Renewable fuels
નવીનીકરણીય ઇંધણ એ નવીનીકરણીય સંસાધનોમાંથી ઉત્પાદિત ઇંધણ છે. ઉદાહરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ જૈવ ઇંધણ (દા. ત.) બળતણ તરીકે વપરાતું વનસ્પતિ તેલ, ઇથેનોલ, સ્વચ્છ ઊર્જા અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અથવા બાયોમાસમાંથી મિથેનોલ અને બાયોડિઝલ), હાઇડ્રોજન બળતણ (જ્યારે નવીનીકરણીય પ્રક્રિયાઓ સાથે ઉત્પન્ન થાય છે), અને આસપાસના કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીમાંથી ઉત્પાદિત સંપૂર્ણ કૃત્રિમ બળતણ (જેને ઇલેક્ટ્રોફ્યુઅલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે). આ કુદરતી ગેસ, એલપીજી (પ્રોપેન), પેટ્રોલિયમ અને અન્ય અશ્મિભૂત ઇંધણ અને પરમાણુ ઊર્જા જેવા બિન-નવીનીકરણીય ઇંધણથી વિપરીત છે. નવીનીકરણીય ઇંધણમાં એવા ઇંધણનો સમાવેશ થઈ શકે છે જે પવન અને સૌર જેવા નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોમાંથી સંશ્લેષિત થાય છે. નવીનીકરણીય ઇંધણ તેમની ટકાઉપણું, કાર્બન ચક્રમાં ઓછું યોગદાન અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં ગ્રીનહાઉસ વાયુઓની ઓછી માત્રાને કારણે લોકપ્રિયતામાં વધારો થયો છે. આ ઇંધણની ભૌગોલિક-રાજકીય અસરો પણ રસપ્રદ છે, ખાસ કરીને ઔદ્યોગિક અર્થતંત્રો માટે જે મધ્ય પૂર્વીય તેલથી સ્વતંત્રતા ઇચ્છે છે. નવીનીકરણીય ઇંધણ માટેનું તર્ક આંતરરાષ્ટ્રીય ઊર્જા એજન્સીના વર્લ્ડ એનર્જી આઉટલુક 2006માં તારણ કાઢવામાં આવ્યું છે કે જો તેલની વધતી માંગને અનિયંત્રિત રાખવામાં આવે તો તે વપરાશકર્તા દેશોની પુરવઠામાં ગંભીર વિક્ષેપ અને પરિણામે ભાવ આઘાતની નબળાઈને વધારે તીવ્ર બનાવશે. પરિવહન માટે નવીનીકરણીય જૈવ ઇંધણ પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોમાંથી વૈવિધ્યકરણનો મુખ્ય સ્રોત છે. સમશીતોષ્ણ પ્રદેશોમાં અનાજ અને બીટમાંથી જૈવિક ઇંધણની ભૂમિકા છે, પરંતુ તે પ્રમાણમાં મોંઘા છે અને તેમની ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અને CO2 બચત લાભો પરિવર્તનશીલ છે. શેરડી અને અન્ય ઉચ્ચ ઉત્પાદક ઉષ્ણકટિબંધીય પાકોમાંથી જૈવિક ઇંધણ વધુ સ્પર્ધાત્મક અને ફાયદાકારક છે. પરંતુ તમામ પ્રથમ પેઢીના જૈવ ઇંધણ આખરે જમીન, પાણી અને અન્ય સંસાધનો માટે ખાદ્ય ઉત્પાદન સાથે સ્પર્ધા કરે છે. બાયોરિફાઇનરીઝ અને લિગ્નો-સેલ્યુલોસિક્સ જેવી બીજી પેઢીની બાયોફ્યુઅલ તકનીકો વિકસાવવા અને તેનું વ્યાપારીકરણ કરવા માટે વધુ પ્રયત્નોની જરૂર છે, જે બિન-ખાદ્ય વનસ્પતિ સામગ્રીમાંથી બાયોફ્યુઅલ અને અન્ય ઉત્પાદનોના લવચીક ઉત્પાદનને સક્ષમ કરે છે. હબર્ટનો ટોચનો તેલ સિદ્ધાંત સૂચવે છે કે પેટ્રોલિયમ એક મર્યાદિત સંસાધન છે જે ઝડપથી ઘટી રહ્યું છે. વિશ્વભરમાં આશરે બાકી રહેલા