ब्यूटेनॉल ईंधन: Difference between revisions
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{{About|बायोमास से प्राप्त ब्यूटेनॉल का उपयोग प्लेटफार्म रसायन और ईंधन के रूप में किया जाता है|अन्य अल्कोहल का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है|एल्कोहल ईंधन}} | {{About|बायोमास से प्राप्त ब्यूटेनॉल का उपयोग प्लेटफार्म रसायन और ईंधन के रूप में किया जाता है|अन्य अल्कोहल का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है|एल्कोहल ईंधन}} | ||
'''ब्यूटेनॉल | |||
'''ब्यूटेनॉल ईंधन''' का उपयोग आंतरिक दहन इंजन में ईंधन के रूप में किया जा सकता है। यह इथेनॉल की तुलना में गैसोलीन के अधिक समान है। C4-हाइड्रोकार्बन, ब्यूटेनॉल एक ड्रॉप-इन ईंधन है और इस प्रकार बिना किसी संशोधन के गैसोलीन के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए वाहनों में काम करता है।<ref name="butylfuel">{{cite web | |||
| url= http://www.butanol.com | | url= http://www.butanol.com | ||
| title= ButylFuel, LLC | | title= ButylFuel, LLC | ||
| access-date= 2008-01-29 }}</ref> | | access-date= 2008-01-29 }}</ref> एन-ब्यूटेनॉल और आइसोबुटानॉल दोनों का संभावित ईंधन के रूप में अध्ययन किया गया है। दोनों का उत्पादन बायोमास ("बायोबुटानोल"<ref>{{cite journal|display-authors=etal|last1=Sampa Maiti |title=Quest for sustainable bio‐production and recovery of butanol as a promising solution to fossil fuel |journal=Energy Research |date=Dec 10, 2015 |volume=40 |issue=4 |pages=411–438 |doi=10.1002/er.3458 |s2cid=101240621 |doi-access=free}}</ref><ref>[http://www.eere.energy.gov/afdc/fuels/emerging_biobutanol.html Alternative Fuels and Advanced Vehicles Data Center: Biobutanol<!-- Bot generated title -->]</ref><ref>{{cite web |url=http://www.cobaltbiofuels.com/advancing-biofuels/biobutanol/ |title=Cobalt Biofuels | Biobutanol and Beyond |access-date=2008-10-27 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20081025082330/http://www.cobaltbiofuels.com/advancing-biofuels/biobutanol/ |archive-date=2008-10-25 }}</ref> के रूप में) और साथ ही जीवाश्म ईंधन ("पेट्रोबुटानोल"<ref>{{citation | last1 = Atsumi | first1 = Shota | last2 = Hanai | first2 = Taizo | last3 = Liao | first3 = James C. | title = Non-fermentative pathways for synthesis of branched-chain higher alcohols as biofuels | journal = Nature | volume = 451 | pages = 86–89 | year = 2008 | doi = 10.1038/nature06450 | pmid = 18172501 | issue = 7174| bibcode = 2008Natur.451...86A | s2cid = 4413113 }}</ref> के रूप में) से किया जा सकता है। रासायनिक गुण आइसोमर (n-ब्यूटेनॉल या आइसोबुटानॉल) पर निर्भर करते हैं, उत्पादन विधि पर नहीं है। | ||
चूंकि अनेक स्थितियों में | चूंकि अनेक स्थितियों में सम्मिश्र, ब्यूटेनॉल ईंधन संभवतः ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है। | ||
==आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव== | ==आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव== | ||
