બાયોમાસ ગેસીફાયર સિસ્ટમ અને તેના ઉપયોગો

ખેતીવાડી અને એગ્રો પ્રોસેસીંગ ઈન્ડસ્ટ્રીઝમાંથી સેન્દ્રીય આડપેદાશો મળી રહે છે. આ સેકટરને ઉષ્મા અને વિદ્યુતશકિત ની જરૂરી પડે છે. અત્યારે જુદો જુદો બાયોમાસ મળી રહતો હોવાથી ગેસીફીકેશન ટેકનોલોજીની મદદથી જરૂરી ઉષ્મા અને વિદ્યુતશકિત મેળવી શકાય છે. ભારતમાં વાર્ષિક અંદાજીત કુલ ૧૦૦૦ મેટ્રીક ટન જેટલો બાયોમાસ મળે છે જેમાંથી અંદાજીત રપ૦ મેટિ્રક ટન જેટલો બાયોમાસ ઉપયોગ કર્યા વગરનો રહી જાય છે આટલા મોટા પ્રમાણમાં મળી રહેતા બાયોમાસનો ઉપયોગ રીન્યુએબલ એનજર્ી (બીન પરંપરાગત ઊર્જા) અને વૈકલ્પિક ઈંધણ તરીકે કરી શકાય છે.

બાયોમાસ ગેસીફીકેશન

બાયોમાસ ગેસીફીકેશન એક એવી ટેકનોલોજી છે કે જેની અંદર ઉષ્મીય અને રાસાયણિક પ્રકિ્રયાઓનો ઉપયોગ કરીને લાકડું, ખેતકચરો જેવા ઘન બાયોમાસને હવાના આંશિક પ્રમાણમાં ગેસીફાયરની અંદર બાળવાથી બળી શકે તેવા ગેસનું મિશ્રણ ઉદ્દભવે છે આ ગેસને પ્રોડયુસર ગેસ કહેવામાં આવે છે.   ગેસીફાયરથી આપણને વાયુ સ્વરૂપે જે ઈંધણ મળે છે તે સ્વચ્છ અને વાપરવામાં સરળ છે. તેની કાર્યદક્ષાતા ઘણી ઊંચી હોય છે. એક કિલોગ્રામ બાયોમાસમાંથી લગભગ ર.પ થી ૩ ઘનમીટર ગેસ ઉત્પન્ન  થાય છે જેની કેલોરીફિક મૂલ્ય ૯૦૦ થી ૧૧૦૦ કિલોગ્રામ કેલોરી પ્રતિ ઘનમીટર હોય છે. આ પ્રકિ્રયાઓ જે સાધનની અંદર થાય છે આ સાધનને ગેસીફાયર કહેવામાં આવે છે. પ્રોડયુસર ગેસની અંદર મુખ્યત્વે કાર્બન મોનોકસાઈડ, હાઈડ્રોજન અને અંશતઃ પ્રમાણમાં મિથેન હોય છે.

ગેસીફાયરની અંદર થતી પ્રક્રિયાઓ

ગેસીફાયરની અંદર મુખ્યત્વે ચાર પ્રક્રિયાઓ થાય છે.

1. ડ્રાઈંગ (સૂકવણી): આ વિભાગની અંદર બાયોમાસમાં રહેલ પાણી ધીમે ધીમે વરાળ સ્વરૂપે બહાર આવી જાય છે. જયારે ગેસીફાયર ચાલુ હોય છે ત્યારે આ વિભાગનું  તાપમાન આશરે ૦ થી ર૦૦ ડીગ્રી સેન્ટીગ્રેડ સુધીનું હોય છે આ તાપમાનને  બાયોમાસમાં રહેલ પાણી ધીમે ધીમે વરાળ સ્વરૂપે બહાર નીકળવાનું શરૂ કરે છે અને બાયોમાસ સૂકાઈ જાય છે.
2. પાયરોલીસીસ: આ વિભાગનું  તાપમાન આશરે ર૦૦ થી પ૦૦ ડીગ્રી સેન્ટીગ્રેડ આવેલ હોય છે. આ તાપમાને  બાયોમાસમાં રહેલ કાર્બન ડાયોકસાઈડ ધરાવતો ગેસ અને લાકડામાં રહેલ પ્રવાહી જે કાળા રંગનું હોય એટલે કે ડામર જેવું પ્રવાહી બહાર આવે નીકળે છે અને તેને ટાર કહેવામાં આવે છે. આ વિભાગ  ગેસીફાયરના પ્રકાર પ્રમાણે ગેસીફીકેશન/કમ્બશન અને રીડકશન વિભાગને  અડીને આવેલ  હોય છે.
3. ગેસીફીકેશન/કમ્બશન (દહન): આ વિભાગનું  તાપમાન આશરે ૮૦૦ થી ૧૩૦૦  ડીગ્રી સેન્ટીગ્રેડ આવેલ હોય છે. આ તાપમાને  પાયરોલીસીસ વિભાગમાં બનેલ ટારનું બંધારણ તૂટી જાય છે અને આ તબક્કે કાર્બન ડાયોકસાઈડ અને વરાળ ઉત્પન્ન થાય  છે. આ વિભાગ અંદર આંશિક દહનની પ્રક્રિયા થાય છે.
4. રીડકશન: આ વિભાગનું  આશરે ૯૦૦ થી ૪પ૦  ડીગ્રી સેન્ટીગ્રેડ તાપમાન  આવેલ હોય છે. આ તાપમાને લાકડામાં રહેલ કાર્બન ગેસીફીકેશન/કમ્બશન વિભાગમાં ઉદ્દભવેલા કાર્બન ડાયોકસાઈડ અને વરાળ સાથે પ્રક્રિયાઓ કરી કાર્બન મોનોકસાઈડ અને હાઈડ્રોજન ઉત્પન્ન થાય  છે.

