IIT ગુવાહાટીના સંશોધકોએ એક નવી બે-તબક્કાની કલ્ટિવેશન પ્રક્રિયા વિકસાવી છે, જે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) ના કેપ્ચર અને માઇક્રોએલ્ગલ બાયોમાસ (microalgal biomass) ના ઉત્પાદનમાં **25%** થી વધુનો વધારો કરે છે. આ શોધ રિન્યુએબલ બાયોડીઝલ (biodiesel) ઉત્પાદનના ખર્ચમાં ઘટાડો લાવશે અને ઔદ્યોગિક કાર્બન ઉત્સર્જનના ઉપયોગ માટે એક માર્ગ ખોલશે.
IIT ગુવાહાટી દ્વારા નવી શોધ
ભારતીય ટેકનોલોજી સંસ્થાન (IIT) ગુવાહાટીના સંશોધકોએ માઇક્રોએલ્ગી (microalgae) માટે નવી બે-તબક્કાની કલ્ટિવેશન પદ્ધતિ દ્વારા બાયોએનર્જી (bioenergy) સંશોધનમાં એક મોટી સફળતા મેળવી છે. આ પ્રક્રિયા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) કેપ્ચર (capture) કરવાની ક્ષમતા વધારે છે અને તેમાંથી બાયોડીઝલ (biodiesel) જેવા રિન્યુએબલ ફ્યુઅલ (renewable fuel) બનાવવા માટે ઉપયોગી માઇક્રોએલ્ગલ બાયોમાસ (microalgal biomass) નું ઉત્પાદન પણ વધારે છે.
CO2 કેપ્ચર અને બાયોમાસ ઉત્પાદનમાં વધારો
માઇક્રોએલ્ગીનો ઉપયોગ કરીને CO2 કેપ્ચર કરવામાં મુખ્ય પડકાર સતત વૃદ્ધિ અને ઉચ્ચ CO2 સાંદ્રતા વચ્ચે સંતુલન જાળવવાનો રહ્યો છે. ઉચ્ચ CO2 સાંદ્રતા શરૂઆતમાં વૃદ્ધિને ઉત્તેજીત કરી શકે છે, પરંતુ સમય જતાં એસિડિફિકેશન (acidification) અને પોષક તત્વોની ઉણપ તરફ દોરી જાય છે, જે શેવાળના વિકાસને ધીમો પાડે છે. આ સમસ્યાને હલ કરવા માટે, પ્રોફેસર કૌસ્તુભ મોહંતી (Professor Kaustubha Mohanty) અને રિસર્ચ સ્કોલર દીપેશ સિંહ ચૌહાણ (Deepesh Singh Chauhan) ની ટીમે બે-તબક્કાની વ્યૂહરચના વિકસાવી.
પ્રથમ તબક્કામાં, ટીમે ઝડપી પ્રારંભિક વૃદ્ધિ માટે 15% CO2 સાંદ્રતા હેઠળ માઇક્રોએલ્ગીની ખેતી કરી. બીજા તબક્કામાં, CO2 સાંદ્રતા ઘટાડીને 5% કરવામાં આવી અને કેલ્શિયમ (calcium) અને ફોસ્ફરસ (phosphorus) જેવા ચોક્કસ પોષક તત્વો ઉમેરવામાં આવ્યા. આ ફેરફારને કારણે pH સ્તર સ્થિર થયું અને પ્રકાશસંશ્લેષણ (photosynthesis) ચાલુ રહ્યું. 'રિન્યુએબલ એનર્જી' (Renewable Energy) જર્નલમાં પ્રકાશિત થયેલા પરિણામો દર્શાવે છે કે પરંપરાગત પદ્ધતિઓની સરખામણીમાં બાયોમાસ ઉત્પાદનમાં 25.7%, CO2 ફિક્સેશનમાં 35.4% અને લિપિડ ઉત્પાદકતામાં 1.86 ગણો વધારો થયો છે.
બાયોમાસ હાર્વેસ્ટિંગમાં કાર્યક્ષમતા
બાયોએનર્જી ક્ષેત્રમાં એક મોટી સમસ્યા એ છે કે માઇક્રોએલ્ગલ બાયોમાસને વૃદ્ધિ માધ્યમમાંથી કાઢવા અને અલગ કરવા માટે ઊર્જાનો ઊંચો ખર્ચ થાય છે. IIT ગુવાહાટીની આ પ્રક્રિયામાં માઇક્રોએલ્ગલ કોષોના સ્વ-ફ્લોક્યુલેશન (self-flocculation) ને પ્રોત્સાહન આપવા માટે કેલ્શિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આનાથી કોષો એકસાથે ભેગા થઈને કોમ્પેક્ટ ફ્લોક્સ (compact flocks) બનાવે છે, જે 98.46% ની બાયોમાસ રિકવરી કાર્યક્ષમતા (biomass recovery efficiency) પ્રદાન કરે છે. આ હાર્વેસ્ટિંગ ઊર્જામાં ઘટાડો માઇક્રોએલ્ગલ બાયોરિફાઇનરીઝ (microalgal biorefineries) ને આર્થિક રીતે વધુ સક્ષમ બનાવવા માટે એક નિર્ણાયક પગલું છે.
ભવિષ્યની સંભાવનાઓ અને પડકારો
આ સંશોધન ડીકાર્બોનાઇઝેશન (decarbonization) અને રિન્યુએબલ એનર્જી (renewable energy) તરફના વૈશ્વિક પ્રયાસો માટે મહત્વપૂર્ણ છે. ઉદ્યોગો જે તેમના કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટ (carbon footprint) ઘટાડવા માંગે છે તેઓ કાર્બન કેપ્ચર અને ઉપયોગ (carbon capture and utilization) ટેકનોલોજીમાં રસ દાખવી રહ્યા છે. ઔદ્યોગિક ફ્લૂ ગેસ (industrial flue gas) નો CO2 સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ કરીને, આ ટેકનોલોજી વેસ્ટ ગેસને ઉપયોગી બાયોએનર્જી ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતરિત કરવાનું લક્ષ્ય ધરાવે છે.
જોકે, એ નોંધવું અગત્યનું છે કે આ એક શૈક્ષણિક સફળતા છે. લેબોરેટરી સ્તરે પરિણામો સકારાત્મક હોવા છતાં, આ ટેકનોલોજીને ઔદ્યોગિક સ્તરે લઈ જવાના ઘણા પડકારો છે, જેમાં મોટા પાયે ફોટોબાયોરિએક્ટર (photobioreactors) માટે ઊંચા મૂડી ખર્ચ, અનિયંત્રિત વાતાવરણમાં સતત ઉત્પાદન જાળવવાની ક્ષમતા અને પરંપરાગત અશ્મિભૂત ઇંધણ (fossil fuels) સામે જૈવ-આધારિત ઇંધણની આર્થિક સ્પર્ધાત્મકતાનો સમાવેશ થાય છે. આ ટેકનોલોજી માટેનું મુખ્ય નિરીક્ષણ ભવિષ્યના પાઇલટ પ્રોજેક્ટ્સ (pilot projects) હશે જે નિયંત્રિત પ્રયોગશાળા સેટિંગની બહાર આ કાર્યક્ષમતાને પુનરાવર્તિત કરવાનો પ્રયાસ કરશે.