ब्यूटेनॉल की उच्च | ब्यूटेनॉल की उच्च उत्पत्ति प्राप्त करने में मेटाबोलिक इंजीनियरिंग और जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग करके मेटाबोलिक नेटवर्क में परिवर्तन सम्मिलित है।<ref>{{cite journal |vauthors=Berezina OV, Zakharova NV, Yarotsky SV, Zverlov VV |title=ब्यूटेनॉल के माइक्रोबियल उत्पादक|journal=Applied Biochemistry and Microbiology |volume=48 |issue=7 |pages=625–638 |date=Dec 2012}}</ref><ref>{{cite web |url=https://www.sciencedaily.com/releases/2012/10/121023091032.htm |title=मेटाबोलिक रूप से इंजीनियर सूक्ष्मजीव द्वारा उन्नत जैव ईंधन का अत्यधिक कुशल उत्पादन|author=The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) |website=ScienceDaily |date=Oct 23, 2012}}</ref> चूँकि महत्वपूर्ण प्रगति हुई है, किंतु ब्यूटेनॉल के उत्पादन के लिए किण्वन मार्ग अप्रभावी बने हुए हैं। टिटर और उत्पत्ति कम है और पृथक्करण बहुत मूल्यवान है। इस प्रकार, ब्यूटेनॉल का माइक्रोबियल उत्पादन पेट्रोलियम-व्युत्पन्न ब्यूटेनॉल के सापेक्ष निवेश -प्रतिस्पर्धी नहीं है।<ref>{{cite journal |vauthors=Veettil SI, Kumar L, Koukoulas AA |date=2016 |title=Can Microbially derived advanced biofuels ever compete with conventional bioethanol? A critical review |journal=BioResources|volume=11|issue=4|pages=10711–10755 |doi=10.15376/biores.11.4.Veettil|doi-access=free}}</ref> | ||
चूंकि व्यावसायिक रूप से अप्रमाणित, इलेक्ट्रोकेमिकल और माइक्रोबियल उत्पादन विधियों का संयोजन [[स्थायी ऊर्जा]] से ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने का उपाय प्रदान कर सकता है।<ref name="Solar to Isobutanol">{{cite journal|vauthors=Li H, Opgenorth PH, Wernick DG, Rogers S, Wu TY, Higashide W, Malati P, Huo YX, Cho KM, Liao JC |title=Integrated Electromicrobial Conversion of CO2 to Higher Alcohols |journal=Science |date=29 March 2012 |volume=335 |issue=6076 |pages=1596 |doi=10.1126/science.1217643 |bibcode=2012Sci...335.1596L |pmid=22461604 |s2cid=24328552}}</ref> | चूंकि व्यावसायिक रूप से अप्रमाणित, इलेक्ट्रोकेमिकल और माइक्रोबियल उत्पादन विधियों का संयोजन [[स्थायी ऊर्जा]] से ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने का उपाय प्रदान कर सकता है।<ref name="Solar to Isobutanol">{{cite journal|vauthors=Li H, Opgenorth PH, Wernick DG, Rogers S, Wu TY, Higashide W, Malati P, Huo YX, Cho KM, Liao JC |title=Integrated Electromicrobial Conversion of CO2 to Higher Alcohols |journal=Science |date=29 March 2012 |volume=335 |issue=6076 |pages=1596 |doi=10.1126/science.1217643 |bibcode=2012Sci...335.1596L |pmid=22461604 |s2cid=24328552}}</ref> | ||
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===[[ इशरीकिया कोली ]]=== | ===[[ इशरीकिया कोली |इशरीकिया कोलाई]]=== | ||
एस्चेरिचिया | एस्चेरिचिया कोलाई या ई. कोलाई [[ ग्राम नकारात्मक |ग्राम ऋणात्मक]] , [[बेसिलस (आकार)|बेसिलस]] छड़ के आकार का[[ जीवाणु | जीवाणु]] है। ई. कोलाई वह सूक्ष्मजीव है, जिसके आइसोब्यूटेनॉल के व्यावसायिक उत्पादन की ओर बढ़ने की सबसे अधिक संभावना है।<ref name="Nature Review" /> अपने इंजीनियर्ड रूप में, ई. कोलाई किसी भी सूक्ष्मजीव की तुलना में आइसोब्यूटेनॉल की उच्चतम उपज उत्पन्न करता है। ई. कोलाई के चयापचय में सुधार के लिए मेटाबोलिक नेटवर्क मेटाबोलिक नेटवर्क सिमुलेशन जैसी विधियों का उपयोग किया गया है, जिससे बड़ी मात्रा में आइसोब्यूटेनॉल का उत्पादन किया जा सके।<ref name=Elucidating /> ई. कोलाई अनेक कारणों से आदर्श आइसोब्यूटेनॉल जैव-संश्लेषक है: | ||
* ई. कोलाई ऐसा जीव है, जिसके लिए आनुवंशिक परिवर्तन के अनेक उपकरण उपस्थित हैं और यह ऐसा जीव है, जिसके लिए वैज्ञानिक साहित्य का व्यापक भंडार उपस्थित है।<ref name="Nature Review" /> ज्ञान का यह खजाना वैज्ञानिकों द्वारा ई. कोलाई को सरलता से संशोधित करने की अनुमति देता है। | * ई. कोलाई ऐसा जीव है, जिसके लिए आनुवंशिक परिवर्तन के अनेक उपकरण उपस्थित हैं और यह ऐसा जीव है, जिसके लिए वैज्ञानिक साहित्य का व्यापक भंडार उपस्थित है।<ref name="Nature Review" /> ज्ञान का यह खजाना वैज्ञानिकों द्वारा ई. कोलाई को सरलता से संशोधित करने की अनुमति देता है। | ||