ગેસીફાયરના પ્રકાર

ગેસીફાયરના મુખ્યત્વે ચાર પ્રકાર હોય છે.

1. અપ ડ્રાફટ ગેસીફાયર: આ પ્રકારના ગેસીફાયરની અંદર બળતણમાં લેવામાં આવતું બાયોમાસ અને પ્રોડયુસર ગેસને બહાર નીકળવાની દિશા એકબીજાની વિરૂધ્ધ હોય છે એટલે કે બાયોમાસને ઉપરથી નાખવામાં આવે છે અને પ્રોડયુસર ગેસ આ બાયોમાસમાંથી પ્રસાર થઈ બહાર આવે છે. આવું થવાથી પ્રોડયુસર ગેસની અંદર ટારનું પ્રમાણ પ થી ર૦ ટકા જેટલું અને થોડાઘણા અંશે બાયોમાસમાંથી છૂટું પડેલ પાણી પણ ગેસ સાથે આવે છે. જો આવા ગેસનો વીજ ઉત્પાદન માટે ઉપયોગ કરવો હોય તો ગેસને શુધ્ધ કરવો પડે છે નહિતો તે એન્જિનના ભાગોની અંદર જઈ એન્જિન જામ કરી નાખે છે. આ પ્રકારના ગેસીફાયરનો મુખ્યત્વે થર્મલ સિસ્ટમ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
2. ડાઉન ડ્રાફટ ગેસીફાયર:આ પ્રકારના ગેસીફાયરમાં બાયોમાસને ઉપરથી નાખવામાં આવે છે અને હવાને ગેસીફીકેશન/કમ્બશન  વિભાગની ઉપરથી પસાર કરવામાં આવે છે આવું કરવાથી બાયોમાસનું લાકડાના દેવતામાં રૂપાંતર થાય છે અને પ્રોડયુસર ગેસ આ લાકડાના દેવતામાંથી પ્રસાર થાય છે ત્યારે આ વિભાગનું ખૂબ જ ઊંચુ તાપમાન હોવાથી ગેસમાં રહેલ ટારનું બંધારણ તૂટી જાય છે એટલે કે બાયોમાસ અને પ્રોડયુસર ગેસને બહાર નીકળવાની દિશા એક જ હોય છે એટલા માટે ગેસમાં રહેલ અશુધ્ધિઓને દૂર કર્યા બાદ વીજ ઉત્પાદન માટે મુખ્યત્વે આ પ્રકારના ગેસીફાયરનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
3. ક્રોસ ડ્રાફટ ગેસીફાયર:આ પ્રકારના ગેસીફાયરની અંદર માં બાયોમાસને ઉપરથી નાખવામાં આવે છે પરંતુ હવા જયાંથી આપવામાં આવે છે તેની સામેની બાજુએથી ગેસને કાઢવામાં આવે છે. જે બાજુથી હવા દાખલ કરવામાં આવે છે તેની વિરૂધ્ધ બાજુએથી ગેસ બહાર  આવે છે. આ ગેસીફાયરમાંથી નીકળતો ગેસ ર૦૦૦ ડીગ્રી સેન્ટીગ્રેડ તાપમાન સુધીનો હોય છે. જેથી કરીને તેને ઠંડો  કરવા માટે પાણીના ફૂવારા મૂકવા પડે છે. આ ગેસીફાયરની અંદરપણ ટારનું પ્રમાણ અને રાખની અશુધ્ધિઓ રહેલી હોવાથી તેનો એન્જિનમાં ઉપયોગ કરવો હોય તો ગેસમાં રહેલ અશુધ્ધિઓને દૂર કરી તેને ઠંડો પાડવો પડે છેઈ આ ગેસીફાયરનું બંધારણ સાદું અને ગેસીફાયર જલ્દીથી ચાલુ થઈ જાય છે.
4. ફ્રલુડાઈઝડ બેડ ગેસીફાયર:આ ગેસીફાયર વાપરવું હોય તો બાયોમાસના નાના નાના ટુકડા કરીને અથવા તો તેનો ભૂકો કરીને વાપરવામાં આવે છે. આ ગેસીફાયર ચલાવવાનું થાય ત્યારે તેની અંદર રેતીને અથવા તો કોલસાની ઝીણો ભૂકો પ૦૦ થી ૬૦૦ ડીગ્રી સેન્ટીગ્રેડ તાપમાન સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ બાયોમાસને ઉપરથી નાખવામાં આવે છે જયારે જયારે ગરમ કોલસાની ઝીણી ભૂકી અથવા તો ગરમ રેતી બાયોમાસના સંપર્કમાં આવે છે ત્યારે બાયોમાસ સળગી ઊઠે છે અને તેનું ગેસીફીકેશન શરૂ થઈ જાય છે. હવાને ગેસીફાયરની નીચેથી પસાર કરવામાં આવે છે અને હવાની ગતિ બાયોમાસ અને રેતી હવામાં રહી શકે જેટલી રાખવામાં આવે છે આ એક જુદા પ્રકારનું અને મોઘું ગેસીફાયર છે. જો આનો વીજ ઉત્પાદન માટે ઉપયોગ કરવો હોય તો તેમાં રહેલી અશુધ્ધિઓને દૂર કરી, ઠંડો પડયા બાદ વાપરી શકાય છે.

