नवीकरणीय प्राकृतिक गैस

नवीकरणीय प्राकृतिक गैस (आरएनजी), जिसे बायोमेथेन या टिकाऊ प्राकृतिक गैस (एसएनजी) के रूप में भी जाना जाता है, एक बायोगैस है जिसे जीवाश्म ईंधन प्राकृतिक गैस के समान गुणवत्ता में अपग्रेड किया गया है और इसमें मीथेन एकाग्रता 90% या उससे अधिक है। बायोगैस से CO2 और अन्य अशुद्धियों को हटाकर, और मीथेन की सांद्रता को जीवाश्म प्राकृतिक गैस के समान स्तर तक बढ़ाकर, मौजूदा गैस पाइपलाइन नेटवर्क के माध्यम से ग्राहकों को आरएनजी वितरित करना संभव हो जाता है। आरएनजी का उपयोग मौजूदा उपकरणों में किया जा सकता है, जिसमें प्राकृतिक गैस जलाने वाले इंजन वाले वाहन (प्राकृतिक गैस वाहन) भी शामिल हैं। नवीकरणीय प्राकृतिक गैस सिंथेटिक प्राकृतिक गैस या स्थानापन्न प्राकृतिक गैस (एसएनजी) का एक उपसमूह है।

बायोगैस एकत्र करने का सबसे आम तरीका जिसके साथ बायोमेथेन का उत्पादन किया जाता है वह अवायवीय पाचन की प्रक्रिया है। कार्बन डाइऑक्साइड/कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन को मिथेनाइज़ करने के कई तरीके भी मौजूद हैं, जिनमें बायोमेथेनेशन, सबेटियर प्रक्रिया और संयुक्त राज्य अमेरिका में शुरू की गई एक नई इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया शामिल है, जिसका वर्तमान में परीक्षण चल रहा है।

फायदे
नवीकरणीय प्राकृतिक गैस का उत्पादन और वितरण मौजूदा गैस ग्रिड के माध्यम से किया जा सकता है, जिससे यह मौजूदा परिसर को नवीकरणीय ताप और नवीकरणीय गैस ऊर्जा की आपूर्ति करने का एक आकर्षक साधन बन जाता है, जबकि ग्राहक को अतिरिक्त पूंजीगत व्यय की आवश्यकता नहीं होती है। मौजूदा गैस नेटवर्क ऊर्जा की न्यूनतम लागत पर विशाल दूरी पर गैस ऊर्जा के वितरण की भी अनुमति देता है। मौजूदा नेटवर्क बायोगैस को दूरदराज के बाजारों से प्राप्त करने की अनुमति देगा जो कम लागत वाले बायोमास (उदाहरण के लिए रूस या स्कैंडिनेविया) में समृद्ध हैं। परिवहन क्षेत्र में ईंधन के रूप में सीधे उपयोग के लिए नवीकरणीय प्राकृतिक गैस को तरलीकृत प्राकृतिक गैस (एलएनजी) में भी परिवर्तित किया जा सकता है।

यूके के नेशनल ग्रिड पीएलसी का मानना ​​है कि खपत की गई सभी गैस का कम से कम 15% मल, खाद्य अपशिष्ट जैसे सुपरमार्केट और रेस्तरां द्वारा फेंके गए भोजन और ब्रुअरीज जैसे व्यवसायों द्वारा बनाए गए जैविक कचरे जैसे पदार्थों से बना हो सकता है।  संयुक्त राज्य अमेरिका में, गैस प्रौद्योगिकी संस्थान द्वारा 2011 में किए गए विश्लेषण से पता चला कि कृषि अपशिष्ट सहित अपशिष्ट बायोमास से नवीकरणीय गैस में सालाना 2.5 क्वाड्रिलियन बीटीयू तक जोड़ने की क्षमता है, जो 50% अमेरिकी की प्राकृतिक गैस जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त है। घर. पर्यावरण और ऊर्जा अध्ययन संस्थान का अनुमान है कि नवीकरणीय प्राकृतिक गैस संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग की जाने वाली सभी प्राकृतिक गैस का 10% तक प्रतिस्थापित कर सकती है, और स्वच्छ जल एजेंसियों का राष्ट्रीय संघ और जल पर्यावरण महासंघ के एक अध्ययन में पाया गया कि बायोसॉलिड द्वितीयक उपचार  की मात्रा को पर्याप्त बायोगैस में बदला जा सकता है, जो संभावित रूप से अमेरिका की राष्ट्रीय बिजली की 12% मांग को पूरा कर सकता है। बिजली से गैस के संयोजन में, जिससे बायोगैस के कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड अंश को इलेक्ट्रोलाइज्ड हाइड्रोजन का उपयोग करके मीथेन में परिवर्तित किया जाता है, कच्चे बायोगैस की नवीकरणीय गैस क्षमता लगभग दोगुनी हो जाती है।