* ई. कोलाई में आइसोब्यूटेनॉल के संश्लेषण में लिग्नोसेल्यूलोज (कृषि से बचा हुआ अपशिष्ट पौधा पदार्थ) का उपयोग करने की क्षमता है। [[lignocellulose|लिग्नो सेलूलोज़]] का उपयोग ई. कोलाई को मानव उपभोग के लिए पादप पदार्थ का उपयोग करने से रोकता है और किसी भी खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध को रोकता है। जो ई. कोलाई द्वारा आइसोब्यूटेनॉल के जैवसंश्लेषण से होता है।<ref name="Nature Review" /> | * ई. कोलाई में आइसोब्यूटेनॉल के संश्लेषण में लिग्नोसेल्यूलोज (कृषि से बचा हुआ अपशिष्ट पौधा पदार्थ) का उपयोग करने की क्षमता है। [[lignocellulose|लिग्नो सेलूलोज़]] का उपयोग ई. कोलाई को मानव उपभोग के लिए पादप पदार्थ का उपयोग करने से रोकता है और किसी भी खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध को रोकता है। जो ई. कोलाई द्वारा आइसोब्यूटेनॉल के जैवसंश्लेषण से होता है।<ref name="Nature Review" /> | ||
*आनुवंशिक संशोधन का उपयोग लिग्नोसेल्यूलोज के क्षेत्र को व्यापक बनाने के लिए किया गया है। जिसका उपयोग ई. कोलाई द्वारा किया जा सकता है। इसने ई. | *आनुवंशिक संशोधन का उपयोग लिग्नोसेल्यूलोज के क्षेत्र को व्यापक बनाने के लिए किया गया है। जिसका उपयोग ई. कोलाई द्वारा किया जा सकता है। इसने ई. कोलाई को उपयोगी और विविध आइसोब्यूटेनॉल जैव-संश्लेषक बना दिया है।<ref name="A new carbon catabolite repression mutation of ''Escherichia coli'', mlc*, and its use for producing isobutanol" /> | ||
ई. कोलाई का प्राथमिक दोष यह है कि बड़े होने पर यह [[ अक्तेरिओफगेस |अक्तेरिओफगेस]] के प्रति संवहदनशील होता है। यह संवहदनशीलता संभावित रूप से सम्पूर्ण बायोरिएक्टर को संवृत कर सकती है।<ref name="Nature Review" /> इसके अतिरिक्त, ई. | ई. कोलाई का प्राथमिक दोष यह है कि बड़े होने पर यह [[ अक्तेरिओफगेस |अक्तेरिओफगेस]] के प्रति संवहदनशील होता है। यह संवहदनशीलता संभावित रूप से सम्पूर्ण बायोरिएक्टर को संवृत कर सकती है।<ref name="Nature Review" /> इसके अतिरिक्त, ई. कोलाई में आइसोब्यूटेनॉल के लिए मूल प्रतिक्रिया मार्ग कोशिका में आइसोब्यूटेनॉल की सीमित सांद्रता पर अच्छी प्रकार से कार्य करता है। उच्च सांद्रता में ई. कोलाई की संवहदनशीलता को कम करने के लिए, संश्लेषण में सम्मिलित [[एंजाइम|एंजाइमो]] के उत्परिवर्तकों को यादृच्छिक उत्परिवर्तन द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है। संयोग से कुछ उत्परिवर्ती आइसोब्यूटेनॉल के प्रति अधिक प्रभावी सिद्ध हो सकते हैं, जिससे संश्लेषण की समग्र उपज को बढ़ाया जाता है ।<ref>{{Cite journal|last1=Chong|first1=Huiqing|last2=Geng|first2=Hefang|last3=Zhang|first3=Hongfang|last4=Song|first4=Hao|last5=Huang|first5=Lei|last6=Jiang|first6=Rongrong|date=2013-11-06|title=''ई'' को बढ़ाना। कोलाई'' आइसोबुटानॉल सहिष्णुता इंजीनियरिंग के माध्यम से इसके वैश्विक प्रतिलेखन कारक सीएमपी रिसेप्टर प्रोटीन (सीआरपी)|journal=Biotechnology and Bioengineering|language=en|volume=111|issue=4|pages=700–708|doi=10.1002/bit.25134|pmid=24203355|s2cid=28120139|issn=0006-3592}}</ref> | ||