કુલ પેટ્રોલિયમ ભંડારમાંથી (મૂળ શુદ્ધ ભંડારનો લગભગ અડધો ભાગ) અને દર વર્ષે વિશ્વવ્યાપી વપરાશ દર, માત્ર 50 વર્ષનું મૂલ્ય ધરાવતું પેટ્રોલિયમ વર્તમાન ઘટાડાના દરે રહેવાની આગાહી કરવામાં આવી છે. નીચેના ઉદ્યોગો માટે પેટ્રોલિયમ અનિવાર્ય છેઃ ઇંધણ (હોમ હીટિંગ, જેટ ઇંધણ, ગેસોલિન, ડીઝલ વગેરે) પરિવહન, કૃષિ, ફાર્માસ્યુટિકલ, પ્લાસ્ટિક/રેઝિન, માનવસર્જિત રેસા, કૃત્રિમ રબર અને વિસ્ફોટકો. જો આધુનિક વિશ્વ ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે પેટ્રોલિયમ પર નિર્ભર રહે છે, તો કાચા તેલની કિંમતમાં નોંધપાત્ર વધારો થઈ શકે છે, જે વિશ્વભરના અર્થતંત્રને અસ્થિર કરી શકે છે. પરિણામે, નવીનીકરણીય ઇંધણના પરિબળોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ તેલની ઊંચી કિંમતો, વેપારનું અસંતુલન, વિશ્વના તેલ નિકાસ કરતા પ્રદેશોમાં અસ્થિરતા, 2005નો ઊર્જા નીતિ કાયદો, અમેરિકન ખેડૂતો અને ઉદ્યોગો માટે પ્રચંડ નફાની સંભાવના, આર્થિક મંદીને ટાળવી, 2021ની શરૂઆતમાં અસ્થિર 'પીક ઓઇલ' દૃશ્યને કારણે ઉત્પાદનોની અછત ટાળવી, (જોકે પીક ઓઇલ એ નવો વિચાર નથી) અને ગ્લોબલ વોર્મિંગની ધીમી ગતિ જે અભૂતપૂર્વ આબોહવા પરિવર્તનની શરૂઆત કરી શકે છે. વધુમાં, માનવજન્ય ગ્રીનહાઉસ વાયુ ઉત્સર્જન આબોહવા પરિવર્તનનું કારણ બની રહ્યું છે અને પ્રાદેશિક ભૂ-રાજકીય અસ્થિરતાઓએ રાષ્ટ્રોને ઊર્જાના વૈકલ્પિક અને કાર્બન-તટસ્થ બંને સ્રોતો વિકસાવવા માટે કાર્ય કરવા પડકાર ફેંક્યો છે. તેથી નવીનીકરણીય ઇંધણ ઘણી સરકારો માટે આકર્ષક બની રહ્યું છે, જેઓ ટકાઉ ઊર્જા સ્વતંત્રતાને મૂલ્યવાન સંપત્તિ તરીકે જોવાનું શરૂ કરી રહી છે. 19 ડિસેમ્બર, 2007ના રોજ રાષ્ટ્રપતિ બુશે એનર્જી ઇન્ડિપેન્ડન્સ એન્ડ સિક્યુરિટી એક્ટ પર હસ્તાક્ષર કર્યા હતા, જેમાં 2022 સુધીમાં બજારમાં ઓછામાં ઓછા નવીનીકરણીય ઇંધણનો ઉપયોગ કરવાની જરૂરિયાત સ્થાપિત કરવામાં આવી હતી. ઇન્ટરનેશનલ એનર્જી એજન્સી (IEA) અનુસાર, સેલ્યુલોસિક ઇથેનોલનું વ્યાપારીકરણ ભવિષ્યમાં ઇથેનોલ ઇંધણને અગાઉ વિચાર્યા કરતાં ઘણી મોટી ભૂમિકા ભજવવાની મંજૂરી આપી શકે છે. સેલ્યુલોસિક ઇથેનોલ મુખ્યત્વે અખાદ્ય સેલ્યુલોઝ તંતુઓથી બનેલા છોડના પદાર્થમાંથી બનાવી શકાય છે જે મોટાભાગના છોડના દાંડા અને શાખાઓ બનાવે છે. સમર્પિત ઊર્જા પાકો, જેમ કે સ્વીચગ્રાસ, પણ આશાસ્પદ સેલ્યુલોઝ સ્ત્રોતો છે જે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના ઘણા પ્રદેશોમાં ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. બાયોફ્યુઅલ એ એક પ્રકારનું બળતણ છે જેની ઊર્જા જૈવિક કાર્બન સ્થિરીકરણમાંથી મેળવવામાં આવે છે. બાયોફ્યુઅલમાં બાયોમાસ રૂપાંતરણમાંથી મેળવેલા ઇંધણ, તેમજ ઘન બાયોમાસ, પ્રવાહી ઇંધણ અને વિવિધ બાયોગેસિસનો સમાવેશ થાય છે. અશ્મિભૂત ઇંધણનું મૂળ પ્રાચીન કાર્બન સ્થિરીકરણમાં હોવા છતાં, સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત વ્યાખ્યા દ્વારા તેમને જૈવ ઇંધણ ગણવામાં આવતા નથી કારણ કે તેમાં કાર્બન હોય છે જે ખૂબ જ લાંબા સમયથી કાર્બન ચક્રમાંથી "બહાર" છે. તેલની કિંમતોમાં વધારો, ઊર્જા સુરક્ષામાં વધારો કરવાની જરૂરિયાત, અશ્મિભૂત ઇંધણમાંથી ગ્રીનહાઉસ ગેસના ઉત્સર્જન અંગે ચિંતા અને સરકારી સબસિડીમાંથી ટેકો જેવા પરિબળો દ્વારા સંચાલિત જૈવ ઇંધણનું જાહેર અને વૈજ્ઞાનિક ધ્યાન વધી રહ્યું છે. બાયોઇથેનોલ એ આથો દ્વારા બનાવેલ આલ્કોહોલ છે, જે મોટે ભાગે ખાંડ અથવા મકાઈ અથવા શેરડી જેવા સ્ટાર્ચ પાકોમાં ઉત્પાદિત કાર્બોહાઈડ્રેટ્સમાંથી બને છે. વૃક્ષો અને ઘાસ જેવા બિન-ખાદ્ય સ્રોતોમાંથી મેળવેલા સેલ્યુલોસિક બાયોમાસને પણ ઇથેનોલના ઉત્પાદન માટે ફીડસ્ટોક તરીકે વિકસાવવામાં આવી રહ્યો છે. ઇથેનોલનો ઉપયોગ તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં વાહનો માટે બળતણ તરીકે થઈ શકે છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઓક્ટેન વધારવા અને વાહનના ઉત્સર્જનમાં સુધારો કરવા માટે ગેસોલિન ઉમેરણ તરીકે થાય છે. બાયોઇથેનોલનો યુએસએ અને બ્રાઝિલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. વર્તમાન પ્લાન્ટ ડિઝાઇન પ્લાન્ટના કાચા માલના લિગ્નિન ભાગને આથો દ્વારા બળતણ ઘટકોમાં રૂપાંતરિત કરવાની જોગવાઈ કરતી નથી. બાયોડિઝલ વનસ્પતિ તેલ અને પ્રાણીઓની ચરબીમાંથી બનાવવામાં આવે છે. બાયોડિઝલનો ઉપયોગ તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં વાહનો માટે બળતણ તરીકે થઈ શકે છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ડીઝલ સંચાલિત વાહનોમાંથી કણો, કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોકાર્બનનું સ્તર ઘટાડવા માટે ડીઝલ એડિટિવ તરીકે થાય છે. બાયોડિઝલ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશનનો ઉપયોગ કરીને તેલ અથવા ચરબીમાંથી બનાવવામાં આવે છે અને તે યુરોપમાં સૌથી સામાન્ય બાયોફ્યુઅલ છે. 2010માં વિશ્વભરમાં જૈવ ઇંધણનું ઉત્પાદન 105 અબજ લિટર (28 અબજ ગેલન યુએસ) સુધી પહોંચ્યું હતું, જે 2009ની સરખામણીએ 17 ટકા વધ્યું હતું અને જૈવ ઇંધણ માર્ગ પરિવહન માટે વિશ્વના ઇંધણના 2.7 ટકા પ્રદાન કરે છે, જે મોટા ભાગે ઇથેનોલ અને બાયોડિઝલનું યોગદાન છે. 2010માં વૈશ્વિક ઇથેનોલ ઇંધણનું ઉત્પાદન 86 અબજ લિટર (23 અબજ ગેલન યુએસ) સુધી પહોંચ્યું હતું, જેમાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને બ્રાઝિલ વિશ્વના ટોચના ઉત્પાદકો હતા, જે વૈશ્વિક ઉત્પાદનમાં 90 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે. વિશ્વનું સૌથી મોટું બાયોડિઝલ ઉત્પાદક યુરોપિયન યુનિયન છે, જે 2010માં કુલ બાયોડિઝલ ઉત્પાદનમાં 53 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે. 