केवल 4 ब्राजीलियाई और दो अमेरिकी वैज्ञानिकों द्वारा मुद्रित एक वैज्ञानिक लेख, जब शराब बनाने वाले के खर्च किए गए अनाज (जौ बैगास) को प्राप्त किया जाता है, जो बीयर व्यापार द्वारा उत्पादित एक भरपूर अपशिष्ट है, को वर्तमान प्रक्रिया अवायवीय पाचन से पहले अल्ट्रासाउंड के साथ नियंत्रित किया जाता है, तो प्राप्त विद्युत और तापीय ऊर्जा में सकारात्मक पहलुओं का अध्ययन करता है। प्राकृतिक पदार्थ की खपत और मीथेन के निर्माण को शामिल करने का एक सूक्ष्मजीवविज्ञानी पाठ्यक्रम।
56% मीथेन के साथ पूर्व-उपचार से उत्पन्न बायोगैस, अल्ट्रासाउंड के उपयोग के बिना प्राप्त अनुपात से 27% अधिक। मीथेन में शुद्धिकरण के बाद, बायोगैस को सामान्य जीवाश्म ईंधन की तुलना में बहुत कम कार्बन पदचिह्न के साथ ऑटोमोबाइल गैसोलीन के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, cogenerators में, विद्युत ऊर्जा और गर्मी प्रदान करने के लिए शराब की भठ्ठी द्वारा मीथेन को जला दिया जा सकता है। अंतिम अपशिष्ट का उपयोग खनिज उर्वरक के स्थान पर जैव उर्वरक के रूप में किया जा सकता है। कार्यप्रणाली को लेख के भीतर विस्तार से वर्णित किया गया है, जो के भीतर मुद्रित है जर्नल ऑफ़ क्लीनर मैन्युफैक्चरिंग.
का प्रगतिशील पाठ्यक्रम कैंपिनास के फैकल्टी ऑफ मील इंजीनियरिंग (FEA-UNICAMP) के स्टेट कॉलेज के भीतर बायोइंजीनियरिंग और पानी और अपशिष्ट के उपाय (बायोटार) की प्रयोगशाला पर विकसित किया गया था। विश्लेषण समूह का नेतृत्व, तानिया फोर्स्टर-कार्नेइरो, FAPESP द्वारा समर्थित एक उद्यम के लिए प्रमुख अन्वेषक है।
भोजन प्रसंस्करण कारखानों में विनियमन के अनुपालन में अपशिष्ट जल उपचार वनस्पति है, हालांकि हर समय प्राकृतिक मजबूत कचरे से निपटना नहीं है, जिसे आमतौर पर प्रबंधित या सैनिटरी लैंडफिल में भेज दिया जाता है, या पशु चारा प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। “विश्लेषण जो प्राकृतिक मजबूत कचरे को मूल्य प्रदान करता है, व्यापार और समाज के लिए समग्र रूप से महत्वपूर्ण है,” फोर्स्टर-कार्नेइरो ने कहा। “इस परीक्षण पर, विशेष रूप से, हमने अल्ट्रासाउंड के साथ कचरे का पूर्व-उपचार किया, एक प्रारंभिक तकनीक जिसे आमतौर पर केवल प्रयोगशाला में उपयोग किया जाता है और इस तरह मीथेन निर्माण का अगला चरण प्राप्त होता है। परिणाम बहुत आशावादी रहे हैं।”
पोस्टडॉक्टोरल फेलो लूज सेलीन बुलर और पीएच.डी. FAPESP से छात्रवृत्ति के प्रत्येक पुरस्कार विजेता, उम्मीदवार विलियम Sganzerla, अतिरिक्त रूप से विश्लेषण समूह के सदस्य हैं।
जैसा कि Sganzerla परिभाषित किया गया है, शराब की भठ्ठी के कचरे लिग्नोसेल्यूलोसिक (लिग्निन, सेल्युलोज और हेमिकेलुलोज शामिल हैं) हैं, और सूक्ष्मजीव जो अवायवीय पाचन में भाग लेते हैं, वे केवल कोशिका विभाजन में प्रवेश नहीं कर सकते हैं। “अवायवीय पाचन रिएक्टर को लिग्नोसेल्यूलोसिक कच्ची सामग्री के साथ खिलाने से मीथेन की निम्न श्रेणी उत्पन्न होती है, क्योंकि सूक्ष्मजीव इस बायोमास को नहीं खाते हैं, जिसे पूर्व-उपचार द्वारा क्षतिग्रस्त होने की आवश्यकता होती है।”