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क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम का स्ट्रेन, प्राचीन सेल्युलोज-डिग्रेडिंग सूक्ष्म जीव, सेल्युलोज से सीधे आइसोब्यूटेनॉल प्रदान करता है।<ref>{{Cite journal|title = सेल्युलोज से आइसोबुटानॉल के उत्पादन के लिए ''क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम'' की मेटाबोलिक इंजीनियरिंग|journal = Applied and Environmental Microbiology|date = 2011-04-15|issn = 0099-2240|pmc = 3126361|pmid = 21378054|pages = 2727–2733|volume = 77|issue = 8|doi = 10.1128/AEM.02454-10|first1 = Wendy|last1 = Higashide|first2 = Yongchao|last2 = Li|first3 = Yunfeng|last3 = Yang|first4 = James C.|last4 = Liao| bibcode=2011ApEnM..77.2727H }}</ref> | क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम का स्ट्रेन, प्राचीन सेल्युलोज-डिग्रेडिंग सूक्ष्म जीव, सेल्युलोज से सीधे आइसोब्यूटेनॉल प्रदान करता है।<ref>{{Cite journal|title = सेल्युलोज से आइसोबुटानॉल के उत्पादन के लिए ''क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम'' की मेटाबोलिक इंजीनियरिंग|journal = Applied and Environmental Microbiology|date = 2011-04-15|issn = 0099-2240|pmc = 3126361|pmid = 21378054|pages = 2727–2733|volume = 77|issue = 8|doi = 10.1128/AEM.02454-10|first1 = Wendy|last1 = Higashide|first2 = Yongchao|last2 = Li|first3 = Yunfeng|last3 = Yang|first4 = James C.|last4 = Liao| bibcode=2011ApEnM..77.2727H }}</ref> | ||
[[क्लोस्ट्रीडियम क्लुयवेरी|क्लोस्ट्रीडियम क्लुयवहरी]] में उपस्थित चयापचय मार्गों का उपयोग करके [[ब्यूटायरेट]] (ब्यूटेनॉल ईंधन का अग्रदूत) का उत्पादन करने के लिए [[सफल होना|सक्सिनेट]] और इथेनॉल के संयोजन को किण्वित किया जा सकता है। सक्सिनेट [[टीसीए चक्र]] का मध्यवर्ती है, जो ग्लूकोज का चयापचय करता है। क्लोस्ट्रीडियम एसिटोब्यूटाइलिकम और क्लोस्ट्रीडियम सैकरोब्यूटाइलिकम जैसे [[अवायवीय जीव]] बैक्टीरिया में भी यह मार्ग होते हैं। सक्सिनेट को पहले सक्रिय किया जाता है और फिर [[4-हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट]] देने के लिए दो-चरणीय प्रतिक्रिया द्वारा कम किया जाता है, जिसे पश्चात् में [[क्रोटोनील-सीओए]] चयापचय किया गया| क्रोटोनील-कोएंजाइम ए (सीओए) में चयापचय किया जाता है। फिर क्रोटोनील-सीओए को ब्यूटायरेट में | [[क्लोस्ट्रीडियम क्लुयवेरी|क्लोस्ट्रीडियम क्लुयवहरी]] में उपस्थित चयापचय मार्गों का उपयोग करके [[ब्यूटायरेट]] (ब्यूटेनॉल ईंधन का अग्रदूत) का उत्पादन करने के लिए [[सफल होना|सक्सिनेट]] और इथेनॉल के संयोजन को किण्वित किया जा सकता है। सक्सिनेट [[टीसीए चक्र]] का मध्यवर्ती है, जो ग्लूकोज का चयापचय करता है। क्लोस्ट्रीडियम एसिटोब्यूटाइलिकम और क्लोस्ट्रीडियम सैकरोब्यूटाइलिकम जैसे [[अवायवीय जीव]] बैक्टीरिया में भी यह मार्ग होते हैं। सक्सिनेट को पहले सक्रिय किया जाता है और फिर [[4-हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट]] देने के लिए दो-चरणीय प्रतिक्रिया द्वारा कम किया जाता है, जिसे पश्चात् में [[क्रोटोनील-सीओए]] चयापचय किया गया| क्रोटोनील-कोएंजाइम ए (सीओए) में चयापचय किया जाता है। फिर क्रोटोनील-सीओए को ब्यूटायरेट में परिवर्तित कर दिया जाता है। क्लोस्ट्रीडियम से इन ब्यूटेनॉल उत्पादन मार्गों से संबंधित जीन को ई. कोलाई में क्लोन किया गया था।<ref>{{cite journal |title=''क्लोस्ट्रीडियम क्लुयवेरी'' में एनारोबिक सक्सिनेट डिग्रेडेशन पाथवे का आणविक विश्लेषण|journal=Journal of Bacteriology |year=1996|volume=178|issue=3|pages=871–880 |vauthors=Sohling B, Gottschalk G |doi=10.1128/jb.178.3.871-880.1996 |pmid=8550525 |pmc=177737}}</ref> | ||