2011 સુધીમાં, રાષ્ટ્રીય સ્તરે 31 દેશોમાં અને 29 રાજ્યો/પ્રાંતોમાં જૈવ ઇંધણના મિશ્રણ માટેના આદેશો અસ્તિત્વમાં છે. ઇન્ટરનેશનલ એનર્જી એજન્સી અનુસાર, બાયોફ્યુઅલમાં 2050 સુધીમાં પરિવહન ઇંધણની વિશ્વની એક ચતુર્થાંશ કરતાં વધુ માંગને પહોંચી વળવાની ક્ષમતા છે. પાયરોલિસિસ તેલ એ અન્ય પ્રકારનું બળતણ છે જે બાયોમાસના લિગ્નોસેલ્યુલોસિક અપૂર્ણાંકમાંથી મેળવવામાં આવે છે. ઓક્સિજન (પાયરોલિસિસ) ની ગેરહાજરીમાં બાયોમાસને ઝડપથી ગરમ કરીને, પ્રવાહી ક્રૂડની રચના કરી શકાય છે જેને વધુ ઉપયોગી બાયો-ઓઇલમાં પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. અન્ય બાયોફ્યુઅલથી વિપરીત, પાયરોલિસિસ તેલ બાયોમાસના બિન-ખાદ્ય અપૂર્ણાંકનો ઉપયોગ કરે છે અને મિલિસેકન્ડ્સના ક્રમમાં અને મોટા આથો રિએક્ટરની જરૂર વગર થઇ શકે છે. હાઇડ્રોજન ઇંધણ એ ઊર્જા વાહક તરીકે હાઇડ્રોજન ગેસ (H2) નો ઉપયોગ દર્શાવે છે. મોટે ભાગે કહીએ તો, નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન ઇંધણના ઉત્પાદનને બે સામાન્ય વર્ગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છેઃ જૈવિક રીતે મેળવેલ ઉત્પાદન અને રાસાયણિક ઉત્પાદન. આ વર્તમાન સંશોધનનું ક્ષેત્ર છે, અને નવા વિકાસ અને તકનીકીઓ આ ક્ષેત્રને ઝડપથી વિકસાવવાનું કારણ બની રહી છે. હાઇડ્રોજન ઇંધણનું જૈવિક ઉત્પાદન ઓછામાં ઓછું 1970ના દાયકાથી સંશોધનનો વિષય રહ્યો છે. હાઇડ્રોજન ગેસનું ઉત્પાદન કૃષિ અને જંગલના અવશેષો, ગ્રાહક કચરો અને અન્ય ચોક્કસ કૃષિ પાકો જેવા બાયોમાસ સ્રોતોમાંથી થઈ શકે છે. ખાસ કરીને, હાઇડ્રોજન ઇંધણ ગેસિફિકેશન નામની પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જ્યાં બાયોમાસને જ્વલનશીલ ગેસમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે અને પછી તેને બાળી નાખવામાં આવે છે, અથવા પાયરોલિસિસ દ્વારા, એક સંબંધિત પ્રક્રિયા જે ઇંધણ-કોષના ઉપયોગ માટે યોગ્ય હાઇડ્રોજન ગેસ તરફ દોરી શકે છે. સંશોધનનો એક સતત વિષય આ બંને પ્રક્રિયાઓમાં અનિચ્છનીય સહ-ઉત્પાદનોના ઉત્પાદનને સંબંધિત છે. અન્ય દૂષિત વાયુઓની હાજરી ઘણીવાર બાયોમાસ સ્ત્રોતની ચોક્કસ રચના પર આધારિત હોય છે, જેને નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ હોઈ શકે છે. હાઇડ્રોજન ઇંધણના જૈવિક ઉત્પાદન માટેનો બીજો સ્રોત શેવાળ છે. 