You are here

कचरा डेपोमधील कचर्‍यातून 'इंधन सेल' वापरुन वीज निर्मिती

Read time: एक मिनट
  • Photo : Vignesh Kamath & Purabi Deshpande / Research Matters
    छायाचित्र: विघ्नेश कामत, पुरबी देशपांडे

संशोधक म्हणतात की कचरा डेपोमधील कचर्‍यातून झिरपणार्‍या द्रवाचा उपयोग वीज निर्मिती करिता केल्यास प्रदूषण कमी होईल आणि वीजही निर्माण करता येईल. 

भारतातील खूपशा शहरांत कचरा व्यवस्थापन अतिशय अकार्यक्षम आहे. पेट्रोलियम इंधनांचा वापर वाढत असल्यामुळे धोकादायक वायूंचे उत्सर्जन पण वाढते आहे. ह्या दोन्ही गोष्टी आपल्या आरोग्यासाठी आणि वातावरणासाठी अतिशय अपायकारक आहेत. ह्यावर उपाय म्हणून एकीकडे आपण नागरी कचर्‍याचा योग्य विनियोग  करण्याचा प्रयत्न करीत आहोत, दुसरीकडे पेट्रोलियम पादार्थांमुळे होणार्‍या प्रदूषणावर मात करण्यासाठी सौर, वायू इ. अक्षय ऊर्जास्रोत वापरण्यास प्रोत्साहन देत आहोत. ह्या दोन्ही समस्यांसाठी एकच समाधान सापडले तर? भारतीय तंत्रज्ञान संस्था, मुंबई मधील प्राध्यापक प्रकाश घोष आणि त्यांच्या सहकार्‍यांनी केलेल्या अभ्यासात त्यांनी कचरा डेपोमधील कचरा वापरुन वीज निर्माण करणार्‍या सूक्ष्मजीवाणू इंधन सेलची (माइक्रोबियल फ्युएल सेल - एमएफसी) कार्यक्षम रचना प्रस्तावित केली आहे.

कचरा डेपोमध्ये, पावसाचे पाणी झिरपून, कचर्‍यातील आर्द्रतेमुळे किंवा भूजलाच्या गळती मुळे गडद रंगाचे द्रव निर्माण होते. कचरा डेपोमधील विषारी पदार्थांमुळे ह्या झिरपणार्‍या द्रवात मोठ्या प्रमाणात प्रदूषक असतात. द्रवावर प्रक्रिया केली नाही तर आजूबाजूचे भूजल प्रदूषित होऊ शकते. मात्र, ह्या द्रवात फक्त प्रदूषकच नाही तर अनेक प्रकारची जैव (ऑरगॅनिक) आणि निरिद्रिय (इनऑरगॅनिक) रसायने असतात ज्यांच्या विघटनातून ऊर्जा मिळू शकते. ह्याच ऊर्जेचा उपयोग एमएफसीमध्ये करण्याचा प्रस्ताव संशोधकांनी सादर केला आहे. 

ह्या अभ्यासाचे संशोधक जयेश सोनवणे म्हणतात, "सांडपाण्यावर करण्यात येणार्‍या प्रक्रियेचा खर्च कमी करणे किंवा नागरी कचर्‍यातून मूल्यवर्धित उत्पादने निर्माण करणे ह्याविषयी औद्योगिक आणि संशोधन क्षेत्रात पर्याय शोधले जात आहेत. ह्या सर्व समस्यांचे समाधान जैव इंधन सेल करू शकतात कारण ह्या सेलमध्ये जैव कचरा आणि अक्षय जैव साहित्य (बायोमास) वापरुन ऊर्जा निर्माण करता येते". एमएफसीमध्ये सूक्ष्मजीवाणुंमुळे रासायनिक अभिक्रिया होतात. कचरा डेपोमधून झिरपणार्‍या द्रवाचा ह्या अभिक्रियांसाठी साहित्य म्हणून उपयोग करता येईल का ह्याचे मूल्यांकन संशोधकांनी ह्या अभ्यासात केले आहे.

सूक्ष्मजीवाणू जैव पदार्थांचे ऑक्सिडीकरण (ऑक्सिडेशन) करतात ह्या तत्वावर सूक्ष्मजीवाणू इंधन सेल काम करतात. ह्या सेलच्या धनाग्र आणि ऋणाग्राच्या मध्ये एक पातळ पटल असते ज्यातून धन-विदल (पॉझिटिव्ह आयन) प्रवाहित होऊ शकतात. हा संपूर्ण संच एका द्रावणात बुडवला जातो. द्रावणात मोठ्या प्रमाणात सूक्ष्मजीवाणू आणि जैव संयुगे असतात. जेव्हा सूक्ष्मजीवाणू संयुगांचे विघटन करतात तेव्हा धनप्रभार आणि ऋणप्रभार असलेले कण निर्माण होतात. हे कण विरुद्ध प्रभार असलेल्या अग्रांकडे आकर्षित होतात. प्रभार असलेल्या ह्या कणांच्या प्रवाहामुळे वीज निर्माण होते.