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* सायनोबैक्टीरिया पौधों की तुलना में तेजी से बढ़ते हैं<ref name="Cyanobacteria Review">{{cite journal|vauthors=((Machado IMP)), Atsumi S |title=सायनोबैक्टीरियल जैव ईंधन उत्पादन|journal=Journal of Biotechnology|date=1 November 2012|volume=162|issue=1|pages=50–56 |pmid=22446641 |doi=10.1016/j.jbiotec.2012.03.005}}</ref> और पौधों की तुलना में सूर्य के प्रकाश को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं।<ref name="The instigator">{{cite journal|vauthors=Varman AM, Xiao Y, Pakrasi HB, Tang YJ |title=Metabolic Engineering of Synechocystis sp. Strain PCC 6803 for Isobutanol Production |journal=Applied and Environmental Microbiology |date=26 November 2012 |volume=79 |issue=3 |pages=908–914 |doi=10.1128/AEM.02827-12 |pmid=23183979 |pmc=3568544}}</ref> इसका अर्थ यह है कि उन्हें अन्य जैव ईंधन बायोसिंथेसाइज़र के लिए उपयोग किए जाने वाले पौधे पदार्थ की तुलना में तीव्र दर से पुनःपूर्ति की जा सकती है। | * सायनोबैक्टीरिया पौधों की तुलना में तेजी से बढ़ते हैं<ref name="Cyanobacteria Review">{{cite journal|vauthors=((Machado IMP)), Atsumi S |title=सायनोबैक्टीरियल जैव ईंधन उत्पादन|journal=Journal of Biotechnology|date=1 November 2012|volume=162|issue=1|pages=50–56 |pmid=22446641 |doi=10.1016/j.jbiotec.2012.03.005}}</ref> और पौधों की तुलना में सूर्य के प्रकाश को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं।<ref name="The instigator">{{cite journal|vauthors=Varman AM, Xiao Y, Pakrasi HB, Tang YJ |title=Metabolic Engineering of Synechocystis sp. Strain PCC 6803 for Isobutanol Production |journal=Applied and Environmental Microbiology |date=26 November 2012 |volume=79 |issue=3 |pages=908–914 |doi=10.1128/AEM.02827-12 |pmid=23183979 |pmc=3568544}}</ref> इसका अर्थ यह है कि उन्हें अन्य जैव ईंधन बायोसिंथेसाइज़र के लिए उपयोग किए जाने वाले पौधे पदार्थ की तुलना में तीव्र दर से पुनःपूर्ति की जा सकती है। | ||
* सायनोबैक्टीरिया को गैर-कृषि योग्य भूमि (खेती के लिए उपयोग न की जाने वाली भूमि) पर उगाया जा सकता है।<ref name="Cyanobacteria Review" /> यह भोजन और ईंधन को रोकता है।<ref name="Cyanobacteria Review" /> | * सायनोबैक्टीरिया को गैर-कृषि योग्य भूमि (खेती के लिए उपयोग न की जाने वाली भूमि) पर उगाया जा सकता है।<ref name="Cyanobacteria Review" /> यह भोजन और ईंधन को रोकता है।<ref name="Cyanobacteria Review" /> | ||
*सायनोबैक्टीरिया की वृद्धि के लिए आवश्यक पूरक CO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>O और सूर्य का प्रकाश हैं।<ref name="The instigator" />इससे दो लाभ मिलते हैं: | *सायनोबैक्टीरिया की वृद्धि के लिए आवश्यक पूरक CO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>O और सूर्य का प्रकाश हैं।<ref name="The instigator" /> इससे दो लाभ मिलते हैं: | ||
** क्योंकि CO<sub>2</sub> वायुमंडल से प्राप्त होता है, सायनोबैक्टीरिया को आइसोब्यूटेनॉल को संश्लेषित करने के लिए पौधे के पदार्थ की आवश्यकता नहीं होती है (अन्य जीवों में जो आइसोब्यूटेनॉल को संश्लेषित करते हैं, पौधे का पदार्थ आइसोब्यूटेनॉल को कृत्रिम रूप से एकत्रित करने के लिए आवश्यक कार्बन का स्रोत है)।<ref name="The instigator" /> चूँकि आइसोब्यूटेनॉल उत्पादन की इस विधि द्वारा पादप पदार्थ का उपयोग नहीं किया जाता है, इसलिए खाद्य स्रोतों से पादप पदार्थ प्राप्त करने और खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध बनाने की आवश्यकता से बचा जाता है।