अध्ययन ने पूरे प्रक्रिया में ऊर्जा बहाली मार्गों का भी विश्लेषण किया, यह निष्कर्ष निकाला कि बायोगैस द्वारा उत्पादित विद्युत ऊर्जा अल्ट्रासाउंड और एनारोबिक पाचन के साथ पूर्व-उपचार के लिए आवश्यक ऊर्जा का 80% ऑफसेट करती है, जबकि अतिरिक्त से 50% अधिक थर्मल ऊर्जा अधिशेष का उत्पादन करती है। गर्मी जो बिना अल्ट्रासाउंड के प्राप्त की जा सकती है।
“एक तकनीकी समस्या स्थायी पूर्व-उपचार लागू करना है जो कम ऊर्जा की खपत करती है,” Sganzerla ने कहा। “अत्यधिक ऊर्जा खपत के साथ पूर्व-उपचार औद्योगिक पैमाने के कार्यों के लिए व्यवहार्य नहीं है। बायोगैस के दहन से उत्पन्न विद्युत ऊर्जा इस तथ्य के कारण अल्ट्रासाउंड के लिए उपयोग की जाएगी। उत्पादित गर्मी का उपयोग व्यापार में विभिन्न प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है जिनकी आवश्यकता होती है तापीय ऊर्जा. यह सब कम कार्बन उत्सर्जन के साथ भोजन निर्माण के लिए गोल आर्थिक प्रणाली के विचारों का अनुसरण करता है।”
बुलर को ध्यान में रखते हुए, पोषक तत्वों के पुनर्चक्रण और नवीकरणीय ऊर्जा से घरेलू स्तर पर ऊर्जा का उत्पादन स्थायी सुधार और खाद्य निर्माण के डीकार्बोनाइजिंग की कुंजी है।
विस्तृत गणना
Forster-Carneiro के लिए, अध्ययन में किए गए अत्यंत विस्तृत माप मुख्य कारण हैं कि लेख ने वैज्ञानिक समूह से बहुत ध्यान आकर्षित किया है। “हमने सभी इनबाउंड और आउटबाउंड प्रवाह में द्रव्यमान और ऊर्जा की स्थिरता की गणना की। हमने इस बात की गहराई से पुष्टि की है कि संसाधित किए गए प्रत्येक मीट्रिक टन जौ की खोई के लिए 0.23 मेगावाट-घंटे विद्युत ऊर्जा प्रदान करना संभव है, ”उसने कहा।
अध्ययन अतिरिक्त रूप से ग्रीनहाउस ईंधन उत्सर्जन को कम करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा से ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता प्रस्तुत करता है। 5 से अधिक वर्षों के लिए, Forster-Carneiro ने लेख के अंतिम निर्माता माइकल टिमको के साथ सहयोग किया है। टिमको मैसाचुसेट्स (यूएस) में वॉर्सेस्टर पॉलिटेक्निक इंस्टीट्यूट में प्रोफेसर हैं और इसके अलावा अपशिष्ट मूल्य निर्धारण में विशेषज्ञ हैं। “परीक्षा शानदार थी,” उसने कहा। “केवल कुछ विश्लेषण पहल मीथेन से ऊर्जा उत्पादन के लिए गणना का तत्व हैं।”
यह प्रयोग, दूसरों के बीच, FEA-UNICAMP और देशी शराब बनाने वालों के बीच अच्छे संबंधों से उत्पन्न हुआ, तकनीकी यात्राओं और मजबूत कचरे के दान में प्रतिबिंबित हुआ। इसमें शामिल शराब की भठ्ठी प्रति सप्ताह 120-250 मीट्रिक टन जौ की खोई का उत्पादन करती है। “विनिर्माण सुविधा वर्तमान में इस कचरे को रीसायकल नहीं करती है। यह केवल जानवरों के चारे में इस्तेमाल होने के लिए इसे दूर करने की पेशकश करता है, लेकिन यह निश्चित रूप से खोई से निपट सकता है और उसी समय ऊर्जा का उत्पादन कर सकता है, ”फोर्स्टर-कार्नेइरो ने कहा।