एमएफसी प्रणाली वापरुन वीज निर्माण करण्याचे सगळ्यात महत्त्वाचे वैशिष्ठ्य म्हणजे ही एक स्वयंपूर्ण प्रक्रिया आहे. जो पर्यन्त द्रावण आणि त्यातील जैव संयुगांचा पुरवठा होत राहील तो पर्यन्त सूक्ष्मजीवाणू त्यांचे विघटन करतील आणि त्यांचे प्रजनन पण होत राहील.

ह्या अभ्यासात संशोधकांनी तीन एकसारखे सेल निर्माण केले ज्यात धनाग्रासाठी अॅक्रिलिक आणि ग्राफाइटचे पत्रक वापरले. दोन अग्रांमधील पटलासाठी लवचिक कार्बनचा कागद वापरला आणि त्यावर प्लॅटिनमचा थर असलेली कार्बनची पूड लावली. प्रत्येक सेलमध्ये ऋणाग्र विविध क्षेत्रफळ असलेले निवडले. मग ह्या सेलमध्ये अभिक्रियेसाठी साहित्य म्हणून टप्प्या टप्प्याने कचरा डेपोमधून झिरपणारे द्रव टाकले. पहिला टप्पा १७ दिवसांचा होता आणि त्या अवधीत तीनही सेलमध्ये सर्वाधिक व्होल्टेज अनुक्रमे १.२३ व्होल्ट, १.२ व्होल्ट, आणि १.२९ व्होल्ट असे मोजण्यात आले. कचरा डेपोमधून झिरपणारे द्रव वापरुन आज पर्यन्त तयार केलेल्या सर्व एमएफसीपैकी हे व्होल्टेज सर्वाधिक होते! ह्यापूर्वी केलेल्या अभ्यासांत मिळालेले सर्वाधिक व्होल्टेज ५३४ मिलीव्होल्ट होते. त्याच्या तुलनेत १.२९ व्होल्ट खूप अधिक आहे. संशोधकांच्या असे पण लक्षात आले की अग्रांचे क्षेत्र वाढवले की प्रति एकक आकारमानात असलेला ऊर्जा प्रवाह वाढतो. इतक्या प्रमाणात व्होल्टेज निर्माण का झाले ह्याचा संशोधक अधिक अभ्यास करणार आहेत.

सोनवणे अधिक माहिती देताना म्हणाले, "कार्यक्षम रचनेचे एमएफसी आणि कचरा डेपोमधून झिरपणार्‍या द्रवाचा वापर करून सर्वाधिक वीज निर्माण करायचा प्रयत्न करणे हे आमच्या अभ्यासाचे ध्येय होते. एमएफसीमध्ये अभिक्रियेसाठी अनेक प्रकारची द्रावणे आणि साहित्य वापरता येते. आमच्या अभ्यासात निर्माण झालेले व्होल्टेज हे आज पर्यन्त नोंदवलेल्या व्होल्टेजपैकी सर्वाधिक आहे."

एमएफसीमध्ये घरगुती सांडपाणी, शेतातील शेणखत, दारू कारखान्यातील सांडपाणी, औद्योगिक क्षेत्रातील सांडपाणी आणि कचरा डेपोमधून झिरपणारे पाणी, असे अनेक प्रकारचे साहित्य वापरुन वीज निर्माण करता येते. आणि म्हणून सांडपाणी प्रक्रिया, प्रदूषण नियंत्रण आणि दूरस्थ वीज स्रोत ह्या सर्व क्षेत्रात हे एमएफसी वापरल्या जाऊ शकतात. एमएफसीचे कार्य विश्वसनीय, स्वच्छ आणि कार्यक्षम असते. अग्रांसाठी वापरण्यात येणार्‍या साहित्यात नवीन नवीन शोध केले जात आहेत आणि जैव रेणूंचे विघटन करून वीज निर्माण करणार्‍या सूक्ष्मजीवाणूंच्या नवीन प्रकारांवर पण संशोधन सुरू आहे. म्हणून संशोधकांना आशा आहे की लवकरच प्रयोगशाळेच्या बाहेर व्यावसायिक पातळीवर वीज निर्मितीसाठी एमएफसी वापरण्यात येतील.

सोनवणे ह्यांच्या मते, "जगभरात भौतिक अभियांत्रिकी, विद्युत-रासायनिक शास्त्र, सूक्ष्मजैवशास्त्र आणि ऊर्जा अभियांत्रिकी क्षेत्रात एमएफसीवर मोठ्या प्रमाणात सतत संशोधन सुरू आहे. ह्या संशोधनामुळे अधिक प्रगत व सुधारित एमएफसी आपल्याला प्रत्यक्षात वापरता येतील."

कोणी विचार केला असेल की कचरा डेपोमध्ये फेकलेला कचरा हा वीज निर्मितीसाठी इतका महत्त्वाचा ठरू शकेल?