<ref name="Cyanobacteria Review" /> | ** क्योंकि CO<sub>2</sub> वायुमंडल से प्राप्त होता है, सायनोबैक्टीरिया को आइसोब्यूटेनॉल को संश्लेषित करने के लिए पौधे के पदार्थ की आवश्यकता नहीं होती है (अन्य जीवों में जो आइसोब्यूटेनॉल को संश्लेषित करते हैं, पौधे का पदार्थ आइसोब्यूटेनॉल को कृत्रिम रूप से एकत्रित करने के लिए आवश्यक कार्बन का स्रोत है)।<ref name="The instigator" /> चूँकि आइसोब्यूटेनॉल उत्पादन की इस विधि द्वारा पादप पदार्थ का उपयोग नहीं किया जाता है, इसलिए खाद्य स्रोतों से पादप पदार्थ प्राप्त करने और खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध बनाने की आवश्यकता से बचा जाता है।<ref name="Cyanobacteria Review" /> | ||
**क्योंकि CO<sub>2</sub> साइनोबैक्टीरिया द्वारा वायुमंडल से अवशोषित किया जाता है। [[जैविक उपचार]] की संभावना (साइनोबैक्टीरिया के रूप में अतिरिक्त CO<sub>2</sub> को हटाकर वायुमंडल से) उपस्थित है।<ref name="The instigator" /> | **क्योंकि CO<sub>2</sub> साइनोबैक्टीरिया द्वारा वायुमंडल से अवशोषित किया जाता है। [[जैविक उपचार]] की संभावना (साइनोबैक्टीरिया के रूप में अतिरिक्त CO<sub>2</sub> को हटाकर वायुमंडल से) उपस्थित है।<ref name="The instigator" /> | ||
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सायनोबैक्टीरिया की प्राथमिक कमियाँ हैं: | सायनोबैक्टीरिया की प्राथमिक कमियाँ हैं: | ||
* वह बड़े होने पर पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति संवेदनशील होते हैं। साइनोबैक्टीरिया अनुचित तरंग दैर्ध्य और तीव्रता के सूर्य के प्रकाश, अनुचित एकाग्रता के CO<sub>2</sub> या अनुचित लवणता के H<sub>2</sub>O से बहुत पीड़ित होते हैं, चूकी साइनोबैक्टीरिया की बहुतायत खारे और समुद्री जलमें बढ़ने में सक्षम है। इन कारकों को सामान्यतः नियंत्रित करना | * वह बड़े होने पर पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति संवेदनशील होते हैं। साइनोबैक्टीरिया अनुचित तरंग दैर्ध्य और तीव्रता के सूर्य के प्रकाश, अनुचित एकाग्रता के CO<sub>2</sub> या अनुचित लवणता के H<sub>2</sub>O से बहुत पीड़ित होते हैं, चूकी साइनोबैक्टीरिया की बहुतायत खारे और समुद्री जलमें बढ़ने में सक्षम है। इन कारकों को सामान्यतः नियंत्रित करना सम्मिश्र होता है और आइसोबुटानोल के साइनोबैक्टीरियल उत्पादन में बड़ी बाधा उत्पन्न करते हैं।<ref name="Thug life">{{cite journal |vauthors=Singh NK, Dhar DW |title=दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन के रूप में सूक्ष्म शैवाल। एक समीक्षा|journal=Agronomy for Sustainable Development |date=11 March 2011 |volume=31 |issue=4 |pages=605–629 |doi=10.1007/s13593-011-0018-0 |s2cid=38589348 |url=https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00930486/file/hal-00930486.pdf}}</ref> | ||
* सायनोबैक्टीरिया [[बायोरिएक्टर]] को संचालित करने के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है। कल्चर को निरंतर मिश्रण की आवश्यकता होती है और जैव संश्लेषक उत्पादों की कटाई गहन ऊर्जा है। इससे सायनोबैक्टीरिया के माध्यम से आइसोब्यूटेनॉल उत्पादन की दक्षता कम हो जाती है।<ref name="Thug life" /> | * सायनोबैक्टीरिया [[बायोरिएक्टर]] को संचालित करने के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है। कल्चर को निरंतर मिश्रण की आवश्यकता होती है और जैव संश्लेषक उत्पादों की कटाई गहन ऊर्जा है। इससे सायनोबैक्टीरिया के माध्यम से आइसोब्यूटेनॉल उत्पादन की दक्षता कम हो जाती है।<ref name="Thug life" /> | ||
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===[[ बेसिलस सुबटिलिस ]]=== | ===[[ बेसिलस सुबटिलिस ]]=== | ||
