Life Cycle Assessment of Coconut Residue Valorization via Pyrolysis

हर दिन, दुनिया भारी मात्रा में कचरा उत्पन्न करती है, फल के छिलकों से लेकर मेवों के छिलकों तक, जिसका अधिकांश हिस्सा लैंडफिल नामक बड़े गड्ढों में दफन हो जाता है। हालांकि कचरे को दफनाना एक सामान्य अभ्यास है, लेकिन यह एक धीमी गति वाली समस्या पैदा करता है: जैसे-जैसे जैविक पदार्थ बिना हवा के भूमिगत विघटित होता है, यह मीथेन छोड़ता है, जो एक ऐसी गैस है जो कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में वायुमंडल में गर्मी को कहीं अधिक प्रभावी ढंग से रोकती है। साथ ही, मानवता अपने जीवन को चलाने के लिए तेल और कोयले जैसे जीवाश्म ईंधन पर बहुत अधिक निर्भर रहना जारी रखे हुए है, एक ऐसी आदत जो जलवायु परिवर्तन को प्रेरित करती है और सीमित संसाधनों को समाप्त करती है। वैज्ञानिक इस कचरे को उपयोगी चीज़ों में बदलने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं, जिसे चक्रीय अर्थव्यवस्था (सर्कुलर इकोनॉमी) कहा जाता है, जहाँ सामग्रियों को फेंकने के बजाय उपयोग में रखा जाता है। एक आशाजनक विधि में ऑक्सीजन के बिना एक सीलबंद कंटेनर में वनस्पति-आधारित कचरे को गर्म करना शामिल है, एक ऐसी प्रक्रिया जो सामग्री को ईंधन और ठोस कार्बन में तोड़ देती है। यह समझने के लिए कि क्या यह दृष्टिकोण वास्तव में केवल कचरे को दफनाने की तुलना में ग्रह के लिए बेहतर है, शोधकर्ताओं को उत्पाद के पूरे जीवन चक्र को देखना होगा, पौधे के उगने के क्षण से लेकर उसके अवशेषों के अंतिम निपटान तक, जिसमें पानी की हर बूंद, उर्वरक के हर ग्राम और परिवहन के हर मील को प्राप्त लाभों के विरुद्ध तौला जाता है।

नारियल के ताड़ (कोकोनट पाम) पर केंद्रित एक अध्ययन में, ब्राजील के शोधकर्ताओं ने नारियल के छिलकों को पायरोलिसिस (pyrolysis) नामक हीटिंग प्रक्रिया के माध्यम से उपयोगी सामग्रियों में बदलने के पर्यावरणीय प्रभाव की जांच की, जबकि इसकी तुलना लैंडफिल में भेजने के मानक तरीके से की गई। फेडरल फ्लुमिनेंस यूनिवर्सिटी में काम करने वाली टीम ने हरे नारियल के खोल इकट्ठा करना शुरू किया, जो फल के वजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होते हैं और अक्सर पानी पीने के बाद फेंक दिए जाते हैं। उन्होंने इन खोलों को कुचला और धूप में प्राकृतिक रूप से सूखने के लिए छोड़ा, फिर प्रयोगशाला के भट्टी में 400 से 600 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर छोटे नमूनों को गर्म किया। इस प्रक्रिया ने खोलों को तीन अलग-अलग उत्पादों में तोड़ दिया: बायोचार नामक एक ठोस चारकोल जैसा पदार्थ, बायो-ऑयल नामक एक तरल ईंधन, और एक गैस जिसका उपयोग ऊर्जा के लिए किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक पर्यावरणीय लागत और लाभ को ट्रैक करने के लिए 'लाइफ साइकिल असेसमेंट' (जीवन चक्र मूल्यांकन) नामक एक विस्तृत लेखांकन पद्धति का उपयोग किया। उन्होंने इसकी सीधे तौर पर उस परिदृश्य से तुलना की जहाँ समान मात्रा में नारियल के कचरे को बस लैंडफिल में दफना दिया जाता, जहाँ यह विघटित होकर गैस छोड़ता है, जिसमें से कुछ को ईंधन बनाने के लिए पकड़ा जाता है, लेकिन बहुत सा हिस्सा हवा में निकल जाता है।