પ્રોડયુસર ગેસની ખાસીયતો

જુદા જુદા ગેસીફાયર અને જુદા જુદા બાયોમાસના પ્રકાર પ્રમાણે પ્રોડયુસર ગેસનું પ્રમાણ બદલાતું રહેતું હોય છે. કોષ્ટક ૧ માં જુદા જુદા બાયોમાસમાંથી ઉત્પન્ન થતો પ્રોડયુસર ગેસમાં રહેલ ગેસનું પ્રમાણ બતાવવામાં આવેલ છે. ગેસનું પ્રમાણ જુદા જુદા ગેસીફાયરના બંધારણ પ્રમાણે એક જ પ્રકારના બાયોમાસનો ઉપયોગ કરવા છતાં અને તેની અંદર રહેલ કેલોરીફીક કિંમત પણ જુદી જુદી હોય છે.

બાયોમાસ	ગેસીફાયરનો પ્રકાર	પ્રોડયુસર ગેસનું પ્રમાણ (ટકા)					કેલોરીફીક કિંમત, (મેગા જુલ પ્રતિ ઘનમીટર)
		કાર્બન મોનોકસાઈડ	હાઈડ્રોજન	મિથેન	કાર્બન ડાયોકસાઈડ	નાઈટ્રોજન
કોલસો	ડાઉનડ્રાફટ	૨૮-૩૧	૫-૧૦	૧-૨	૧-૨	૫૫-૬૦	૪.૬૦-૫.૬૫
૧ર-ર૦ ટકા વાળું લાકડું	ડાઉનડ્રાફટ	૧૭-૨૨	૧૬-૨૦	૨-૩	૧૦-૧૫	૫૦-૫૫	૫.૦-૫.૮૬
ઘઉંના ભૂસાની ગોળીઓ (પેલેટ)	ડાઉનડ્રાફટ	૧૪-૧૭	૧૭-૧૯	-	૧૧-૧૪	-	૪.૫
નાળીયેરીના છોતરા	ડાઉનડ્રાફટ	૧૬-૨૦	૧૭-૧૯.૫	-	૧૦-૧૫	-	૫.૮૦
નાળીયેરીના કાચલા	ડાઉનડ્રાફટ	૧૯-૨૫	૧૦-૧૫	-	૧૧-૧૫	-	૭.૨
દબાવેલા શેરડીના કૂચા	ડાઉનડ્રાફટ	૧૫-૧૮	૧૫-૧૮	-	૧૨-૧૯	-	૫.૩
કોલસો	અપડ્રાફટ	૩૦	૧૯.૭	-	૩.૬	૪૬	૫.૯૮
મકાઈના ડોડા	ડાઉનડ્રાફટ	૧૮.૬	૧૬.૫	૬.૪	-	-	૬.૨૯
દબાવેલા ડાંગરના ફોતરાં	ડાઉનડ્રાફટ	૧૬.૧	૯.૬	૦.૯૫	-	-	૩.૨૫
કપાસની સાંઠીના ચોસલા	ડાઉનડ્રાફટ	૧૫.૭	૧૧.૭	૩.૪	-	-	૪.૩૨