बैसिलस सबटिलिस एक [[ ग्राम पॉजिटिव |ग्राम पॉजिटिव]] रॉड के आकार का बैक्टीरिया है। बैसिलस सबटिलिस ई. कोलाई के समान अनेक लाभ और हानि प्रदान करता है, किन्तु इसका कम उपयोग किया जाता है और यह ई. | बैसिलस सबटिलिस एक [[ ग्राम पॉजिटिव |ग्राम पॉजिटिव]] रॉड के आकार का बैक्टीरिया है। बैसिलस सबटिलिस ई. कोलाई के समान अनेक लाभ और हानि प्रदान करता है, किन्तु इसका कम उपयोग किया जाता है और यह ई. कोलाई जितनी बड़ी मात्रा में आइसोब्यूटेनॉल का उत्पादन नहीं करता है।<ref name="Nature Review" /> ई. कोलाई के समान, बी. सबटिलिस लिग्नोसेल्युलोज से आइसोब्यूटेनॉल का उत्पादन करने में सक्षम है और सामान्य आनुवंशिक विधियों द्वारा सरलता से इसमें परिवर्तन किया जा सकता है।<ref name="Nature Review" /> प्राथमिक मोड विश्लेषण का उपयोग बी. सबटिलिस द्वारा उपयोग किए जाने वाले आइसोब्यूटेनॉल-संश्लेषण [[चयापचय मार्ग]] को उत्तम बनाने के लिए भी किया गया है, जिससे आइसोब्यूटेनॉल की उच्च उपज उत्पन्न होती है।<ref name=EMA /> | ||
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*एस. सेरेविसिया और इसके जीव विज्ञान के विषय में व्यापक वैज्ञानिक ज्ञान पहले से ही उपस्थित है।<ref name="Nature Review" /> | *एस. सेरेविसिया और इसके जीव विज्ञान के विषय में व्यापक वैज्ञानिक ज्ञान पहले से ही उपस्थित है।<ref name="Nature Review" /> | ||
एस. सेरेविसिया के वहलिन बायोसिंथेटिक मार्ग में एंजाइमों की अधिक अभिव्यक्ति का उपयोग आइसोब्यूटेनॉल उपज में संस्तुति के लिए किया गया है।<ref name="Ehrlich pathway enhance"/><ref name=cytosol>{{cite journal |author1=MATSUDA, Fumio |author2=KONDO, Takashi |author3=IDA, Kengo |author4=TEZUKA, Hironori |author5=ISHII, Jun |author6= KONDO, Akihiko |title=सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया के साइटोसोल में आइसोबुटानॉल जैवसंश्लेषण के लिए एक कृत्रिम मार्ग का निर्माण|journal=Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry |date=1 January 2012 |volume=76 |issue=11 |pages=2139–2141 |doi=10.1271/bbb.120420 |pmid=23132567 |s2cid=21726896}}</ref><ref name="overexpression of 2-keto">{{cite journal|author1=Lee, Won-Heong |author2=Seo, Seung-Oh |author3=Bae, Yi-Hyun |author4=Nan, Hong |author5=Jin, Yong-Su |author6=Seo, Jin-Ho |title=Isobutanol production in engineered Saccharomyces cerevisiae by overexpression of 2-ketoisovalerate decarboxylase and valine biosynthetic enzymes|journal=Bioprocess and Biosystems Engineering |date=28 April 2012 |volume=35 |issue=9 |pages=1467–1475 |pmid=22543927 |s2cid=25012774 |doi=10.1007/s00449-012-0736-y}}</ref> चूंकि एस. सेरेविसिया में अंतर्निहित जीव विज्ञान के कारण इसके साथ काम करना | एस. सेरेविसिया के वहलिन बायोसिंथेटिक मार्ग में एंजाइमों की अधिक अभिव्यक्ति का उपयोग आइसोब्यूटेनॉल उपज में संस्तुति के लिए किया गया है।<ref name="Ehrlich pathway enhance"/><ref name=cytosol>{{cite journal |author1=MATSUDA, Fumio |author2=KONDO, Takashi |author3=IDA, Kengo |author4=TEZUKA, Hironori |author5=ISHII, Jun |author6= KONDO, Akihiko |title=सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया के साइटोसोल में आइसोबुटानॉल जैवसंश्लेषण के लिए एक कृत्रिम मार्ग का निर्माण|journal=Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry |date=1 January 2012 |volume=76 |issue=11 |pages=2139–2141 |doi=10.1271/bbb.120420 |pmid=23132567 |s2cid=21726896}}</ref><ref name="overexpression of 2-keto">{{cite journal|author1=Lee, Won-Heong |author2=Seo, Seung-Oh |author3=Bae, Yi-Hyun |author4=Nan, Hong |author5=Jin, Yong-Su |author6=Seo, Jin-Ho |title=Isobutanol production in engineered Saccharomyces cerevisiae by overexpression of 2-ketoisovalerate decarboxylase and valine biosynthetic enzymes|journal=Bioprocess and Biosystems Engineering |date=28 April 2012 |volume=35 |issue=9 |pages=1467–1475 |pmid=22543927 |s2cid=25012774 |doi=10.1007/s00449-012-0736-y}}</ref> चूंकि एस. सेरेविसिया में अंतर्निहित जीव विज्ञान के कारण इसके साथ काम करना सम्मिश्र सिद्ध हुआ है: | ||