उत्पादन
उत्पादन प्रक्रिया के दौरान 70% की बायोमास से आरएनजी दक्षता हासिल की जा सकती है। उत्पादन पैमाने को अधिकतम करके और बायोमास के चुने हुए स्रोत के लिए परिवहन लिंक (जैसे एक बंदरगाह या नदी) के बगल में एक अवायवीय पाचन संयंत्र स्थापित करके लागत को कम किया जाता है। मौजूदा गैस भंडारण बुनियादी ढांचा संयंत्र को कमजोर मांग के दौरान भी पूर्ण उपयोग दर पर गैस का निर्माण जारी रखने की अनुमति देगा, जिससे उत्पादित गैस की प्रति यूनिट विनिर्माण पूंजीगत लागत को कम करने में मदद मिलेगी। नवीकरणीय गैस का उत्पादन तीन मुख्य प्रक्रियाओं के माध्यम से किया जा सकता है:
 * कार्बनिक पदार्थों का अवायवीय पाचन। यह समर्पित अवायवीय डाइजेस्टर में या लैंडफिल और अपशिष्ट जल उपचार से एकत्रित उपोत्पाद गैस के रूप में किया जा सकता है।
 * सबेटियर प्रतिक्रिया के माध्यम से उत्पादन। सबेटियर प्रतिक्रिया के साथ, गैस ग्रिड में इंजेक्शन के लिए उपयुक्त गैस का उत्पादन करने के लिए प्राथमिक उत्पादन से गैस को एक माध्यमिक चरण के साथ उन्नत करना पड़ता है।
 * कार्बनिक (सामान्यतः शुष्क) सामग्री का थर्मल गैसीकरण

लकड़ी से बायोएसएनजी
गोटेबोर्ग एनर्जी ने GoBiGas परियोजना के अंतर्गत गोथेनबर्ग, स्वीडन में वन अवशेषों के गैसीकरण के माध्यम से जैव-एसएनजी के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए पहला प्रदर्शन संयंत्र खोला। संयंत्र में लगभग 30 मेगावाट मूल्य के बायोमास से 20 मेगावाट मूल्य के बायोएसएनजी का उत्पादन करने की क्षमता थी, जिसका लक्ष्य 65% की रूपांतरण दक्षता थी। दिसंबर 2014 से बायोएसएनजी संयंत्र पूरी तरह से चालू हो गया और स्वीडिश प्राकृतिक गैस ग्रिड को गैस की आपूर्ति की, जो 95% से अधिक मीथेन सामग्री के साथ गुणवत्ता की मांग तक पहुंच गई। अप्रैल 2018 में आर्थिक समस्याओं के कारण संयंत्र को स्थायी रूप से बंद कर दिया गया था। गोटेबोर्ग एनर्जी ने संयंत्र में 175 मिलियन यूरो का निवेश किया था और नए निवेशकों को संयंत्र बेचने के लिए एक साल के गहन प्रयास विफल रहे थे। यह ध्यान दिया जा सकता है कि संयंत्र तकनीकी रूप से सफल रहा और उसने अपेक्षा के अनुरूप प्रदर्शन किया। हालाँकि, उस समय प्राकृतिक गैस की कीमतों को देखते हुए यह आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं था। उम्मीद है कि संयंत्र 2030 के आसपास फिर से उभरेगा जब आर्थिक स्थितियाँ अधिक अनुकूल हो सकती हैं, साथ ही कार्बन की कीमत भी बढ़ने की संभावना है। व्यापक प्राकृतिक गैस वितरण नेटवर्क वाले देशों में एसएनजी की विशेष रुचि है। एसएनजी के मुख्य लाभों में मौजूदा प्राकृतिक गैस बुनियादी ढांचे के साथ अनुकूलता, फिशर-ट्रॉप्स ईंधन उत्पादन की उच्च दक्षता और अन्य दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन उत्पादन प्रणालियों की तुलना में छोटे उत्पादन पैमाने शामिल हैं। नीदरलैंड के ऊर्जा अनुसंधान केंद्र ने विदेशों से फीडस्टॉक के आयात के आधार पर वुडी बायोमास से बड़े पैमाने पर एसएनजी उत्पादन पर व्यापक शोध किया है। लकड़ी पर आधारित नवीकरणीय प्राकृतिक गैस संयंत्रों को दो मुख्य श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है, एक एलोथर्मल, जिसमें गैसीफायर के बाहर एक स्रोत द्वारा प्रदान की गई ऊर्जा होती है। एक उदाहरण डबल-कक्षीय द्रवीकृत बिस्तर गैसीफायर है जिसमें अलग-अलग दहन और गैसीकरण कक्ष होते हैं। ऑटोथर्मल सिस्टम गैसीफायर के भीतर गर्मी उत्पन्न करते हैं, लेकिन नाइट्रोजन के कमजोर पड़ने से बचने के लिए शुद्ध ऑक्सीजन के उपयोग की आवश्यकता होती है। यूके में, एनएनएफसीसी ने पाया कि 2020 तक निर्मित किसी भी यूके बायोएसएनजी संयंत्र में स्वच्छ वुडी फीडस्टॉक्स का उपयोग करने की अत्यधिक संभावना होगी और ऐसे कई क्षेत्र हैं जहां उस स्रोत की अच्छी उपलब्धता है।