अध्ययन में पाया गया कि नारियल के कचरे को गर्म करना उसे दफनाने की तुलना में पर्यावरण के लिए काफी बेहतर था। उपचारित किए गए प्रत्येक 100 ग्राम नारियल के खोल के लिए, पायरोलिसिस प्रक्रिया ने 0.081 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड समकक्ष (जो ग्रीनहाउस गैसों का एक मानक माप है) के उत्सर्जन को रोका और 2.02 मेगाजूल गैर-नवीकरणीय ऊर्जा बचाई। यह सकारात्मक परिणाम काफी हद तक इसलिए था क्योंकि उत्पादित ठोस चारकोल वाणिज्यिक सक्रिय कार्बन (एक्टिवेटेड कार्बन) को बदल सकता है, जो आमतौर पर जीवाश्म ईंधन से बनाया जाने वाला पदार्थ है, जबकि गैस और तेल डीजल और प्राकृतिक गैस का विकल्प बन सकते हैं। इन विकल्पों को बनाकर, इस प्रक्रिया ने प्रभावी रूप से उस पर्यावरणीय नुकसान को मिटा दिया जो उन पारंपरिक उत्पादों को बनाने से हुआ होता। इसके विपरीत, लैंडफिल परिदृश्य में, गैस को ऊर्जा के लिए पकड़ने के प्रयासों के बावजूद, सभी दिशाओं में उच्च पर्यावरणीय बोझ देखा गया। लैंडफिल ने मीथेन छोड़ी, जो एक शक्तिशाली ऊष्मा-रोकने वाली गैस है, और इसे संचालित करने के लिए भारी मशीनरी और डीजल ईंधन की आवश्यकता थी, वह भी बिना समान स्तर की उपयोगी प्रतिस्थापन सामग्रियां उत्पन्न किए।

दिलचस्प बात यह है कि सबसे बड़ी पर्यावरणीय लागत हीटिंग प्रक्रिया या लैंडफिल संचालन से नहीं आई, बल्कि कचरा बनने से पहले खेती के चरण से आई। शोधकर्ताओं ने पाया कि नारियल उगाने के लिए उर्वरकों और कीटनाशकों के उपयोग के साथ-साथ पेड़ों को सहारा देने के लिए उपयोग किए जाने वाले लकड़ी के खंभों के उपचार ने, पानी और मिट्टी के लिए विषाक्तता जैसे अधिकांश नकारात्मक प्रभावों के लिए उत्तरदायित्व लिया। यह सुझाव देता है कि हालांकि पायरोलिसिस कचरे को संभालने का एक बेहतर तरीका है, लेकिन समग्र पर्यावरणीय पदचिह्न (फुटप्रिंट) को और भी कम किया जा सकता है यदि खेती के तरीकों में सुधार किया जाए। अध्ययन में हीटिंग से पहले नारियल के खोल को सुखाने के विभिन्न तरीकों का भी परीक्षण किया गया। उन्होंने पाया कि खोलों को सुखाने के लिए इलेक्ट्रिक ओवन का उपयोग करने में इतनी अधिक बिजली खर्च हुई कि इसने पूरी प्रक्रिया को बहुत अधिक प्रदूषित बना दिया, जबकि उन्हें धूप में सुखाने से पर्यावरणीय लाभ ऊंचे रहे। यह इस बात पर प्रकाश डालता है कि सरल, कम ऊर्जा वाले कदम अक्सर सबसे टिकाऊ विकल्प होते हैं।

शोधकर्ताओं ने यह भी पता लगाया कि क्या लैंडफिल से अधिक गैस को पकड़कर उस विकल्प को प्रतिस्पर्धी बनाया जा सकता है। उन्होंने एक ऐसे परिदृश्य का अनुकरण किया जहाँ विघटित होने वाले कचरे से निकलने वाली सारी गैस को, न कि केवल आधी को, एकत्र करके ईंधन में बदल दिया जाता है। अधिकतम प्रयास के बावजूद, लैंडफिल पायरोलिसिस के पर्यावरणीय प्रदर्शन का मुकाबला नहीं कर सका। उस सारी गैस को पकड़ने और संसाधित करने के लिए आवश्यक अतिरिक्त उपकरण नई ऊर्जा मांगों और उत्सर्जन को पेश करते हैं जो गैस को बाहर निकलने से रोकने के लाभों को रद्द कर देते हैं। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि नारियल के छिलकों के लिए, उन्हें गर्म करके ईंधन और सामग्री में बदलना, उन्हें दफनाने की तुलना में अधिक टिकाऊ मार्ग है। यह ग्रीनहाउस गैसों को कम करने, जीवाश्म संसाधनों को बचाने और एक ऐसी प्रणाली का समर्थन करने का एक तरीका प्रदान करता है जहाँ कचरा एक संसाधन बन जाता है, बशर्ते कि कचरा उत्पादन से पहले की कृषि पद्धतियों को भी सावधानी से प्रबंधित किया जाए।