Co-processing of Poultry Biowaste in MSW-to-Energy Kilns: Technical and Financial Feasibility of Wet Flue-Gas Desulfurization Sorbent Isolation in Varanasi, India

पावर प्लांट और अपशिष्ट-से-ऊर्जा (वेस्ट-टू-एनर्जी) सुविधाओं के सामने एक निरंतर, दोहरी चुनौती होती है: उन्हें बिजली उत्पन्न करने के लिए ईंधन जलाना होता है और साथ ही वायुमंडल में निकलने से पहले उनके निकास से जहरीली सल्फर डाइऑक्साइड गैस को साफ भी करना होता है। इस गैस को साफ करने के लिए, ये सुविधाएं पारंपरिक रूप से 'वेट स्क्रबर्स' (wet scrubbers) पर निर्भर करती हैं, जो विशाल टावर होते हैं जो एसिड को सोखने के लिए पानी और कुचले हुए चूना पत्थर (लाइमस्टोन) के घोल का छिड़काव करते हैं। हालांकि, चूना पत्थर स्वयं एक समस्या है। इसे पृथ्वी से खोदकर निकाला जाना चाहिए, जो कि ओपन-पिट माइनिंग की एक विनाशकारी प्रक्रिया है, जो परिदृश्य को नुकसान पहुँचाती है, आवास नष्ट करती है और परिवहन के दौरान महत्वपूर्ण कार्बन उत्सर्जन करती है। इसी समय, भारत के तेजी से बढ़ते शहर जैविक कचरे के ढेर पैदा कर रहे हैं, जिसमें मुर्गी के अंडों के छिलकों के टन वजन शामिल है, जिन्हें आमतौर पर लैंडफिल में फेंक दिया जाता है जहाँ वे सड़ते हैं, दुर्गंध फैलाते हैं और मिट्टी को प्रदूषित करते हैं। शोधकर्ताओं ने पूछा कि क्या इन दो अलग-अलग समस्याओं को एक सरल समाधान से हल किया जा सकता है: क्या कचरे के अंडों के छिलके खनन किए गए चूना पत्थर की जगह ले सकते हैं?

NTPC लिमिटेड के वी.एस. नरसिम्हा साई सांगपु के नेतृत्व में एक शोधकर्ता ने विशेष रूप से भारत के वाराणसी जिले के लिए इस संभावना की जांच की। उन्होंने NTPC वेस्ट-टू-एनर्जी सुविधा और पास के विंध्याचल डिसल्फराइजेशन प्लांट पर ध्यान केंद्रित किया। उनका अध्ययन पुष्टि करता है कि अंडे के छिलके रासायनिक रूप से उच्च श्रेणी के चूना पत्थर के लगभग समान हैं, जो लगभग पचानवे प्रतिशत कैल्शियम कार्बोनेट से बने हैं। फिर भी, उनका सीधे उपयोग करना असंभव है क्योंकि कच्चे अंडे के छिलकों पर एक सख्त, पानी को दूर रखने वाली झिल्ली (मेम्ब्रेन) होती है। यदि उन्हें जल-आधारित स्क्रबर सिस्टम में डाला जाता है, तो यह झिल्ली छिलकों को ठीक से मिलने से रोकती है, जिससे एक गाढ़ा, चिपचिपा कीचड़ बन जाता है जो पाइपों को जाम कर देता है और पंपों को नष्ट कर देता है। शोधकर्ता ने पाया कि एक सरल थर्मल उपचार (तापीय उपचार) इस समस्या को हल कर देता है। अंडे के छिलकों को पांच सौ डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके, जैविक झिल्ली पूरी तरह से जल जाती है, जिससे पीछे एक भंगुर, पानी के प्रति आकर्षित होने वाला पाउडर बच जाता है जो मानक चूना पत्थर की तरह व्यवहार करता है।

अध्ययन इस काम को वास्तविक दुनिया के परिवेश में लागू करने के लिए एक पूर्ण, 'क्लोज्ड-लूप' प्रणाली का मानचित्र तैयार करता है। सबसे पहले, शोधकर्ता ने अनुमान लगाया कि वाराणसी जिला, जो अपनी बड़ी स्थानीय आबादी और लाखों वार्षिक पर्यटकों से संचालित है, हर दिन तीन दशमलव तीन से पांच दशमलव एक मीट्रिक टन कच्चा अंडे के छिलके का कचरा उत्पन्न करता है। यह कचरा वाणिज्यिक रसोई और सड़क विक्रेताओं से एकत्र किया जाता है। इन्हें लैंडफिल में भेजने के बजाय, छिलकों को प्लांट के रिएक्टरों में नगरपालिका के ठोस कचरे के साथ सह-भर्जन (को-रोस्टिंग) किया जाता है। यह तापन प्रक्रिया न केवल समस्याग्रस्त झिल्ली को हटाती है, बल्कि जैविक पदार्थ को भी कार्बनिक बनाता है, जिससे यह 'ग्रीन चारकोल' नामक एक ईंधन स्रोत में बदल जाता है।