क्षेत्रानुसार आरएनजी विकास
यूके में, एनारोबिक पाचन का उपयोग नवीकरणीय बायोगैस के उत्पादन के साधन के रूप में बढ़ रहा है, देश भर में लगभग 90 बायोमेथेन इंजेक्शन साइटें बनाई गई हैं। इकोट्रिकिटी ने राष्ट्रीय ग्रिड के माध्यम से यूके के उपभोक्ताओं को हरित गैस की आपूर्ति करने की योजना की घोषणा की। सेंट्रिका ने यह भी घोषणा की कि वह सीवेज से निर्मित गैस को गैस ग्रिड में डालना शुरू कर देगी। कनाडा में, ब्रिटिश कोलंबिया में गैस प्रदाता, फोर्टिसबीसी, अपनी मौजूदा गैस वितरण प्रणाली में नवीकरणीय रूप से निर्मित प्राकृतिक गैस इंजेक्ट करता है। डायवर्ट नामक कंपनी, जो दान के माध्यम से भोजन की बर्बादी को भी कम करती है, का कहना है कि वह उत्तरी अमेरिका के सभी प्रमुख बाजारों को कवर करने के लिए खाद्य अपशिष्ट अवायवीय डाइजेस्टर के अपने मौजूदा नेटवर्क को बढ़ाने के लिए कनाडाई पाइपलाइन ऑपरेटर एनब्रिज से $ 1 बिलियन के निवेश का उपयोग करेगी।

स्थायी सिंथेटिक प्राकृतिक गैस
टिकाऊ एसएनजी का उत्पादन बायोमास या अपशिष्ट अवशेषों के 70 से 75 बार दबाव पर उच्च तापमान ऑक्सीजन ब्लो स्लैगिंग सह-गैसीकरण द्वारा किया जाता है। फीडस्टॉक की एक विस्तृत श्रृंखला का लाभ यह है कि कम आपूर्ति श्रृंखला सीमाओं के साथ, बायोगैस की तुलना में अधिक मात्रा में नवीकरणीय एसएनजी का उत्पादन किया जा सकता है। 50 से 55% की समग्र बायोजेनिक कार्बन सामग्री के साथ ईंधन की एक विस्तृत श्रृंखला तकनीकी और वित्तीय रूप से व्यवहार्य है। गैसीकरण प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन को ईंधन मिश्रण में जोड़ा जाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड को शुद्ध गैस स्लिप स्ट्रीम सिनगैस क्लीन-अप और उत्प्रेरक मेथेनेशन चरणों से कैप्चर करके हटा दिया जाता है।

