IIT गुवाहाटी ने अपशिष्ट जल से ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए तकनीक की विकसित

गुवाहाटी: भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान गुवाहाटी ने अपशिष्ट जल का उपचार करके हरित ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए एक जैव-विद्युत रासायनिक उपकरण, माइक्रोबियल ईंधन सेल (एमएफसी) विकसित किया है।

एमएफसी में अपशिष्ट जल जैसे कार्बनिक पदार्थों का उपयोग इसे एक पर्यावरण के अनुकूल उपकरण बनाता है जो जैव-विद्युत उत्पादन और अपशिष्ट प्रबंधन का दोहरा लाभ प्रदान करता है। इस शोध को विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी), भारत सरकार से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था।

शोध का नेतृत्व प्रोफेसर मिहिर कुमार पुरकैत ने अपने पीएचडी छात्र मुकेश शर्मा, केमिकल इंजीनियरिंग विभाग, IIT गुवाहाटी के साथ किया था। उन्होंने एक जैव-विद्युत रासायनिक उपकरण विकसित किया जो कार्बनिक पदार्थों में निहित रासायनिक ऊर्जा को रोगाणुओं के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

तेजी से जनसंख्या वृद्धि ने ऊर्जा की बढ़ती मांग और पर्यावरणीय चिंताओं को जन्म दिया है, जिससे नवीकरणीय और टिकाऊ ऊर्जा उत्पादन तकनीकों के विकास की आवश्यकता है। कई नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों (सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, ज्वारीय ऊर्जा, और भूतापीय ऊर्जा, अन्य के बीच) के साथ, टिकाऊ ऊर्जा स्रोतों में ऊर्जा संचयन के 'ब्लू एनर्जी' स्रोत भी शामिल हैं।

ये ऊर्जा उत्पादन के वे स्रोत हैं जिनका पर्यावरण पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ता है, और ऊर्जा विभिन्न अपशिष्टों, जैसे सीवेज अपशिष्ट और खाद्य उद्योगों के कचरे से उत्पन्न होती है।

शोध दल के कार्य की सराहना करते हुए। आईआईटी गुवाहाटी के निदेशक प्रो टी जी सीताराम ने कहा, "इस विकास ने कई अपशिष्ट जल के उपचार के साथ एक उत्कृष्ट स्थायी ऊर्जा स्रोत प्रदान किया है। प्रक्रिया को बढ़ाने के बाद, इसे नगरपालिका अपशिष्ट जल और ऐसे अन्य क्षेत्रों का आर्थिक रूप से उपयोग करके स्वच्छ ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है।"

अनुसंधान के दीर्घकालिक प्रभाव के बारे में बताते हुए, IIT गुवाहाटी के केमिकल इंजीनियरिंग विभाग, प्रोफेसर मिहिर कुमार पुरकैत ने कहा, "इस प्रक्रिया के आगे कार्यान्वयन कई महंगी अक्षय ऊर्जा निष्कर्षण प्रक्रियाओं का एक उत्कृष्ट विकल्प प्रदान कर सकता है। किए गए अध्ययन से पता चलता है कि तैयार किए गए CEM सस्ते हैं और कई रिपोर्ट की गई झिल्लियों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करते हैं, जो चार्ज को अलग करने और संभावित विकास में सहायता करते हैं।

'एमएफसी' एक जैव-विद्युत रासायनिक रिएक्टर प्रणाली है जो अवायवीय रोगाणुओं द्वारा उत्प्रेरित कार्बनिक सब्सट्रेट के जैव रासायनिक ऑक्सीकरण में मुक्त इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करती है। एक पारंपरिक एमएफसी रिएक्टर में अवायवीय जैविक एनोड कक्ष, एक एरोबिक जैविक या अजैविक कैथोड कक्ष, और एक विभाजक जैसे प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (पीईएम) शामिल हैं।

एनोडिक कक्ष में सक्रिय जैव उत्प्रेरक अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक पदार्थों को इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन का उत्पादन करने के लिए अवायवीय रूप से ऑक्सीकरण करता है। पीईएम के माध्यम से प्रोटॉन को कैथोडिक कक्ष में ले जाया जाता है। बाहरी सर्किट कैथोड में इलेक्ट्रॉनों का संचालन करता है, विद्युत सर्किट को पूरा करता है। कैथोड पर, इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन ऑक्सीजन (या किसी अन्य इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता) की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करते हैं, जो पानी में कम हो जाता है।

आईआईटी गुवाहाटी का वर्तमान शोध कई उपन्यास उच्च-प्रदर्शन केशन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (सीईएम) को संश्लेषित करने के लिए समर्पित है, जिसमें सेल्यूलोज एसीटेट (सीए) के साथ डोप किए गए कई हाई-एंड पॉलिमर का बहुलक मिश्रण और ग्रेफीन ऑक्साइड (जीओ) जैसे अन्य संशोधक शामिल हैं। उच्च आयन एक्सचेंज क्षमता (आईईसी) और प्रोटॉन चालकता के साथ। दोहरे कक्ष वाले एमएफसी डिजाइन का चयन किया गया है क्योंकि यह अपशिष्ट जल उपचार और ऊर्जा उत्पादन में इसकी उपयोगिता के कारण सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला डिजाइन है।

झिल्ली की निर्माण लागत को और कम करने के लिए अपशिष्ट गन्ना खोई से सीए को संश्लेषित किया गया है, और जीओ को हरित दृष्टिकोण का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था।

वर्तमान शोध एमएफसी में आवेदन के लिए लागत प्रभावी और उच्च प्रदर्शन केशन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (सीईएम) के विकास पर केंद्रित है। एमएफसी का उपयोग करते हुए ऊर्जा निष्कर्षण प्रक्रिया का केंद्र होने के नाते सीईएम को प्रक्रिया को व्यवहार्य और स्केलेबल बनाने के लिए शानदार प्रदर्शन करने में सक्षम होने के साथ-साथ अत्यधिक लागत प्रभावी होने की आवश्यकता है।