சி-மொலாசஸ் ஆகியவற்றிலிருந்து எத்தனாலை தயாரிக்கலாம். மேலும், அரசாங்கம் இப்போது எத்தனாலுக்கு கூடுதல் தானியங்களை விற்க அனுமதிக்கிறது. இந்த நோக்கத்திற்காக இந்திய உணவுக் கழகம் 2.3 மில்லியன் டன் அரிசியை விற்க முடியும்.
உயிரி எரிபொருள் விரிவாக்கத்தின் மறைக்கப்பட்ட செலவுகள்
இருப்பினும், பெரிய கேள்வி என்னவென்றால், உயிரி எரிபொருள்கள் மொத்த ஆற்றல் பயன்பாட்டிற்கான புதைபடிவ எரிபொருட்களை மாற்ற முடியுமா மற்றும் வளிமண்டலத்தில் கூடுதல் வெப்பத்தை முழுமையாக நிறுத்த முடியுமா என்பதுதான். கரும்பிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் எத்தனால் கிரீன்ஹவுஸ் வாயு வெளியேற்றத்தைக் குறைக்க உதவுகிறது, ஆனால் பெரும்பாலான பிற உயிரி எரிபொருள்கள் இதைச் செய்வதில்லை.
மேலும், நிலம் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதை மாற்றுவது, நைட்ரஜன் உரங்களைப் பயன்படுத்துவது மற்றும் மீதமுள்ள தாவரக் கழிவுகளை சிதைப்பது நைட்ரஸ் ஆக்சைடு மற்றும் மீத்தேன் ஆகியவற்றை உருவாக்குகிறது. இந்த வாயுக்கள் கார்பன்-டை-ஆக்சைடைவிட அதிக வெப்பத்தை சிக்க வைக்கின்றன.
உயிரி எரிபொருட்களை அதிகமாகப் பயன்படுத்துவது ஏற்கனவே சிக்கல்களை ஏற்படுத்தியுள்ளது. உதாரணமாக, அமேசான் மழைக்காடுகளின் சில பகுதிகளை எரிசக்தி பயிர்களை வளர்ப்பதற்காக அழிக்கும் திட்டங்கள் உள்ளன. இது பூர்வீக மக்களை வெளியேற்றி வானிலை மற்றும் காலநிலை முறைகளை மோசமாக்கும். இது பூமியின் எதிர்காலத்திற்கு ஒரு கெட்ட செய்தியாக உள்ளது.
வணிகத்திற்காக எரிசக்தி பயிர்களை வளர்ப்பது என்பது பெரும்பாலும் ஒரு வகை பயிரை மட்டுமே பயிரிடுவதாகும். இது உள்ளூர் பல்லுயிரியலை விரைவாகக் குறைக்கிறது மற்றும் பின்னர் சரிசெய்வது கடினம். மற்றொரு பெரிய பிரச்சினை என்னவென்றால், இந்த பயிர்களுக்கு நிறைய தண்ணீர் தேவைப்படுகிறது. இது நம்மிடம் உள்ள குறைந்த அளவு புதிய நீரைப் பயன்படுத்துகிறது.