शोधकर्ता ने फिर इन दो परिणामी सामग्रियों को अलग करने के लिए एक यांत्रिक प्रणाली डिजाइन की। जैसे ही गर्म मिश्रण रिएक्टर से बाहर निकलता है, यह रोलर्स और कंपन करने वाली स्क्रीन की एक श्रृंखला से गुजरता है। चूंकि भुने हुए अंडे के छिलके भंगुर हो गए हैं और चारकोल घना और सख्त बना हुआ है, इसलिए मशीनरी आसानी से छिलकों को महीन धूल में पीस सकती है जबकि चारकोल के टुकड़ों को बरकरार रख सकती है। एक अंतिम वायु-प्रवाह प्रणाली हल्के अंडे के छिलके की धूल को स्क्रबर्स के लिए संग्रह कक्ष में उड़ा देती है, जबकि भारी चारकोल को प्लांट के ईंधन साइलो की ओर भेज दिया जाता है। यह पृथक्करण महत्वपूर्ण है; यह सुनिश्चित करता है कि प्लांट को चलाने के लिए उपयोग किया जाने वाला ईंधन स्वच्छ है, जबकि धूल रासायनिक स्क्रबिंग एजेंट के रूप रूप में उपयोग के लिए पर्याप्त शुद्ध है।

जब इस भुने हुए अंडे के छिलके की धूल को वेट स्क्रबर में डाला जाता है, तो यह निकास गैस में मौजूद सल्फर डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करती है। रासायनिक प्रतिक्रिया एसिड को बेअसर कर देती है और जिप्सम नामक एक ठोस उपोत्पाद बनाती है, जो एक उच्च-शुद्धता वाली सामग्री है जिसे निर्माण और कृषि में उपयोग के लिए बेचा जा सकता है। अध्ययन की गणना करती है कि यह प्रणाली प्रतिदिन एक दशमलव आठ छह से दो दशमलव आठ आठ मीट्रिक टन सल्फर डाइऑक्साइड उत्सर्जन को पकड़ सकती है, जिससे छह मीट्रिक टन से अधिक विपणन योग्य जिप्सम का उत्पादन होता है।

वित्तीय विश्लेषण से पता चलता है कि यह न केवल एक पर्यावरणीय विचार है बल्कि एक लाभदायक व्यावसायिक मॉडल भी है। शोधकर्ता ने गणना की कि संसाधित अंडे के छिलकों का उपयोग करना खनन किए गए चूना पत्थर को खरीदने और परिवहन करने की तुलना में काफी सस्ता है, विशेष रूप से लैंडफिल से कचरे को हटाने के लिए मिलने वाली सब्सिडी और जिप्सम की बिक्री से होने वाले राजस्व को ध्यान में रखते हुए। पंद्रह वर्षों की अवधि में, परियोजना को अपने शुरुआती उपकरण लागतों की वसूली मात्र तीन वर्ष से कुछ अधिक समय में करने का अनुमान है। अध्ययन एक मजबूत निवेश रिटर्न (ROI) का संकेत देता है, और परियोजना तब भी लाभदायक बनी रहती है जब अंडे के छिलकों का संग्रह अपेक्षित दक्षता से कम हो। मॉडल दिखाता है कि यदि कम से कम उपलब्ध अंडे के छिलके के कचरे का आधा हिस्सा भी एकत्र किया जाता है, तो यह प्रणाली ईंधन की कीमतों और आपूर्ति के मुद्दों में उतार-चढ़ाव को झेल सकती है।

संख्याओं से परे, अध्ययन व्यापक पर्यावरणीय प्रभाव पर प्रकाश डालता है। अंडे के छिलकों का उपयोग करके, प्लांट हर साल एक हजार तीन सौ पचास टन प्राकृतिक चूना पत्थर के खनन की आवश्यकता को टाल देता है, जिससे स्थानीय पारिस्थितिकी तंत्र सुरक्षित रहता है और खनन एवं परिवहन से जुड़े कार्बन फुटप्रिंट में कमी आती है। यह लैंडफिल में सड़ते हुए अंडे के छिलकों से होने वाले पर्यावरणीय खतरों को भी समाप्त करता है, जैसे कि दुर्गंधयुक्त गैसों का निकलना और मिट्टी का संदूषण। शोध निष्कर्ष निकालता है कि यह दृष्टिकोण एक सामान्य अपशिष्ट उत्पाद को एक महत्वपूर्ण औद्योगिक संसाधन में बदलने के लिए एक व्यवहार्य, आर्थिक रूप से सुदृढ़ मार्ग प्रदान करता है, जिससे एक चक्रीय अर्थव्यवस्था (सर्कुलर इकोनॉमी) का निर्माण होता है जहाँ शहर का कचरा उद्योग को शक्ति देने और उसे स्वच्छ बनाने में मदद करता है।