ગેસીફાયર બળતણની ખાસીયતો

ગેસીફાયર બળતણ વાપરવા લાયક છે કે નહી તે નક્કી કરવા હોય તો નીચેના મુદ્દાઓ ધ્યાનમાં રાખવામાં આવે છે.

1. બળતણમાં રહેલ શકિતનું પ્રમાણ:વધારે શકિતશાળી અને વધારે ઘનતા ધરાવતું હોવું જોઈએ અને એજ પ્રમાણે ગેસીફાયર પણ એટલું મોટું બનાવવું જોઈએ કે એકજ વખત બાયોમાસ ભરવાથી લાંબો સમય ચાલી શકે તેવું હોવું જોઈએ.
2. બળતણમાં પાણીનું પ્રમાણ: ગેસીફાયરમાં વાપરવામાં આવતા બાયોમાસમાં રહેલ પાણીનં પ્રમાણ ર૦ ટકા કરતાં ઓછું હોય ત્યારે  ગેસીફાયર બરાબર ચાલી શકતું નથી અને ગેસીફીકેશનની પ્રકિ્રયાઓ દરમ્યાન ગરમીનો બગાડ ઓછો થાય છે. જો બાયોમાસની અંદર રહેલ પાણીનં પ્રમાણ ર૦ ટકા વધારે  હોય તો ગેસની અંદર રહેલ અશુધ્ધિઓ અને ટારને દૂર કરવા માટે અશુધ્ધિઓને દૂર કરવાની સિસ્ટમ પર દબાણ વધે છે અને તે જલ્દીથી ખરાબ થઈ જાય છે.
3. ગેસમાં રજકણોનું પ્રમાણ: દરેક  પ્રકારનો બાયોમાસ વાપરવાથી રજકણો ઉત્પન્ન  થાય છે અને આ રજકણો ગેસ એન્જિનની અંદર જઈ એન્જિનના ભાગોને જામ કરી દે છે એટલા માટે તેને દૂર કરવા જરૂરી છે. ગેસીફાયરનું બંધારણ એવી રીતે બનાવવામાં આવે છે કે તેની અંદર ઉદ્દભવતા રજકણોનું પ્રમાણ ર થી ૬ ગ્રામ પ્રતિ ઘનમીટર જેટલું હોવું જોઈએ. જો આનાથી વધારે પ્રમાણમાં રજકણો હોય તો ગેસીફાયર અને  એન્જિનની મરામત વધી જાય છે.
4. ટારનું પ્રમાણ: ટાર એ એક અવું પ્રવાહી છે જે એન્જિનના કારબ્યુરેટર અને એન્જિનના વાલ્વસને બંધ કરી દે છે. જો ગેસીફાયરની અંદર તાપમાન અને ગરમીનું પ્રમાણ જળવાઈનાં રહે તો ટારનું પ્રમાણ વધી જાય છે જયારે ગેસીફાયરને બનાવવામાં આવે છે ત્યારે ટારનું પ્રમાણ ૧ ગ્રામ પ્રતિ ઘનમીટર જેટલું ગણવવામાં આવે છે અને જયારે ટારનું પ્રમાણની  વધારે હોય છે ત્યારે ગેસીફાયર સિસ્ટમમાં ફીલ્ટર યુનિટો અને પાણીના ફુવારા ગોઠવવામાં આવે છે જેથી ટાર અને તેની અશુધ્ધિઓ દૂર થઈ જાય છે.
5. બાયોમાસમાં રાખનું પ્રમાણ: જયારે ગેસીફાયરમાં વાપરવામાં આવતા બાયોમાસની અંદર જો રાખનું પ્રમાણ વધારે હોય છે ત્યારે ગેસીફાયરની અંદર વધારે તાપમાન હોવાથી આ રાખના ગઠ્ઠાઓમાં રૂપાંતર પામે છે અને આ ગઠ્ઠાઓ ગેસીફાયર ચાલવામાં અવરોધરૂપ બને છે એટલે કે બાયોમાસને નીચે જવા દેતા નથી અને બરાબર પ્રોડયુસર ગેસ ઉદ્દભવતો નથી. એટલે કે બાયોમાસમાં રહેલ રાખનું પ્રમાણ ર ટકાથી ઓછું હોવું જરૂરી છે. જુદા જુદા બાયોમાસ પ્રમાણે રાખનું પ્રમાણ અલગ અલગ હોય છે.