1990 ના દાયકાના અંતમાં, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે જો શેવાળ સલ્ફરથી વંચિત રહેશે તો તેઓ સામાન્ય પ્રકાશસંશ્લેષણની જેમ ઓક્સિજનના ઉત્પાદનમાંથી હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદન તરફ વળશે. પ્રાયોગિક શેવાળ ફાર્મ શેવાળને આર્થિક રીતે શક્ય ઊર્જાનો સ્રોત બનાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે ઘણી ભૌતિક-રાસાયણિક પદ્ધતિઓ પણ છે; આમાંની મોટાભાગની પદ્ધતિઓમાં પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન જરૂરી છે. જ્યારે આ પ્રક્રિયા પવન ટર્બાઇન અથવા ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો જેવા નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોમાંથી તેની શક્તિ ખેંચે છે, ત્યારે ઉત્પાદન માટે બિન-નવીનીકરણીય સંસાધનોનો ઓછો વપરાશ જરૂરી છે. હાઇડ્રોજન ઇંધણ, જ્યારે પવન અથવા સૌર ઊર્જા જેવા નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, ત્યારે તે ગ્રીન હાઇડ્રોજન તરીકે ઓળખાતું નવીનીકરણીય ઇંધણ છે. સિન્થેટિક ઇંધણ (ઇલેક્ટ્રોફ્યુઅલ) ઇલેક્ટ્રોફ્યુઅલ, જેને ઇ-ઇંધણ અથવા સિન્થેટિક ઇંધણ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે એક પ્રકારનું ડ્રોપ-ઇન રિપ્લેસમેન્ટ ઇંધણ છે. તેઓ પવન, સૌર અને પરમાણુ ઊર્જા જેવા ટકાઉ વીજળી સ્રોતોમાંથી મેળવેલા હાઇડ્રોજન સાથે મળીને કબજે કરેલા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અથવા કાર્બન મોનોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા ઉત્પાદનમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરે છે અને જ્યારે બળતણ બાળી નાખવામાં આવે છે ત્યારે લગભગ સમાન માત્રામાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ હવામાં છોડે છે, જે એકંદરે ઓછા કાર્બન પદચિહ્ન માટે છે. આમ ઇલેક્ટ્રોફ્યુઅલ એ પરિવહનમાંથી ગ્રીનહાઉસ ગેસના ઉત્સર્જનને ઘટાડવા માટેનો એક વિકલ્પ છે, ખાસ કરીને લાંબા અંતરના નૂર, દરિયાઈ અને હવાઈ પરિવહન માટે. કેટલીક ઉભરતી કંપનીઓ આ વિસ્તારમાં ઉત્પાદનો વિકસાવી રહી છે, જેમાં બ્રિટિશ કંપની ઝીરો પણ સામેલ છે, જે ઓક્સફર્ડ નજીક બિસેસ્ટર હેરિટેજ ખાતે વિકાસ ઉત્પાદન પ્લાન્ટનું નિર્માણ કરી રહી છે. પ્રોસેસ્ડ એન્જિનિયર્ડ ઇંધણ PEF એ સિમેન્ટ ભઠ્ઠીઓમાં અશ્મિભૂત ઇંધણ માટે આંશિક રિપ્લેસમેન્ટ છે. તેનું નોંધપાત્ર કેલરી મૂલ્ય છે અને તેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ દહન સુવિધાઓમાં કોલસા અને ગેસના વિકલ્પ તરીકે થઈ શકે છે. પીઇએફ સુવિધાઓ સામાન્ય રીતે લેન્ડફિલમાંથી કચરાને ડાયવર્ટ કરે છે, બિન-નવીનીકરણીય કોલસાની માંગ ઘટાડે છે અને કચરાને લેન્ડફિલમાં ઘટાડે છે. આ પણ જુઓ ઇલેક્ટ્રોફ્યુઅલ IRENA પાવર ટુ ગેસ નવીનીકરણીય કુદરતી ગેસ સૌર ઇંધણ સિનગેસ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ જૈવ ઊર્જા ટકાઉ તકનીકો જૈવ ઇંધણ તેજસ્વી હરિત પર્યાવરણવાદ