बड़े पैमाने पर टिकाऊ एसएनजी गैस और बिजली ग्रिड के बीच मौजूदा परिचालन और आर्थिक संबंध को बनाए रखते हुए, यूके गैस और बिजली ग्रिड को स्रोत पर समानांतर में काफी हद तक डी-कार्बोनाइज्ड करने में सक्षम बनाएगी। कार्बन कैप्चर और पृथक्करण को थोड़ी अतिरिक्त लागत पर जोड़ा जा सकता है, जिससे कम लागत और परिचालन जोखिम पर मौजूदा गैस और बिजली ग्रिड के गहरे डी-कार्बोनाइजेशन को उत्तरोत्तर प्राप्त किया जा सकता है। लागत लाभ अध्ययनों से संकेत मिलता है कि बड़े पैमाने पर 50% बायोजेनिक कार्बन सामग्री टिकाऊ एसएनजी को लगभग 65पी/थर्म की लागत पर उच्च दबाव गैस ट्रांसमिशन ग्रिड में इंजेक्ट किया जा सकता है। इस लागत पर, गैसीकरण प्रक्रिया में ऊर्जा इनपुट के रूप में उपयोग की जाने वाली जीवाश्म प्राकृतिक गैस को 5 से 10 गुना अधिक मात्रा में टिकाऊ एसएनजी में पुन: संसाधित करना संभव है। बड़े पैमाने पर टिकाऊ एसएनजी, यूके महाद्वीपीय शेल्फ और अपरंपरागत गैस से निरंतर प्राकृतिक गैस उत्पादन के साथ मिलकर, संभावित रूप से यूके पीक बिजली की लागत को अंतरराष्ट्रीय तेल मूल्यवर्ग 'लेओ या भुगतान करो' गैस आपूर्ति अनुबंधों से अलग करने में सक्षम बनाएगा।

अनुप्रयोग:
 * विद्युत उत्पादन
 * स्पेस हीटिंग
 * गर्म करने की प्रक्रिया
 * कार्बन कैप्चर और भंडारण के साथ बायोमास
 * परिवहन ईंधन

पर्यावरण संबंधी चिंताएं
बायोगैस सामान्य प्राकृतिक गैस ईंधन के समान ही पर्यावरण प्रदूषक पैदा करता है, जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन ऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड और कण। जो भी बिना जली हुई गैस निकलती है उसमें मीथेन होती है, जो लंबे समय तक जीवित रहने वाली ग्रीनहाउस गैस है। जीवाश्म प्राकृतिक गैस से मुख्य अंतर यह है कि इसे अक्सर आंशिक या पूर्ण रूप से कार्बन तटस्थ माना जाता है, चूंकि बायोमास में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड जीवाश्म भंडार से मुक्त होने और वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड को बढ़ाने के बजाय, पौधों की प्रत्येक पीढ़ी में स्वाभाविक रूप से नवीनीकृत होता है।

एक बड़ी चिंता यह है कि संभावित बायोगैस उपज जीवाश्म गैस (जिसे प्राकृतिक गैस भी कहा जाता है) की मौजूदा आपूर्ति का केवल एक छोटा प्रतिशत प्रतिनिधित्व करेगी। इस तथ्य ने मौजूदा प्राकृतिक गैस आपूर्तिकर्ताओं को ऊर्जा आपूर्ति के रूप में बिजली के उपयोग को बढ़ाने के उपायों से पीछे हटने के लिए प्रेरित किया है - जिससे गैस की मांग घट रही है। इस वास्तविकता ने दक्षिणी कैलिफोर्निया गैस कंपनी (SoCalGas) को एक गैर-लाभकारी संस्था के निर्माण का गुप्त रूप से समर्थन करने के लिए प्रेरित किया: कैलिफ़ोर्नियावासी फॉर बैलेंस्ड एनर्जी सॉल्यूशंस (C4Bes) जो तब गैस क्षेत्र की पैरवी करने और विद्युतीकरण के पक्ष में गति के खिलाफ चली गई। सिएरा क्लब ने C4Bes ( astroturfing ) के निर्माण में SoCalGas के हाथ को उजागर किया और इसलिए C4Bes ने अपनी लॉबिंग गतिविधियों को कम कर दिया, हालांकि इसने गैस की मांग को बढ़ावा देना जारी रखा।

यह भी देखें

 * एनोरोबिक डाइजेशन
 * जैव ईंधन
 * बायोगैस
 * कार्बन-तटस्थ ईंधन
 * जैव ईंधन से संबंधित मुद्दे
 * लैंडफिल गैस का उपयोग
 * पावर-टू-गैस
 * नवीकरणीय ऊर्जा
 * स्थायी ऊर्जा

बाहरी संबंध

 * "Renewable carbon neutral methane to be produced in south-west Queensland" ARENA accessed 6 December 2020
 * National Grid U.S. – Vision for a Sustainable Gas Network
 * American Gas Foundation Study: The Potential for Renewable Gas
 * SGC Rapport 187 Substitute natural gas from biomass gasification
 * SGC Rapport on gasification and methanation
 * http://www.eee-info.net/cms/netautor/napro4/wrapper/media.php?
 * Production of Synthetic Natural Gas (SNG) from Biomass- From Energy Research Centre of the Netherlands
 * ECN SNG Website
 * SNG Platform in Güssing
 * National Grid/UK Sustainable Gas Group
 * Production of Biogas from organic waste Bioenergy