ગેસીફાયરના ઉપયોગો:

ગેસીફાયરનો ઉપયોગ જુદી જુદી જગ્યાઓએ થાય છે જે નીચે મુજબ છે.

1. ગેસીફાયરનો થર્મલ સિસ્ટમ માટે ઉપયોગ: થર્મલ ઉપયોગ માટે, ગેસીફાયર થકી આપણને વાયુ સ્વરૂપે જે ઈંધણ મળે છે તે સ્વચ્છ અને વાપરવામાં સરળ છે. તેની કાર્યદક્ષાતા ઘણી ઊંચી છે. થર્મલ ગેસીફાયર ગ્રામજનોને રાંધવા માટે ગેસ અને ઉદ્યોગોને પ્રકિ્રયા માટે જરૂરી ગરમી પુરી પાડે છે. થર્મલ ગેસીફાયરનો ઉપયોગ સૂકવણી માટે, ગ્રીન હાઉસને ગરમ કરવા તથા રેફ્રીજરેશનમાં પણ વાપરી શકાય છે.
2. પંપીગ  સિસ્ટમ માટે ગેસીફાયરનો ઉપયોગ: સિંચાઈ માટે જમીનમાંથી પાણી ઉપર ખેંચવા સામાન્ય રીતે ડીઝલ કે વીજળીથી ચાલતા પંપ વપરાય છે. ડીઝલ-વીજળી દિવસે ને દિવસે મોંઘુ થતું જાય છે. તેના વિકલ્પરૂપે પાણી ખેંચવા ડીઝલની સાથે આ ગેસનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ગેસીફાયર સિસ્ટમને પરંપરાગત ડીઝલ એન્જિન સાથે જોડવામાં આવે તો ૬૦ થી ૭૦ ટકા ડીઝલની બચત થાય છે. અલબત તેનો આધાર તમે કેટલા કલાક પંપ ચલાવો છો તેના પર છે. આ સિસ્ટમથી આશરે ૪૦ થી ૭૦ ફૂટ ઉંડેથી પાણી ખેંચી શકાય છે. જરૂરિયાત મુજબની ક્ષામતાના ગેસીફાયર એન્જિન પંપસેટ કૂવા પર ગોઠવી શકાય. ઘણુખરૂ પ થી ૧૦ હો.પા.ના એન્જિન વપરાય છે. ભવિષ્યમાં પ્રોડયુસર ગેસમાંથી મિથેનોલ પણ ઉત્પન્ન  કરી શકાય છે અને તેનો ફયુઅલ સેલમાં ઉપયોગ કરી તેનો ટપક સિંચાઈ પધ્ધતિમાં ઉપયોગ કરી શકાય છે.
3. વીજ ઉત્પાદન માટે ગેસીફાયરનો ઉપયોગ: ગેસીફાયર આધારિત વીજ ઉત્પાદન પધ્ધતિ ગ્રામજનતા માટે વીજ સુવિધાનો  સારો વિકલ્પ પૂરો પાડે છે. ગેસીફાયર સિસ્ટમને ડીઝલ જનરેટર સેટ સાથે જોડી તેમાંથી વીજળી ઉત્પન્ન  કરીએ તો ૭૦ ટકા જેટલા ડીઝલની બચત થાય છે.  વીજ ઉત્પાદન માટે  ગેસીફાયર એન્જિનને ૩૦ ટકા ડીઝલ સાથે વાપરીએ તો ૧ કિલોગ્રામ બાયોમાસમાંથી ૧ યુનિટ વીજળી  ઉત્પન્ન  થાય છે. દૂરવર્તી ગામડામાં જયાં લાકડું સુપેરે મળી રહેતું હોય ત્યાં ગેસીફાયર દ્રારા  વીજળી ઉત્પન્ન  કરીને આખાય ગામડાની વીજમાંગ સંતોષી શકાય છે.

સ્ત્રોત: કૃષિજીવન : વર્ષ ૪૩: અંક -૧, ઔગસ્ટ ૨૦૧૦, પેજ નંબર ૭-૯.

કોલેજ ઓફ એગ્રીકલ્ચરલ ઇન્ફોર્મેશન ટેકનોલોજી , આણંદ