Cellulosic ethanol
سیلولوسک ایتھنول ایتھنول (ایتھائل الکحل) ہے جو پودے کے بیجوں یا پھلوں کے بجائے سیلولوز (پودے کے سخت ریشے) سے تیار ہوتا ہے۔ یہ گھاس، لکڑی، طحالب یا دیگر پودوں سے تیار کیا جا سکتا ہے۔ اسے عام طور پر حیاتیاتی ایندھن کے طور پر استعمال کرنے کے لیے زیر بحث لایا جاتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ جو پودے بڑھتے ہوئے جذب کرتے ہیں جب ان سے بنے ایتھنول کو جلایا جاتا ہے تو اس سے خارج ہونے والی کچھ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو آفسیٹ کر دیتا ہے، لہذا سیلولوسک ایتھنول ایندھن میں جیواشم ایندھن کے مقابلے میں کم کاربن فوٹ پرنٹ ہونے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ سیلولوسک ایتھنول میں دلچسپی مکئی یا گنے سے بنے ایتھنول کو تبدیل کرنے کی صلاحیت سے کارفرما ہے۔ چونکہ ان پودوں کو کھانے کی مصنوعات کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے، لہذا انہیں ایتھنول کی پیداوار کے لیے موڑنے سے کھانے کی قیمتوں میں اضافہ ہو سکتا ہے ؛ دوسری طرف سیلولوز پر مبنی ذرائع عام طور پر کھانے کے ساتھ مقابلہ نہیں کرتے، کیونکہ پودوں کے ریشے دار حصے زیادہ تر انسانوں کے لیے ناقابل استعمال ہوتے ہیں۔ ایک اور ممکنہ فائدہ سیلولوز ذرائع کا اعلی تنوع اور کثرت ہے۔ گھاس، درخت اور طحالب زمین کے تقریبا ہر ماحول میں پائے جاتے ہیں۔ یہاں تک کہ میونسپل ٹھوس فضلہ کے اجزاء جیسے کاغذ کو بھی ایتھنول بنایا جا سکتا ہے۔ سیلولوسک ایتھنول کا بنیادی موجودہ نقصان اس کی پیداوار کی زیادہ لاگت ہے، جو زیادہ پیچیدہ ہے اور اس کے لیے مکئی پر مبنی یا گنے پر مبنی ایتھنول سے زیادہ اقدامات کی ضرورت ہوتی ہے۔ سیلولوسک ایتھنول نے 2000 کی دہائی اور 2010 کی دہائی کے اوائل میں نمایاں توجہ حاصل کی۔ ریاستہائے متحدہ کی حکومت نے خاص طور پر اس کی تجارتی کاری میں تحقیق کے لیے مالی اعانت فراہم کی اور گاڑیوں کے ایندھن میں شامل سیلولوسک ایتھنول کے تناسب کے لیے اہداف طے کیے۔ سیلولوسک ایتھنول میں مہارت حاصل کرنے والی نئی کمپنیوں کی ایک بڑی تعداد، بہت سی موجودہ کمپنیوں کے علاوہ، پائلٹ پیمانے کے پیداواری پلانٹس میں سرمایہ کاری کرتی ہے۔ تاہم، 2010 کی دہائی میں تیل کی کم قیمت کے ساتھ اناج پر مبنی ایتھنول کی بہت سستی تیاری کا مطلب یہ تھا کہ سیلولوسک ایتھنول ان قائم شدہ ایندھنوں کے ساتھ مسابقتی نہیں تھا۔ نتیجے کے طور پر، زیادہ تر نئی ریفائنریاں 2010 کی دہائی کے وسط تک بند ہو گئیں اور بہت سی نئی قائم شدہ کمپنیاں دیوالیہ ہو گئیں۔ کچھ اب بھی موجود ہیں، لیکن بنیادی طور پر مظاہرے یا تحقیقی مقاصد کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ 2021 تک، کوئی بھی پیمانے پر سیلولوسک ایتھنول تیار نہیں کرتا ہے۔ جائزہ سیلولوسک ایتھنول ایک قسم کا بائیو فیول ہے جو لگن سیلولوز سے تیار ہوتا ہے، ایک ساختی مواد جو پودوں کی زیادہ تر مقدار پر مشتمل ہوتا ہے اور بنیادی طور پر سیلولوز، ہیمی سیلولوز اور لگنن پر مشتمل ہوتا ہے۔ لگن سیلولوز کے مقبول ذرائع میں زرعی فضلہ کی مصنوعات دونوں شامل ہیں (مثال کے طور پر۔ مکئی کا ذخیرہ یا لکڑی کے چپس) اور گھاس جیسے سوئچ گراس اور مسکینتھس پرجاتیوں۔ ایتھنول کی پیداوار کے لیے یہ خام مال وافر اور متنوع ہونے کا فائدہ رکھتے ہیں اور عام طور پر استعمال ہونے والے مکئی اور گنے کی شکر کے برعکس کھانے کی پیداوار کے ساتھ مقابلہ نہیں کریں گے۔ تاہم، انہیں چینی کے مونومرز کو مائکروجنزموں کے لیے دستیاب کرنے کے لیے مزید پروسیسنگ کی بھی ضرورت ہوتی ہے جو عام طور پر خمیر کے ذریعے ایتھنول تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جس سے سیلولوس سے ماخوذ ایتھنول کی قیمت بڑھ جاتی ہے۔ سیلولوسک ایتھنول اصلاح شدہ پٹرول پر گرین ہاؤس گیس کے اخراج کو 85 فیصد تک کم کر سکتا ہے۔ اس کے برعکس، اسٹارچ ایتھنول (مثال کے طور پر، مکئی سے)، جو اس عمل کے لیے توانائی فراہم کرنے کے لیے اکثر قدرتی گیس کا استعمال کرتا ہے، گرین ہاؤس گیس کے اخراج کو بالکل بھی کم نہیں کر سکتا، اس بات پر منحصر ہے کہ اسٹارچ پر مبنی فیڈ اسٹاک کیسے پیدا ہوتا ہے۔ 2011 میں نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کے مطابق، لیگنو سیلولوسک بائیو ماس کو ایندھن میں تبدیل کرنے کے لیے کوئی تجارتی طور پر قابل عمل بائیو ریفائنری موجود نہیں ہے۔ ضابطے کے ذریعہ مطلوبہ مقدار میں سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کی عدم موجودگی ریاستہائے متحدہ کی عدالت برائے اپیل برائے ڈسٹرکٹ آف کولمبیا کے فیصلے کی بنیاد تھی جس کا اعلان 25 جنوری 2013 کو کیا گیا تھا، جس میں ماحولیاتی تحفظ ایجنسی کے ذریعہ ریاستہائے متحدہ میں کار اور ٹرک ایندھن پیدا کرنے والوں پر عائد کردہ تقاضے کو کالعدم قرار دیا گیا تھا۔ ان کی مصنوعات میں سیلولوسک بائیو فیول کے اضافے کی ضرورت ہے۔ ان مسائل کے ساتھ ساتھ پیداوار کے بہت سے دیگر مشکل چیلنجوں نے جارج واشنگٹن یونیورسٹی کے پالیسی محققین کو یہ بتانے پر مجبور کیا کہ "قلیل مدت میں، [سیلولوسک] ایتھنول پٹرول کے متبادل کے توانائی کی حفاظت اور ماحولیاتی اہداف کو پورا نہیں کر سکتا"۔ تاریخ فرانسیسی کیمسٹ، ہنری بریکنوٹ نے سب سے پہلے دریافت کیا کہ سیلولوز کو 1819 میں سلفورک ایسڈ کے ساتھ علاج کے ذریعے شکر میں ہائیڈرولائز کیا جا سکتا ہے۔ ہائیڈرولائزڈ چینی کو پھر خمیر کے ذریعے ایتھنول بنانے کے لیے پروسیس کیا جا سکتا ہے۔ ایتھنول کی پہلی تجارتی پیداوار 1898 میں جرمنی میں شروع ہوئی، جہاں ایسڈ کو سیلولوز کو ہائیڈرولائز کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔ ریاستہائے متحدہ میں، اسٹینڈرڈ الکحل کمپنی نے 1910 میں جنوبی کیرولائنا میں پہلا سیلولوسک ایتھنول پروڈکشن پلانٹ کھولا۔ بعد میں، لوزیانا میں ایک دوسرا پلانٹ کھولا گیا۔ تاہم، دونوں پلانٹس پہلی جنگ عظیم کے بعد معاشی وجوہات کی بنا پر بند کر دیے گئے تھے۔ لکڑی سے ایتھنول کے عمل کو تجارتی بنانے کی پہلی کوشش 1898 میں جرمنی میں کی گئی تھی۔ اس میں سیلولوز کو گلوکوز میں ہائیڈرولائز کرنے کے لیے ڈائلیوٹ ایسڈ کا استعمال شامل تھا، اور یہ فی 100 کلو لکڑی کے فضلے (فی ٹن) میں 7.6 لیٹر ایتھنول پیدا کرنے میں کامیاب رہا۔ جرمنوں نے جلد ہی ایک صنعتی عمل تیار کیا جو تقریبا فی ٹن بائیو ماس کی پیداوار کے لیے بہتر بنایا گیا۔ یہ عمل جلد ہی امریکہ تک پہنچ گیا، جس کا اختتام پہلی جنگ عظیم کے دوران جنوب مشرق میں کام کرنے والے دو تجارتی پلانٹس میں ہوا۔ ان پودوں نے وہ استعمال کیا جسے "امریکن پروسیس" کہا جاتا تھا-ایک مرحلہ پتلا سلفورک ایسڈ ہائیڈرولیسس۔ اگرچہ پیداوار اصل جرمن عمل (ایتھنول فی ٹن بمقابلہ 50) سے نصف تھی، لیکن امریکی عمل کی پیداوار بہت زیادہ تھی۔ لکڑی کی پیداوار میں کمی نے پہلی جنگ عظیم کے اختتام کے فورا بعد پلانٹس کو بند کرنے پر مجبور کر دیا۔ اس دوران، یو ایس ایف ایس کی فاریسٹ پروڈکٹس لیبارٹری میں ڈائلیوٹ ایسڈ ہائیڈرولیسس پر ایک چھوٹی لیکن مستحکم تحقیق جاری رہی۔ دوسری جنگ عظیم کے دوران، امریکہ نے دوبارہ سیلولوسک ایتھنول کا رخ کیا، اس بار مصنوعی ربڑ تیار کرنے کے لیے بوٹاڈین میں تبدیلی کے لیے۔ ولکن کاپر اینڈ سپلائی کمپنی کو بھوسے کو ایتھنول میں تبدیل کرنے کے لیے ایک پلانٹ کی تعمیر اور اسے چلانے کا معاہدہ کیا گیا تھا۔ یہ پلانٹ اصل جرمن شولر عمل میں ترمیم پر مبنی تھا جیسا کہ فاریسٹ پروڈکٹس لیبارٹری نے تیار کیا تھا۔ اس پلانٹ نے فی خشک ٹن ایتھنول کی پیداوار حاصل کی، لیکن پھر بھی منافع بخش نہیں تھا اور جنگ کے بعد اسے بند کر دیا گیا۔ پچھلی دو دہائیوں میں انزائم ٹیکنالوجیز کی تیزی سے ترقی کے ساتھ، ایسڈ ہائیڈرولیسس کے عمل کو آہستہ آہستہ انزیمیٹک ہائیڈرولیسس سے تبدیل کر دیا گیا ہے۔ ہائیڈرولائز (علیحدہ) ہیمی سیلولوز کے لیے فیڈ اسٹاک کے کیمیائی پری ٹریٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے، لہذا اسے زیادہ مؤثر طریقے سے شکر میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ ڈائلیوٹ ایسڈ پری ٹریٹمنٹ یو ایس ایف ایس کی فاریسٹ پروڈکٹس لیبارٹری میں لکڑی کے ایسڈ ہائیڈرولیسس پر ابتدائی کام کی بنیاد پر تیار کیا گیا ہے۔ حال ہی میں، فاریسٹ پروڈکٹس لیبارٹری نے وسکونسن-میڈیسن یونیورسٹی کے ساتھ مل کر لکڑی کے سیلولوز کے مضبوط انزیمیٹک ہائیڈرولائسیس کے لیے لگنوسیلولوز کے ریکلسیٹرینس پر قابو پانے کے لیے ایک سلفایٹ پری ٹریٹمنٹ تیار کیا۔ 23 جنوری 2007 کو اپنے 2007 کے اسٹیٹ آف دی یونین خطاب میں، امریکی صدر جارج ڈبلیو بش نے 2017 تک ایتھنول کے لیے مجوزہ مینڈیٹ کا اعلان کیا۔ اس سال کے آخر میں، امریکی محکمہ توانائی نے 38.5 کروڑ ڈالر کی گرانٹ سے نوازا جس کا مقصد لکڑی کے چپس، سوئچ گراس اور لیموں کے چھلکے جیسے غیر روایتی ذرائع سے ایتھنول کی پیداوار شروع کرنا تھا۔ پیداوار کے طریقے حیاتیاتی نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے ایتھنول تیار کرنے کے مراحل یہ ہیں: لکڑی یا تنکے جیسے لگن سیلولوسک مواد کو ہائیڈرولیسس سیلولوز ہائیڈرولیسس (سیلولولیسس) کے قابل بنانے کے لیے ایک "پری ٹریٹمنٹ" مرحلہ جو مالیکیولز کو شکر میں توڑنے کے لیے موزوں ہے۔ خالص الکحل پیدا کرنے کے لیے چینی کے محلول کی آستین اور پانی کی کمی کا مائکروبیل خمیر 2010 میں، جینیاتی طور پر تیار کردہ خمیر کا تناؤ اپنے سیلولوز کو ہضم کرنے والے انزائم تیار کرنے کے لیے تیار کیا گیا تھا۔ یہ فرض کرتے ہوئے کہ اس ٹیکنالوجی کو صنعتی سطح تک بڑھایا جا سکتا ہے، یہ سیلولولیسس کے ایک یا زیادہ مراحل کو ختم کر دے گا، جس سے مطلوبہ وقت اور پیداوار کے اخراجات دونوں کم ہو جائیں گے۔ اگرچہ لگنوسیلولوز پودوں کے مواد کا سب سے زیادہ وافر وسائل ہے، لیکن اس کے استعمال میں اس کی سخت ساخت کی وجہ سے کمی واقع ہوتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، سیلولوز کو لگنن مہر اور اس کے کرسٹل ڈھانچے سے آزاد کرنے کے لیے ایک موثر پری ٹریٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ اسے بعد کے ہائیڈرولیسس مرحلے کے لیے قابل رسائی بنایا جا سکے۔ اب تک، زیادہ تر پیشگی علاج جسمانی یا کیمیائی ذرائع سے کیے جاتے ہیں۔ اعلی کارکردگی حاصل کرنے کے لیے، جسمانی اور کیمیائی دونوں طرح کے علاج کی ضرورت ہوتی ہے۔ جسمانی قبل از علاج میں مکینیکل پروسیسنگ کے طریقوں جیسے ملنگ یا اخراج کے ذریعے بائیو ماس کے ذرات کے سائز کو کم کرنا شامل ہے۔ کیمیائی پری ٹریٹمنٹ جزوی طور پر لگنوسیلولوز کو ڈی پولیمرائز کرتا ہے تاکہ انزائم مائکروبیل رد عمل کے لیے سیلولوز تک رسائی حاصل کر سکیں۔ کیمیائی پری ٹریٹمنٹ تکنیکوں میں ایسڈ ہائیڈرولائسیس، بھاپ دھماکہ، امونیا فائبر کی توسیع، آرگناسولو، سلفایٹ پری ٹریٹمنٹ، ایس او 2-ایتھنول-واٹر فریکشنشن، الکلائن گیلے آکسیڈیشن اور اوزون پری ٹریٹمنٹ شامل ہیں۔ مؤثر سیلولوز لبریشن کے علاوہ، ایک مثالی پری ٹریٹمنٹ کو انحطاط کی مصنوعات کی تشکیل کو کم کرنا پڑتا ہے کیونکہ وہ بعد میں ہائیڈرولیسس اور خمیر کے مراحل کو روک سکتے ہیں۔ انابائٹرز کی موجودگی ضروری ڈیٹوکسفیکیشن اقدامات کی وجہ سے ایتھنول کی پیداوار کی لاگت کو مزید پیچیدہ اور بڑھا دیتی ہے۔ مثال کے طور پر، اگرچہ ایسڈ ہائیڈرولیسس شاید سب سے قدیم اور سب سے زیادہ مطالعہ شدہ پری ٹریٹمنٹ تکنیک ہے، لیکن یہ فرفورل اور ہائیڈروکسیمیتھائلفرفورل سمیت کئی طاقتور انفیکٹرز تیار کرتی ہے۔ امونیا فائبر کی توسیع (اے ایف ای ایکس) ایک امید افزا پری ٹریٹمنٹ کی مثال ہے جو کوئی رکاوٹ پیدا نہیں کرتا ہے۔ زیادہ تر پری ٹریٹمنٹ کے عمل اس وقت مؤثر نہیں ہوتے جب زیادہ لگنن مواد والے فیڈ اسٹاک، جیسے جنگل کے بائیو ماس پر لاگو ہوتے ہیں۔ ان کے لیے متبادل یا خصوصی طریقوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ آرگنسوولو، ایس پی او آر ایل ('لگنوسیلولوز کی بازیافت پر قابو پانے کے لیے سلفایٹ پری ٹریٹمنٹ') اور ایس او 2-ایتھانول-واٹر (اے وی اے پی ®) کے عمل وہ تین عمل ہیں جو جنگل کے بائیو ماس، خاص طور پر سافٹ ووڈ پرجاتیوں کے لیے 90 فیصد سے زیادہ سیلولوز تبدیلی حاصل کر سکتے ہیں۔ ایس پی او آر ایل سب سے زیادہ توانائی موثر ہے (پری ٹریٹمنٹ میں فی یونٹ توانائی کی کھپت میں چینی کی پیداوار) اور خمیر روکنے والوں کی بہت کم پیداوار کے ساتھ جنگل کے بائیو ماس کے پری ٹریٹمنٹ کے لیے مضبوط عمل ہے۔ آرگنسوولو پلپنگ خاص طور پر سخت لکڑی کے لیے موثر ہے اور ڈائلیوشن اور بارش کے ذریعے ہائیڈروفوبک لگنن پروڈکٹ کی آسان بازیابی پیش کرتا ہے۔ اے وی اے پی® عمل مؤثر طریقے سے ہر قسم کے لگنوسیلولوسک کو صاف انتہائی ہضم سیلولوز، غیر مستحکم ہیمی سیلولوز شکر، رد عمل والے لگنن اور لگنوسلفونیٹس میں تقسیم کرتا ہے، اور اس کی خصوصیت کیمیکلز کی موثر بازیابی ہے۔ سیلولولیٹک عمل سیلولوز کا ہائیڈرولیسس (سیلولولیسس) سادہ شکر پیدا کرتا ہے جسے الکحل میں خمیر کیا جا سکتا ہے۔ سیلولولیسس کے دو بڑے عمل ہیں: ایسڈ کا استعمال کرتے ہوئے کیمیائی عمل، یا سیلولس کا استعمال کرتے ہوئے انزیمیٹک رد عمل۔ کیمیائی ہائیڈرولیسس 19 ویں صدی میں اور 20 ویں صدی کے آغاز میں تیار ہونے والے روایتی طریقوں میں، سیلولوز پر تیزاب سے حملہ کرکے ہائیڈرولیسس کیا جاتا ہے۔ ڈائلیوٹ ایسڈ کو زیادہ گرمی اور زیادہ دباؤ کے تحت استعمال کیا جا سکتا ہے، یا زیادہ مرتکز ایسڈ کو کم درجہ حرارت اور ماحولیاتی دباؤ پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایسڈ اور شکر کا ایک ڈی کرسٹلائزڈ سیلولوسک مرکب پانی کی موجودگی میں انفرادی شوگر مالیکیولز (ہائیڈرولیسس) کو مکمل کرنے کے لیے رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ اس ہائیڈرولائسیس سے حاصل ہونے والے پروڈکٹ کو پھر غیر جانبدار کیا جاتا ہے اور خمیر کے خمیر کو ایتھنول تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ جیسا کہ ذکر کیا گیا ہے، ڈائلیوٹ ایسڈ کے عمل میں ایک اہم رکاوٹ یہ ہے کہ ہائیڈرولیسس اتنا سخت ہوتا ہے کہ زہریلے انحطاط کی مصنوعات پیدا ہوتی ہیں جو خمیر میں مداخلت کر سکتی ہیں۔ بلیو فائر رینوایبلز متمرکز ایسڈ کا استعمال کرتا ہے کیونکہ یہ تقریبا اتنے خمیر روکنے والے پیدا نہیں کرتا ہے، لیکن تجارتی طور پر پرکشش ہونے کے لیے ری سائیکل [مثال کے طور پر مصنوعی حرکت پذیر بیڈ کرومیٹوگرافک علیحدگی] کے لیے اسے شوگر اسٹریم سے الگ کرنا ضروری ہے۔ زرعی تحقیقی خدمات کے سائنس دانوں نے پایا کہ وہ گندم کے بھوسے میں تقریبا تمام باقی شکر تک رسائی حاصل کر سکتے ہیں اور خمیر کر سکتے ہیں۔ شکر پودے کی خلیے کی دیواروں میں واقع ہوتے ہیں، جنہیں توڑنا بدنام زمانہ مشکل ہوتا ہے۔ ان شکروں تک رسائی حاصل کرنے کے لیے، سائنس دانوں نے گندم کے بھوسے کو الکلین پیرو آکسائیڈ سے پہلے سے علاج کیا، اور پھر خلیوں کی دیواروں کو توڑنے کے لیے خصوصی انزائموں کا استعمال کیا۔ یہ طریقہ ایتھنول فی ٹن گندم کے بھوسے سے تیار کیا جاتا ہے۔ انزیمیٹک ہائیڈرولیسس سیلولوز زنجیروں کو سیلولز انزائموں کے ذریعے گلوکوز کے مالیکیولز میں توڑا جا سکتا ہے۔ یہ رد عمل مویشیوں اور بھیڑوں جیسے چرمی کرنے والوں کے پیٹ میں جسمانی درجہ حرارت پر ہوتا ہے، جہاں انزائم جرثوموں کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں۔ یہ عمل اس تبدیلی کے مختلف مراحل میں کئی انزائموں کا استعمال کرتا ہے۔ اسی طرح کے انزیمیٹک نظام کا استعمال کرتے ہوئے، لگن سیلولوسک مواد کو نسبتا ہلکی حالت (50 ڈگری سیلسیس اور پی ایچ 5) میں انزیمیٹک طور پر ہائیڈرولائز کیا جا سکتا ہے، اس طرح ضمنی مصنوعات کی تشکیل کے بغیر موثر سیلولوز بریک ڈاؤن کو فعال کیا جا سکتا ہے جو بصورت دیگر انزائم کی سرگرمی کو روک سکتا ہے۔ ڈائلیوٹ ایسڈ سمیت پری ٹریٹمنٹ کے تمام بڑے طریقوں میں، ایتھنول خمیر کے لیے چینی کی زیادہ پیداوار حاصل کرنے کے لیے ایک انزیمیٹک ہائیڈرولائسیس مرحلے کی ضرورت ہوتی ہے۔ سیلولوز کو ہائیڈرولائز کرنے کے لیے فنگل انزائم استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ خام مال (اکثر لکڑی یا تنکے) کو اب بھی پہلے سے ٹریٹ کرنا پڑتا ہے تاکہ اسے ہائیڈرولیسس کے قابل بنایا جا سکے۔ 2005 میں، آئیوجن کارپوریشن نے اعلان کیا کہ وہ پھپھوندی ٹرائکوڈرما ریسی کا استعمال کرتے ہوئے ایک انزیمیٹک ہائیڈرولیسس کے عمل کے لیے "خصوصی طور پر تیار کردہ انزائمز" کا سراغ لگانے کے لیے ایک عمل تیار کر رہی ہے۔ ایک اور کینیڈین کمپنی، سن اوپتا، بھاپ کے دھماکے سے پہلے کے علاج کا استعمال کرتی ہے، اور اپنی ٹیکنالوجی کو جیننگز، لوزیانا میں ویرینیم (سابقہ سیلونول کارپوریشن) کی سہولت، سلامانکا، اسپین میں ابینگوا کی سہولت، اور زاؤڈونگ میں چائنا ریسورسز الکحل کارپوریشن کو فراہم کرتی ہے۔ سی آر اے سی کی پیداواری سہولت مکئی کے اسٹور کو خام مال کے طور پر استعمال کرتی ہے۔ مائکروبیل خمیر روایتی طور پر، بیکر کا خمیر (Saccharomyces cerevisiae)، طویل عرصے سے بریوری کی صنعت میں ہیکسوز (چھ کاربن شکر) سے ایتھنول تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتا رہا ہے۔ لگن سیلولوسک بائیو ماس میں موجود کاربوہائیڈریٹ کی پیچیدہ نوعیت کی وجہ سے، ہائیڈرولائسیٹ میں زائیلوز اور اربینوز (لگن سیلولوز کے ہیمی سیلولوز حصے سے حاصل ہونے والی پانچ کاربن شکر) کی ایک قابل ذکر مقدار بھی موجود ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، مکئی کے اسٹور کے ہائیڈرولائسیٹ میں، خمیر کے قابل کل شکر کا تقریبا 30 فیصد زائیلوز ہوتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، سیلولوسک ایتھنول اور ممکنہ طور پر بائیو بیسڈ پروٹین کی معاشی مسابقت کو بڑھانے کے لیے ہائیڈرولائسیٹ سے دستیاب شکر کی پوری رینج کو استعمال کرنے کی خمیر کرنے والے مائکروجنزموں کی صلاحیت بہت ضروری ہے۔ حالیہ برسوں میں، ایندھن ایتھنول کی پیداوار میں استعمال ہونے والے مائکروجنزموں کے لیے میٹابولک انجینئرنگ میں نمایاں پیش رفت ہوئی ہے۔ Saccharomyces cerevisiae کے علاوہ، سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کے لیے میٹابولک انجینئرنگ کے ذریعے زیموموناس موبلس اور ایسچریچیا کولی جیسے مائکروجنزموں کو نشانہ بنایا گیا ہے۔ متبادل خمیر شدہ حیاتیات کی طرف ایک کشش اس کی پانچ کاربن شکر کو خمیر کرنے کی صلاحیت ہے جو فیڈ اسٹاک کی پیداوار کو بہتر بناتی ہے۔ یہ صلاحیت اکثر بیکٹیریا پر مبنی حیاتیات میں پائی جاتی ہے۔ حال ہی میں، انجینئرڈ خمیر کو مؤثر طریقے سے زائیلوز، اور عربینوز، اور یہاں تک کہ دونوں کو ایک ساتھ خمیر کرنے کے بارے میں بیان کیا گیا ہے۔ خمیر کے خلیات سیلولوسک ایتھنول کے عمل کے لیے خاص طور پر پرکشش ہوتے ہیں کیونکہ وہ سینکڑوں سالوں سے بائیوٹیکنالوجی میں استعمال ہوتے رہے ہیں، اعلی ایتھنول اور انفیکٹر کے ارتکاز کے لیے روادار ہوتے ہیں اور بیکٹیریل آلودگی کو کم کرنے کے لیے کم پی ایچ اقدار پر بڑھ سکتے ہیں۔ مشترکہ ہائیڈرولیسس اور خمیر بیکٹیریا کی کچھ انواع سیلولوز سبسٹریٹ کو ایتھنول میں براہ راست تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتی ہیں۔ ایک مثال کلوسٹریڈیم تھرمو سیلم ہے، جو سیلولوز کو توڑنے اور ایتھنول کی ترکیب کے لیے ایک پیچیدہ سیلولوسوم کا استعمال کرتا ہے۔ تاہم، سی تھرمو سیلم سیلولوز میٹابولزم کے دوران دیگر مصنوعات بھی تیار کرتا ہے، بشمول ایسیٹیٹ اور لیکٹیٹ، ایتھنول کے علاوہ، عمل کی کارکردگی کو کم کرتا ہے۔ کچھ تحقیقی کوششوں کو جینیاتی طور پر انجینئرنگ بیکٹیریا کے ذریعے ایتھنول کی پیداوار کو بہتر بنانے کی ہدایت کی جاتی ہے جو ایتھنول پیدا کرنے والے راستے پر توجہ مرکوز کرتے ہیں۔ گیسیفیکیشن کا عمل (تھرمو کیمیکل نقطہ نظر) گیسیفیکیشن کا عمل سیلولوز چین (سیلولولیسس) کے کیمیائی سڑنے پر انحصار نہیں کرتا ہے۔ سیلولوز کو شکر کے مالیکیولز میں توڑنے کے بجائے، خام مال میں موجود کاربن کو ترکیبی گیس میں تبدیل کیا جاتا ہے، جس میں جزوی دہن کی مقدار استعمال ہوتی ہے۔ اس کے بعد کاربن مونو آکسائیڈ، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن کو ایک خاص قسم کے خمیر میں ڈالا جا سکتا ہے۔ خمیر کے ساتھ چینی کے خمیر کے بجائے، یہ عمل کلوسٹریڈیم لجنگدہلی بیکٹیریا کا استعمال کرتا ہے۔ یہ مائکروجنزم کاربن مونو آکسائیڈ، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن کو کھا کر ایتھنول اور پانی تیار کرے گا۔ اس طرح اس عمل کو تین مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: گیسیفیکیشن-کاربن تک رسائی کے لیے پیچیدہ کاربن پر مبنی مالیکیولز کو کاربن مونو آکسائیڈ، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن فرمینٹیشن کے طور پر الگ کیا جاتا ہے-کاربن مونو آکسائیڈ، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن کو کلسٹریڈیم لجنگدہلی جاندار ڈسٹلشن کا استعمال کرتے ہوئے ایتھنول میں تبدیل کریں-ایتھنول کو پانی سے الگ کیا جاتا ہے ایک حالیہ تحقیق میں ایک اور کلسٹریڈیم بیکٹیریم پایا گیا ہے جو کاربن مونو آکسائیڈ سے ایتھنول بنانے میں دوگنا موثر معلوم ہوتا ہے جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے۔ متبادل طور پر، گیسیفیکیشن سے ہونے والی ترکیبی گیس کو اتپریرک ری ایکٹر کو کھلایا جا سکتا ہے جہاں اسے تھرمو کیمیکل عمل کے ذریعے ایتھنول اور دیگر اعلی الکوحل تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ عمل دیگر قسم کے مائع ایندھن بھی پیدا کر سکتا ہے، ایک متبادل تصور جس کا مونٹریال میں مقیم کمپنی اینرکم نے ویسٹبری، کیوبیک میں اپنی سہولت پر کامیابی کے ساتھ مظاہرہ کیا۔ سیلولوز اور ہیمی سیلولوز دونوں کو ایتھنول میں تبدیل کرنے کے معاشی طریقوں کو تیار کرنے کے لیے ہیمی سیلولوز سے ایتھنول کا مطالعہ شدت سے کیا جاتا ہے۔ گلوکوز کا خمیر، سیلولوز ہائیڈرولائزٹ کی اہم پیداوار، ایتھنول میں پہلے سے ہی قائم اور موثر تکنیک ہے۔ تاہم، خاص طور پر گلوکوز کی موجودگی میں، ہیمی سیلولوز ہائیڈرولائزٹ کی پینٹوز شوگر، زائیلوز کی تبدیلی ایک محدود عنصر ہے۔ مزید برآں، اسے نظر انداز نہیں کیا جا سکتا کیونکہ ہیمی سیلولوز سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کی کارکردگی اور لاگت کی تاثیر میں اضافہ کرے گا۔ سکاموتو (2012) اور دیگر۔ ہیمی سیلولس انزائموں کو ظاہر کرنے کے لیے جینیاتی انجینئرنگ کے جرثوموں کی صلاحیت کو ظاہر کریں۔ محققین نے ایک ریکومبیننٹ Saccharomyces cerevisiae تناؤ تیار کیا جو اس کے قابل تھا: خلیوں کی سطح پر کوڈس پلیئنگ اینڈوکسیلاینس کے ذریعے ہیمی سیلولس کو ہائیڈرولائز کرنا، xylose ریڈکٹیس اور xylitol dehydrogenase کے اظہار کے ذریعے xylose کو جذب کرنا۔ یہ تناؤ چاول کے بھوسے کے ہائیڈرولائزٹ کو ایتھنول میں تبدیل کرنے میں کامیاب رہا، جس میں ہیمی سیلولوسک اجزاء ہوتے ہیں۔ مزید برآں، یہ کنٹرول اسٹرین سے 2.5 گنا زیادہ ایتھنول پیدا کرنے میں کامیاب رہا، جو ایتھنول تیار کرنے کے لیے سیل کی سطح کی انجینئرنگ کے انتہائی موثر عمل کو ظاہر کرتا ہے۔ فوائد ایتھنول ایندھن کے عمومی فوائد ایتھنول پٹرول کے مقابلے میں زیادہ صاف اور زیادہ موثر طریقے سے جلتا ہے۔ چونکہ پودے بڑھتے ہوئے کاربن ڈائی آکسائیڈ کا استعمال کرتے ہیں، اس لیے بائیو ایتھانول میں جیواشم ایندھن کے مقابلے مجموعی طور پر کم کاربن فوٹ پرنٹ ہوتا ہے۔ تیل کے لیے ایتھنول کو تبدیل کرنے سے تیل کی درآمدات پر ملک کا انحصار بھی کم ہو سکتا ہے۔ مکئی یا چینی پر مبنی ایتھنول پر سیلولوسک ایتھنول کے فوائد سیلولوسک ایتھنول کی تجارتی پیداوار، جو مکئی اور گنے کے برعکس خوراک کی پیداوار کے ساتھ مقابلہ نہیں کرے گی، انتہائی پرکشش ہوگی کیونکہ اس سے ان غذائی فصلوں پر دباؤ کم ہوگا۔ اگرچہ اس کی پروسیسنگ کی لاگت زیادہ ہے، سیلولوز بائیو ماس کی قیمت اناج یا پھلوں کے مقابلے میں بہت سستی ہے۔ مزید برآں، چونکہ سیلولوز پودوں کا بنیادی جزو ہے، اس لیے صرف پھل یا بیجوں کے بجائے پورے پودے کو کاٹا جا سکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں بہت بہتر پیداوار ہوتی ہے ؛ مثال کے طور پر، سویچ گراس مکئی کے مقابلے میں فی ایکڑ دوگنا ایتھنول پیدا کرتا ہے۔ سیلولوز کی پیداوار کے لیے بائیو ماس مواد کو کم ان پٹ کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کھاد، جڑی بوٹیاں، اور ان کی وسیع جڑیں مٹی کے معیار کو بہتر بناتی ہیں، کٹاؤ کو کم کرتی ہیں، اور غذائیت کی گرفت میں اضافہ کرتی ہیں۔ سیلولوسک ایتھنول کے مجموعی کاربن فوٹ پرنٹ اور گلوبل وارمنگ کی صلاحیت کافی کم ہے (چارٹ دیکھیں) اور خالص توانائی کی پیداوار مکئی پر مبنی ایتھنول سے کئی گنا زیادہ ہے۔ ممکنہ خام مال بھی وافر مقدار میں ہے۔ دنیا بھر میں پیدا ہونے والے گھریلو فضلے کا تقریبا 44 فیصد خوراک اور سبزیوں پر مشتمل ہے۔ ایک اندازے کے مطابق 323 ملین ٹن سیلولوز پر مشتمل خام مال جو ایتھنول بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، صرف امریکہ میں ہر سال پھینک دیا جاتا ہے۔ اس میں 36.8 ملین خشک ٹن شہری لکڑی کا فضلہ، 9.5 ملین خشک ٹن بنیادی مل کے باقیات، 4.5 ملین خشک ٹن جنگل کے باقیات، اور 10 لاکھ خشک ٹن مکئی کا ذخیرہ اور گندم کے بھوسے شامل ہیں۔ مزید برآں، یہاں تک کہ زراعت کے لیے معمولی زمین کو سیلولوز پیدا کرنے والی فصلوں، جیسے کہ سوئچ گراس کے ساتھ لگایا جا سکتا ہے، جس کے نتیجے میں ریاستہائے متحدہ میں تیل کی تمام موجودہ درآمدات کا متبادل بننے کے لیے کافی پیداوار ہوتی ہے۔ کاغذ، گتے اور پیکیجنگ عالمی گھریلو فضلے کا تقریبا 17 ٪ پر مشتمل ہے ؛ حالانکہ اس میں سے کچھ کو ری سائیکل کیا جاتا ہے۔ چونکہ ان مصنوعات میں سیلولوز ہوتا ہے، اس لیے وہ سیلولوسک ایتھنول میں تبدیل کیے جا سکتے ہیں، جو سڑنے کے دوران ایک طاقتور گرین ہاؤس گیس، میتھین کی پیداوار سے بچ جائے گا۔ نقصانات عمومی نقصانات ایتھنول ایندھن کا بنیادی مجموعی نقصان پٹرول کے مقابلے میں اس کی کم ایندھن کی بچت ہے جب پٹرول کے لیے بنائے گئے انجن میں کم کمپریشن تناسب کے ساتھ ایتھنول کا استعمال کیا جاتا ہے۔ مکئی یا چینی پر مبنی ایتھنول پر سیلولوسک ایتھنول کے نقصانات سیلولوسک ایتھنول کا بنیادی نقصان اس کی زیادہ لاگت اور پیداوار کی پیچیدگی ہے، جو اس کی تجارتی کاری میں سب سے بڑی رکاوٹ رہی ہے۔ معاشیات اگرچہ عالمی بائیو ایتھانول مارکیٹ کافی بڑی ہے (2019 میں تقریبا 110 بلین لیٹر)، لیکن اکثریت مکئی یا گنے سے بنتی ہے، نہ کہ سیلولوز سے۔ 2007 میں سیلولوسک ذرائع سے ایتھنول تیار کرنے کی لاگت کا تخمینہ سی اے لگایا گیا تھا۔ یو ایس ڈی 2.65 فی گیلن (0.58 یورو فی لیٹر)، جو مکئی سے بنے ایتھنول سے تقریبا 2-3 گنا زیادہ مہنگا ہے۔ تاہم سیلولوسک ایتھنول مارکیٹ نسبتا چھوٹی ہے اور سرکاری سبسڈی پر منحصر ہے۔ امریکی حکومت نے اصل میں سیلولوسک ایتھنول کے اہداف مقرر کیے تھے جو بتدریج 2011 میں 1 بلین لیٹر سے بڑھ کر 2022 میں 60 بلین لیٹر ہو گئے۔ تاہم، ان سالانہ اہداف کو تقریبا ہمیشہ اس وقت معاف کر دیا گیا جب یہ واضح ہو گیا کہ ان کو پورا کرنے کا کوئی امکان نہیں ہے۔ سیلولوسک ایتھنول تیار کرنے والے زیادہ تر پلانٹس کو 2010 کی دہائی کے اوائل میں منسوخ یا ترک کر دیا گیا تھا۔ ڈوپونٹ، جنرل موٹرز اور بی پی کے ذریعے بنائے گئے یا مالی اعانت فراہم کیے گئے پودوں کو بند کر دیا گیا یا فروخت کر دیا گیا۔ 2018 تک، امریکہ میں صرف ایک بڑا پلانٹ باقی ہے۔ اسے بڑے پیمانے پر پیداوار پر اگانے کے لیے سیلولوز بائیو ماس کو زرعی زمین کے موجودہ استعمال کے ساتھ مقابلہ کرنا چاہیے، بنیادی طور پر فصلوں کی اشیاء کی پیداوار کے لیے۔ ریاستہائے متحدہ کی 2.26 بلین ایکڑ (9.1 ملین مربع کلومیٹر) غیر زیر آب زمین میں سے 33 فیصد جنگلاتی زمین، 26 فیصد چراگاہ اور گھاس کی زمین، اور 20 فیصد فصل کی زمین ہے۔ امریکہ کی طرف سے ایک مطالعہ 2005 میں توانائی اور زراعت کے محکموں نے تجویز پیش کی کہ جنگلات، زراعت پر قابل قبول اثرات کو برقرار رکھتے ہوئے نظریاتی طور پر ایتھنول کے استعمال کے لیے 1.3 بلین خشک ٹن بائیو ماس دستیاب ہے۔ مکئی پر مبنی ایتھنول کے ساتھ موازنہ فی الحال، سیلولوز کو مکئی یا گنے کے مقابلے میں ایتھنول میں پروسیس کرنا زیادہ مشکل اور زیادہ مہنگا ہے۔ امریکی محکمہ توانائی نے 2007 میں اندازہ لگایا تھا کہ سیلولوسک ایتھنول تیار کرنے کے لیے فی گیلن تقریبا 2.20 ڈالر لاگت آتی ہے، جو مکئی سے حاصل ہونے والے ایتھنول سے 2-3 گنا زیادہ ہے۔ پودوں کی خلیے کی دیوار کے ٹشو کو تباہ کرنے والے انزائموں کی قیمت 0.40 امریکی ڈالر فی گیلن ایتھنول ہے جبکہ مکئی کی قیمت 0.03 امریکی ڈالر ہے۔ تاہم، سیلولوسک بائیو ماس مکئی کے مقابلے میں پیدا کرنا سستا ہے، کیونکہ اس میں کم ان پٹ کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے توانائی، کھاد، جڑی بوٹیوں کی دوا، اور اس کے ساتھ مٹی کا کٹاؤ کم ہوتا ہے اور مٹی کی زرخیزی بہتر ہوتی ہے۔ مزید برآں، ایتھنول بنانے کے بعد چھوڑے گئے غیر خمیر اور غیر تبدیل شدہ ٹھوس مادوں کو جلایا جا سکتا ہے تاکہ کنورژن پلانٹ کو چلانے اور بجلی پیدا کرنے کے لیے درکار ایندھن فراہم کیا جا سکے۔ مکئی پر مبنی ایتھنول پلانٹس کو چلانے کے لیے استعمال ہونے والی توانائی کوئلے اور قدرتی گیس سے حاصل ہوتی ہے۔ انسٹی ٹیوٹ فار لوکل سیلف ریلائنس کا تخمینہ ہے کہ تجارتی پلانٹس کی پہلی نسل سے سیلولوسک ایتھنول کی لاگت 1.90-2.25 ڈالر فی گیلن کی حد میں ہوگی، مراعات کو چھوڑ کر۔ اس کا موازنہ مکئی سے ایتھنول کے لیے فی گیلن 1.20-1.50 ڈالر کی موجودہ لاگت اور باقاعدہ پٹرول کے لیے فی گیلن 4 ڈالر سے زیادہ کی موجودہ خوردہ قیمت (جس پر سبسڈی اور ٹیکس لگایا جاتا ہے) سے ہوتا ہے۔ سیلولوسک ایتھنول کی تیاری میں استعمال ہونے والے انزائم لاگت کی رکاوٹ سیلولس اور ہیمی سیلولس ان کی پہلی نسل کے ہم منصبوں کے مقابلے میں زیادہ مہنگے ہیں۔ مکئی کے اناج کے ایتھنول کی پیداوار کے لیے درکار انزائم کی لاگت 2.64-5.28 یو ایس ڈالر فی مکعب میٹر ایتھنول کی پیداوار ہے۔ سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کے لیے انزائموں کی قیمت 79.25 امریکی ڈالر ہونے کا امکان ہے، جس کا مطلب ہے کہ وہ 20-40 گنا زیادہ مہنگے ہیں۔ لاگت کے فرق کو مطلوبہ مقدار سے منسوب کیا جاتا ہے۔ انزائموں کے سیلولس خاندان میں کارکردگی کی ایک سے دو درجے کی چھوٹی شدت ہوتی ہے۔ لہذا، اس کی پیداوار میں موجود ہونے کے لیے اسے 40 سے 100 گنا زیادہ انزائم کی ضرورت ہوتی ہے۔ بائیو ماس کے ہر ٹن کے لیے اسے 15-25 کلوگرام انزائم کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید حالیہ تخمینے کم ہیں، جو بائیو ماس فیڈ اسٹاک کے فی خشک ٹن 1 کلوگرام انزائم کی تجویز کرتے ہیں۔ انزائمیٹک ہائیڈرولیسس انجام دینے والے برتن کے لمبے انکیوبیشن اوقات سے وابستہ نسبتا زیادہ سرمایہ کی لاگت بھی ہوتی ہے۔ مجموعی طور پر، انزائم سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کے لیے 20-40% کے ایک اہم حصے پر مشتمل ہوتے ہیں۔ ایک حالیہ مقالے میں نقد اخراجات کی حد کا تخمینہ لگایا گیا ہے، جس میں ایک اہم عنصر یہ ہے کہ سیلولس انزائم کیسے تیار ہوتا ہے۔ آف سائٹ تیار کردہ سیلولس کے لیے، انزائم کی پیداوار نقد لاگت کا 36 فیصد ہے۔ ایک علیحدہ پودے میں آن سائٹ پیدا ہونے والے انزائم کے لیے، حصہ 29 ٪ ہے ؛ مربوط انزائم کی پیداوار کے لیے، حصہ 13 ٪ ہے۔ مربوط پیداوار کے کلیدی فوائد میں سے ایک یہ ہے کہ گلوکوز کے بجائے بائیو ماس انزائم کی نشوونما کا ذریعہ ہے۔ بائیو ماس کی لاگت کم ہوتی ہے، اور اس کے نتیجے میں سیلولوسک ایتھنول کو دوسری نسل کا بائیو فیول بناتا ہے، یعنی یہ 'ایندھن کے لیے خوراک' کا استعمال نہیں کرتا ہے۔ فیڈ اسٹاک عام طور پر دو قسم کے فیڈ اسٹاک ہوتے ہیں: جنگل (لکڑی) بائیو ماس اور زرعی بائیو ماس۔ امریکہ میں تقریبا 1.4 بلین خشک ٹن بائیو ماس سالانہ مستقل طور پر تیار کیا جا سکتا ہے۔ تقریبا 370 ملین ٹن یا 30 فیصد جنگل کا بائیو ماس ہے۔ جنگل کے بائیو ماس میں سیلولوز اور لگنن کا مواد زیادہ ہوتا ہے اور زرعی بائیو ماس کے مقابلے میں ہیمی سیلولوز اور راکھ کا مواد کم ہوتا ہے۔ پری ٹریٹمنٹ ہائیڈرولائسیٹ کو خمیر کرنے میں مشکلات اور کم ایتھنول کی پیداوار کی وجہ سے، خاص طور پر جن میں بہت زیادہ 5 کاربن ہیمی سیلولوز شکر جیسے زائیلوز ہیں، جنگل کے بائیو ماس کے زرعی بائیو ماس پر نمایاں فوائد ہیں۔ جنگل کے بائیو ماس کی کثافت بھی زیادہ ہے جس سے نقل و حمل کی لاگت میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ اسے سال بھر کاٹا جا سکتا ہے جس سے طویل مدتی ذخیرہ ختم ہو جاتا ہے۔ جنگل کے بائیو ماس کے قریب صفر راکھ کا مواد نقل و حمل اور پروسیسنگ میں ڈیڈ لوڈ کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے۔ حیاتیاتی تنوع کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، جنگلاتی بائیو ماس مستقبل کی بائیو بیسڈ معیشت میں بائیو ماس فیڈ اسٹاک کی فراہمی کا ایک اہم مرکب ہوگا۔ تاہم، جنگلاتی بائیو ماس زرعی بائیو ماس کے مقابلے میں بہت زیادہ غیر متزلزل ہے۔ حال ہی میں، یو ایس ڈی اے فاریسٹ پروڈکٹس لیبارٹری نے وسکونسن-میڈیسن یونیورسٹی کے ساتھ مل کر ایسی موثر ٹیکنالوجیز تیار کیں جو جنگل (ووڈی) بائیو ماس کی مضبوط تکرار پر قابو پا سکتی ہیں جن میں نرم لکڑی کی انواع بھی شامل ہیں جن میں زیلان کا مواد کم ہوتا ہے۔ مختصر گردش پر مبنی کلچر یا درختوں کی کاشتکاری جنگل کے بائیو ماس کی پیداوار کے لیے تقریبا لامحدود مواقع فراہم کر سکتی ہے۔ کٹوتیوں اور درختوں کی چوٹیوں سے لکڑی کی چپس اور آڑ ملوں سے آڑ کی دھول، اور فضلہ کاغذ کا گودا سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کے لیے جنگل کے بائیو ماس فیڈ اسٹاک ہیں۔ سوئچ گراس (پینکم ورگیٹم) ایک مقامی ٹال گراس پریری گھاس ہے۔ اپنی سختی اور تیز رفتار نشوونما کے لیے جانا جاتا ہے، یہ بارہماسی گرم مہینوں کے دوران 2 سے 6 فٹ کی اونچائی تک بڑھتا ہے۔ سویچ گراس ریاستہائے متحدہ کے زیادہ تر حصوں میں اگایا جا سکتا ہے، بشمول دلدلی علاقوں، میدانی علاقوں، ندیوں، اور ساحلوں اور بین ریاستی شاہراہوں کے ساتھ۔ یہ سیلف سیڈنگ ہے (بوائی کے لیے کوئی ٹریکٹر نہیں، صرف کٹائی کے لیے)، بہت سی بیماریوں اور کیڑوں کے خلاف مزاحم ہے، اور کھاد اور دیگر کیمیکلز کے کم استعمال کے ساتھ زیادہ پیداوار پیدا کر سکتا ہے۔ یہ ناقص مٹی، سیلاب اور خشک سالی کو بھی برداشت کرتا ہے ؛ مٹی کے معیار کو بہتر بناتا ہے اور اپنے جڑ کے نظام کی وجہ سے کٹاؤ کو روکتا ہے۔ سویچ گراس فیڈرل کنزرویشن ریزرو پروگرام (سی آر پی) کے تحت محفوظ زمین کے لیے ایک منظور شدہ کور فصل ہے۔ سی آر پی ایک سرکاری پروگرام ہے جو پروڈیوسروں کو اس زمین پر فصلیں نہ اگانے کے لیے فیس ادا کرتا ہے جس پر حال ہی میں فصلیں اگائی گئی ہیں۔ یہ پروگرام مٹی کے کٹاؤ کو کم کرتا ہے، پانی کے معیار کو بڑھاتا ہے، اور جنگلی حیات کے مسکن کو بڑھاتا ہے۔ سی آر پی کی زمین اونچی زمین کے کھیل، جیسے تیندوا اور بکس، اور متعدد کیڑوں کے مسکن کے طور پر کام کرتی ہے۔ حیاتیاتی ایندھن کی پیداوار کے لیے سوئچ گراس کو کنزرویشن ریزرو پروگرام (سی آر پی) کی زمین پر استعمال کرنے پر غور کیا گیا ہے، جس سے ماحولیاتی پائیداری میں اضافہ ہو سکتا ہے اور سی آر پی پروگرام کی لاگت کم ہو سکتی ہے۔ تاہم، سی آر پی زمین کے اس اقتصادی استعمال کی اجازت دینے کے لیے سی آر پی کے قوانین میں ترمیم کرنی ہوگی۔ مسکنتھس × گیگنٹیس سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کے لیے ایک اور قابل عمل فیڈ اسٹاک ہے۔ گھاس کی یہ نسل ایشیا کی مقامی ہے اور یہ مسکنتھس سینینسس اور مسکنتھس ساکریفلورس کا ایک جراثیم سے پاک ہائبرڈ ہے۔ اس کی فصل کی پیداوار زیادہ ہے، اگانا سستا ہے، اور مختلف آب و ہوا میں پھلتا پھولتا ہے۔ تاہم، چونکہ یہ جراثیم سے پاک ہے، اس لیے اسے نباتاتی پھیلاؤ کی بھی ضرورت ہوتی ہے، جس سے یہ زیادہ مہنگا ہو جاتا ہے۔ یہ تجویز کیا گیا ہے کہ کڈزو بائیو ماس کا ایک قیمتی ذریعہ بن سکتا ہے۔ سیلولوسک ایتھنول کی تجارتی کاری سبسڈی اور گرانٹ کی وجہ سے 2000 کی دہائی کے اوائل میں سیلولوسک ایتھنول ریسرچ اور پائلٹ پلانٹس میں تیزی آئی۔ آئیوجن، پی او ای ٹی، اور ابینگوا جیسی کمپنیوں نے ایسی ریفائنریاں بنائیں جو بائیو ماس کو پروسیس کر سکتی ہیں اور اسے ایتھنول میں تبدیل کر سکتی ہیں، جبکہ ڈوپونٹ، ڈیورسا، نووزوائمز اور ڈیاڈک جیسی کمپنیوں نے انزائم ریسرچ میں سرمایہ کاری کی۔ تاہم، ان میں سے زیادہ تر پلانٹس کو 2010 کی دہائی کے اوائل میں منسوخ یا بند کر دیا گیا تھا کیونکہ تکنیکی رکاوٹوں پر قابو پانا بہت مشکل ثابت ہوا۔ 2018 تک، صرف ایک سیلولوسک ایتھنول پلانٹ کام کر رہا تھا۔ 2010 کی دہائی کے آخر میں، مختلف کمپنیوں نے کبھی کبھار سیلولوسک ایتھنول کو تجارتی بنانے کے لیے چھوٹے پیمانے کی کوششوں کی کوشش کی، حالانکہ اس طرح کے منصوبے عام طور پر تجرباتی پیمانے پر رہتے ہیں اور اکثر سبسڈی پر منحصر ہوتے ہیں۔ گرینبیو، رائزن اور سینٹرو ڈی ٹیکنالوجییا کیناویئرا کمپنیاں برازیل میں ایک پائلٹ پیمانے کی سہولت چلاتی ہیں، جو مل کر 2019 میں تقریبا 30 ملین لیٹر پیدا کرتی ہیں۔ آئیوجن، جس نے 1991 میں ایک انزائم بنانے والے کے طور پر آغاز کیا اور 2013 میں سیلولوسک ایتھنول پر بنیادی طور پر توجہ مرکوز کرنے کے لیے خود کو دوبارہ ترتیب دیا، سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کے لیے بہت سے پیٹنٹ کا مالک ہے اور رائزن پلانٹ کے لیے ٹیکنالوجی فراہم کرتا ہے۔ 2021 تک سیلولوسک ایتھنول ٹیکنالوجی تیار کرنے والی دیگر کمپنیاں انبیکن (ڈنمارک) ہیں ؛ پائلٹ پروڈکشن پلانٹس چلانے یا منصوبہ بندی کرنے والی کمپنیوں میں نیو انرجی بلیو (یو ایس)، سیکاب (سویڈن) اور کلیرینٹ (رومانیہ میں) شامل ہیں۔ سیلولوسک ایتھنول اثاثوں والی ہسپانوی کمپنی ابینگوا 2021 میں دیوالیہ ہو گئی۔ آسٹریلیائی قابل تجدید توانائی ایجنسی نے ریاستی اور مقامی حکومتوں کے ساتھ مل کر 2017 اور 2020 میں نیو ساؤتھ ویلز میں کوئلے کی کان کنی سے دور علاقائی معیشت کو متنوع بنانے کی کوششوں کے ایک حصے کے طور پر ایک پائلٹ پلانٹ کو جزوی طور پر مالی اعانت فراہم کی۔ امریکی حکومت کی حمایت 2006 سے، امریکی وفاقی حکومت نے سیلولوسک فیڈ اسٹاک سے ایتھنول کی ترقی کو فروغ دینا شروع کیا۔ مئی 2008 میں، کانگریس نے ایک نیا فارم بل منظور کیا جس میں سیلولوسک ایتھنول سمیت دوسری نسل کے حیاتیاتی ایندھن کی تجارتی کاری کے لیے فنڈز شامل تھے۔ 2008 کے فوڈ، کنزرویشن اینڈ انرجی ایکٹ نے "جدید حیاتیاتی ایندھن" کی پیداوار کے لیے مظاہرے کے پیمانے پر بائیو ریفائنریز کی ترقی اور تعمیر کی لاگت کا 30 فیصد تک احاطہ کرنے کے لیے گرانٹ فراہم کی، جس میں مؤثر طریقے سے وہ تمام ایندھن شامل تھے جو مکئی کے دانے کے نشاستے سے پیدا نہیں ہوتے تھے۔ اس نے تجارتی پیمانے پر بائیو ریفائنریز کی تعمیر کے لیے 25 کروڑ ڈالر تک کے قرض کی ضمانت کی بھی اجازت دی۔ جنوری 2011 میں، یو ایس ڈی اے نے کوسکاٹا، اینرکم اور آئی این ای او ایس نیو پلینٹ بائیو انرجی کی ملکیت والی تین سہولیات پر سیلولوسک ایتھنول کی تجارتی کاری میں مدد کے لیے 2008 کے فارم بل کے ذریعے 40.5 ملین ڈالر کی قرض کی ضمانت کی منظوری دی۔ یہ منصوبے مشترکہ سالانہ پیداواری صلاحیت کی نمائندگی کرتے ہیں اور 2012 میں سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار شروع کر دیں گے۔ یو ایس ڈی اے نے جدید حیاتیاتی ایندھن پیدا کرنے والوں کی ایک فہرست بھی جاری کی ہے جو جدید حیاتیاتی ایندھن کی پیداوار کو بڑھانے کے لیے ادائیگیاں وصول کریں گے۔ جولائی 2011 میں، امریکی محکمہ توانائی نے ایمیٹسبرگ، آئیووا میں تعمیر کیے جانے والے تجارتی پیمانے کے پلانٹ کے لیے پوئیٹ کو 105 ملین ڈالر کی قرض کی ضمانت دی۔ یہ بھی دیکھیں دوسری نسل کے حیاتیاتی ایندھن خوراک بمقابلہ ایندھن کے حوالہ جات بیرونی روابط امریکی ایتھنول پلانٹس سیلولوسک ایتھنول کے راستے کی فہرست مختلف ٹیکنالوجیز کے ساتھ ہموار ہے دوسری نسل کے ایتھنول کی طرف منتقلی یو ایس ڈی اے اور ڈی او ای ریلیز قومی حیاتیاتی ایندھن ایکشن پلان سیلولوسک ایتھنول سیلولوسک ایتھنول کی پیداوار کو تجارتی بنانا شاعر کو "پھٹ سکتا ہے" پائلٹ پیمانے پر سیلولوسک ایتھنول تیار کرنا مزید امریکی حمایت ایتھنول پلانٹس شیل ایندھن سیلولوسک ایتھنول کے لیے نئے کوڈیکسس معاہدے کے ساتھ ممکن نظر آتی ہے۔ امریکی ایتھنول کی پیداوار 2030 تک 90 بلین گیلن تک پہنچ سکتی ہے۔ سیلولوز سے ایتھنول: ایک عمومی جائزہ-پی سی۔ بیجر، 2002 یو ایس ڈی او ای آفس آف بائیولوجیکل اینڈ انوائرمنٹل ریسرچ (او بی ای آر)۔ قومی قابل تجدید توانائی لیبارٹری، ریسرچ ایڈوانسز-سیلولوسک ایتھنول۔ یو ایس ڈی اے فاریسٹ پروڈکٹس لیبارٹری reuters.com، بہت سے ذرائع سے آنے والے نئے حیاتیاتی ایندھن: کانفرنس، جمعہ فروری 13، 2009 2:50 پی ایم ای ایس ٹی reuters.com، یو ایس ہفتہ وار ایتھنول مارجن اوپر بریک ایون تک بڑھتا ہے، جمعہ فروری 13، 2009 4:1 پی ایم ای ایس ٹی wired.com، ایک مالیکیول تیل کی ہماری لت کو ٹھیک کر سکتا ہے، 09.24.07 مزید پڑھنا ایتھنول ایندھن ایتھنول لکڑی کی مصنوعات جنگلات قابل تجدید ایندھن بائیو فیول ٹیکنالوجی توانائی کی ترقی قابل تجدید توانائی تجارتی کاری