इस संदर्भ में, Sganzerla ने ब्राजील के राष्ट्रव्यापी मजबूत अपशिष्ट कवरेज के परिणामों को प्रसिद्ध किया (विधान 12,305, 2010 में अधिनियमित)। “एक समय आएगा जब सभी निर्माता अपने द्वारा उत्पादित कचरे से निपटने के लिए बाध्य होंगे,” उन्होंने कहा। “उन्हें प्राप्त करने योग्य अनुप्रयुक्त विज्ञानों का उपयोग करना चाहिए। तकनीकी रूप से बात करें तो यह पहले से ही संभव है। हम अपने अध्ययन में कई संभावनाओं को समतल करते हैं। वर्तमान में कोई भी उत्पादक इसे बड़े पैमाने पर प्राप्त नहीं करता है, हालांकि अवायवीय पाचन मौजूद है और तरल और मजबूत कचरे के लिए एक व्यवहार्य तकनीक है, मजबूत और लिग्नोसेल्यूलोसिक कचरे के लिए अतिरिक्त गहन विश्लेषण की आवश्यकता है। ”
पोषक तत्वों से भरपूर
ब्राजील दुनिया के शीर्ष 5 बीयर उत्पादकों में से एक है। 2019 में, इसने लेख के जवाब में 14 बिलियन लीटर का उत्पादन किया। 100 लीटर बीयर के निर्माण से लगभग 20 किलो जौ की खोई पैदा होती है, इसलिए ब्राज़ील में सालाना 28 लाख टन का उत्पादन होता है। 2020 में, Forster-Carneiro और उसके कर्मचारियों ने अपशिष्ट जल चिकित्सा की जरूरतों के लिए ब्रुअर्स द्वारा संचालित एनारोबिक रिएक्टरों में इस प्राकृतिक कचरे का उपयोग करके पेटेंट कराया।
फोरस्टर-कार्नेइरो, सेगेंजेला, बुलर, और सोलेंज मुसातो का एक लेख, जो डेनमार्क के जैव प्रौद्योगिकी विभाग और बायोमेडिसिन के तकनीकी कॉलेज से संबद्ध है, के भीतर छपा है। जर्नल ऑफ़ क्लीनर मैन्युफैक्चरिंग मार्च 2021 में, इकाइयों ने उर्वरक निर्माण के साथ-साथ अपशिष्ट मूल्य निर्धारण के वित्तीय लाभों का गहन मूल्यांकन किया।
“द एनोरोबिक डाइजेशन अत्यधिक प्राकृतिक बोझ के साथ अपशिष्ट का उपचार करता है, इस वजह से विटामिन का उत्पादन करता है। रिएक्टर के भीतर बचा हुआ मजबूत अंश, जिसे अक्सर बायोडाइजेस्ट कहा जाता है, मुख्य रूप से नाइट्रोजन, फास्फोरस, पोटेशियम और अन्य खनिजों से भरपूर लिग्नोसेल्यूलोसिक सामग्री से बना होता है। माल्टेड जौ खोई के मामले में, प्रोटीन के अलावा नाइट्रोजन का अत्यधिक अनुपात होता है, जिससे यह जैव उर्वरक बन जाता है जो एनपीके को बदल सकता है। [mineral fertilizer containing nitrogen, phosphorus and potassium]”सगेंज़रला ने कहा।
Forster-Carneiro और उनकी टीम जौ की खोई के हाइड्रोथर्मल प्री-ट्रीटमेंट पर भी शोध कर रही है। “हम खिलाते हैं बरबाद करना एक रिएक्टर में सही, जो निश्चित तापमान और तनाव की परिस्थितियों में बायोमास को हाइड्रोलाइज करता है [breaking down the molecules] हाइड्रोलाइज़ेट प्रदान करने के लिए [liquid] घुलनशील विटामिन के साथ। यह किण्वन प्रक्रियाओं के लिए अत्यंत उपयोगी है। फिर भी, अधिक गहन विश्लेषण की आवश्यकता है ताकि हम लिग्नोसेल्यूलोसिक कचरे के उपचार के लिए एक पर्यावरण के अनुकूल और स्थायी समाधान पर पहुंच सकें, ”सगेंजेरला ने कहा।