नॉर्वे की एक प्रयोगशाला में, वैज्ञानिकों ने कुछ ऐसा हासिल किया है जो विज्ञान कथा जैसा लगता है: औद्योगिक अपशिष्ट गैसों को स्वच्छ, उपयोग योग्य ईंधन में बदलना। नॉर्वेजियन इंस्टीट्यूट ऑफ बायोइकोनॉमी रिसर्च (NIBIO) के शोधकर्ताओं ने एक रिएक्टर में विशेष बैक्टीरिया जोड़े और देखा कि कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन 96 प्रतिशत से अधिक शुद्धता के साथ लगभग शुद्ध मीथेन में बदल गए। जैविक रूप से उत्पादित इस मीथेन का उपयोग मौजूदा प्राकृतिक गैस प्रणालियों, अधिशेष नवीकरणीय बिजली का भंडारण और जीवाश्म ईंधन की जगह लेने में किया जा सकता है। प्रयोग दर्शाता है कि कैसे जीवित जीव, इंजीनियर वातावरण में सावधानी से निर्देशित होकर, मानवता की सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक को हल करने में मदद कर सकते हैं: प्रदूषण को ऊर्जा में परिवर्तित करना।
सफलता के पीछे बैक्टीरिया
इस सफलता के पीछे का रहस्य एक विशेष प्रकार का सूक्ष्म जीव है जिसे हाइड्रोजेनोट्रोफिक मिथेनोजेन्स कहा जाता है। नग्न आंखों के लिए अदृश्य इन छोटे जीवों में एक उल्लेखनीय क्षमता है: वे हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड, दो सामान्य गैसें ले सकते हैं, और उन्हें मीथेन, एक उपयोगी ईंधन में बदल सकते हैं। रिएक्टर के अंदर, बैक्टीरिया प्लास्टिक की सतहों पर पतली परतों में उगते हैं जिन्हें बायोफिल्म कहा जाता है, जिससे एक कसकर बुना हुआ समुदाय बनता है जो कुशलता से एक साथ काम करता है, लगभग एक लघु कारखाने की तरह, लगातार मीथेन का उत्पादन करता है।परियोजना के प्रमुख वैज्ञानिक डॉ लू फेंग ने बताया कि इन रोगाणुओं को सावधानीपूर्वक रिएक्टर में पेश करके, टीम रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सही दिशा में निर्देशित करने में सक्षम थी। इसका मतलब यह हुआ कि वे कठोर रसायनों, उच्च तापमान या अत्यधिक दबाव की आवश्यकता के बिना अत्यधिक उच्च शुद्धता पर मीथेन का उत्पादन कर सकते हैं। अनिवार्य रूप से, बैक्टीरिया सारी मेहनत स्वाभाविक रूप से करते हैं, अपशिष्ट गैसों को इस तरह से ऊर्जा में बदलते हैं जो पारंपरिक औद्योगिक तरीकों की तुलना में कहीं अधिक स्वच्छ और अधिक ऊर्जा-कुशल है।
रिएक्टर के अंदर: अपशिष्ट गैस को परिवर्तित करना स्वच्छ ईंधन
रिएक्टर सेटअप को गैसों और रोगाणुओं के बीच संपर्क को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। जैसे ही गैस स्तंभ के माध्यम से ऊपर उठी, तरल की एक पतली फिल्म लगातार घूमती रही, जो बायोफिल्म समुदायों को हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड प्रदान करती रही। इन रोगाणुओं ने उच्च दबाव, अत्यधिक गर्मी या रासायनिक उत्प्रेरक की आवश्यकता के बिना गैसों को मीथेन में परिवर्तित कर दिया।ट्रिकल-बेड डिज़ाइन ने सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक पर काबू पाने में भी मदद की: पानी में हाइड्रोजन की खराब घुलनशीलता। निरंतर गति और सतह संपर्क बनाए रखते हुए, सिस्टम ने सुनिश्चित किया कि रोगाणुओं को अभिकारकों की निरंतर आपूर्ति हो। इस दक्षता ने टीम को पाइपलाइन-ग्रेड मीथेन प्राप्त करने की अनुमति दी, एक ऐसा स्तर जिसके लिए आमतौर पर जटिल रासायनिक प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
बेहतर माइक्रोबियल टीमवर्क
यादृच्छिक जीवाणु वृद्धि के विपरीत, रिएक्टर के अंदर बायोफिल्म समुदाय संरचित और स्थिर था। रोगाणुओं ने एक-दूसरे का समर्थन किया, पोषक तत्वों को साझा किया और पर्यावरणीय तनाव से एक-दूसरे की रक्षा की। जब हाइड्रोजन प्रचुर मात्रा में था, तो मीथेन उत्पादक प्रजातियां प्रतिक्रिया पर हावी हो गईं, जबकि सहायक बैक्टीरिया ने पोषक तत्वों को पुनर्चक्रित करके और पीएच स्तर को स्थिर करके संतुलन बनाए रखा।इस सहयोग ने सिस्टम को लचीलापन प्रदान किया, जिससे यह रुकने के बाद पुनः आरंभ करने और परिवर्तनीय गैस प्रवाह के तहत भी उत्पादन बनाए रखने में सक्षम हो गया। रोगाणुओं ने अनिवार्य रूप से रिएक्टर को एक जीवित, स्व-विनियमन ऊर्जा कारखाने में बदल दिया।
स्वच्छ ईंधन का भविष्य
इस सफलता के निहितार्थ व्यापक हैं। इस तरह के रिएक्टरों को CO₂ उत्सर्जन को पकड़ने और स्वच्छ मीथेन ईंधन में परिवर्तित करने के लिए सीमेंट संयंत्रों, अपशिष्ट जल उपचार सुविधाओं, या बायोगैस स्टेशनों पर तैनात किया जा सकता है। यह प्रक्रिया मध्यम तापमान और परिवेश के दबाव पर संचालित होती है, जिससे ऊर्जा लागत कम और दक्षता अधिक रहती है।जबकि स्केलिंग एक चुनौती बनी हुई है, बायोरिसोर्स टेक्नोलॉजी में प्रकाशित अध्ययन दर्शाता है कि बैक्टीरिया प्रदूषण को शक्ति में बदल सकते हैं। निरंतर नवाचार के साथ, यह दृष्टिकोण नवीकरणीय ऊर्जा और औद्योगिक रीसाइक्लिंग को पाट सकता है, मानवता की सबसे बड़ी समस्याओं में से एक, कार्बन उत्सर्जन को एक स्थायी ऊर्जा समाधान में बदल सकता है।