* यूकेरियोट के रूप में एस. सेरेविसिया आनुवंशिक रूप से ई. | * यूकेरियोट के रूप में एस. सेरेविसिया आनुवंशिक रूप से ई. कोलाई या बी. सबटिलिस की तुलना में अधिक सम्मिश्र है और परिणामस्वरूप आनुवंशिक रूप से परिवर्तन करना सम्मिश्र होता है।<ref name="Nature Review" /> | ||
* एस. सेरेविसिया में इथेनॉल किण्वन होता है। यह प्राकृतिक क्षमता प्रबल हो सकती है और परिणामस्वरूप एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोब्यूटेनॉल उत्पादन को रोक सकती है।<ref name="Nature Review" /> | * एस. सेरेविसिया में इथेनॉल किण्वन होता है। यह प्राकृतिक क्षमता प्रबल हो सकती है और परिणामस्वरूप एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोब्यूटेनॉल उत्पादन को रोक सकती है।<ref name="Nature Review" /> | ||
*एस. सेरेविसिया आइसोब्यूटेनॉल का उत्पादन करने के लिए पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग नहीं कर सकता है। पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग करने में असमर्थता एस. सेरेविसिया को लिग्नोसेल्यूलोज का उपयोग करने से रोकती है और इसका अर्थ है कि एस. सेरेविसिया को आइसोबुटानोल का उत्पादन करने के लिए मानव उपभोग के लिए इच्छित पौधे पदार्थ का उपयोग करना चाहिए। जब एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोब्यूटेनॉल का उत्पादन किया जाता है। तब इसके परिणामस्वरूप प्रतिकूल खाद्य या ईंधन मूल्य संबंध उत्पन्न होता है।<ref name="Nature Review" /> | *एस. सेरेविसिया आइसोब्यूटेनॉल का उत्पादन करने के लिए पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग नहीं कर सकता है। पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग करने में असमर्थता एस. सेरेविसिया को लिग्नोसेल्यूलोज का उपयोग करने से रोकती है और इसका अर्थ है कि एस. सेरेविसिया को आइसोबुटानोल का उत्पादन करने के लिए मानव उपभोग के लिए इच्छित पौधे पदार्थ का उपयोग करना चाहिए। जब एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोब्यूटेनॉल का उत्पादन किया जाता है। तब इसके परिणामस्वरूप प्रतिकूल खाद्य या ईंधन मूल्य संबंध उत्पन्न होता है।<ref name="Nature Review" /> | ||
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n-ब्यूटेनॉल की [[ऑक्टेन रेटिंग]] गैसोलीन के समान है, किन्तु इथेनॉल और मेथनॉल से कम है। n-ब्यूटेनॉल में 96 का आरओएन (ऑक्टेन रेटिंग) और 78 का एमओएन (मोटर ऑक्टेन नंबर) है (परिणामस्वरूप (R+M)/2 पंप ऑक्टेन संख्या 87 है, जैसा कि उत्तरी अमेरिका में उपयोग किया जाता है) जबकि t-ब्यूटेनॉल में ऑक्टेन 105 RON और 89 MON की रेटिंग है ।<ref>[http://www.unep.org/PCFV/Documents/PubGraboskiReport.pdf UNEP.org-Properties of oxygenates] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110221134633/http://www.unep.org/PCFV/Documents/PubGraboskiReport.pdf |date=2011-02-21 }} (PDF).</ref> [[ टी-बुटानोल |टी-बुटानोल]] का उपयोग गैसोलीन में योज्य के रूप में किया जाता है, किन्तु इसे शुद्ध रूप में ईंधन के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि इसका अपेक्षाकृत उच्च गलनांक 25.5°C (79°F) इसे जेल में | n-ब्यूटेनॉल की [[ऑक्टेन रेटिंग]] गैसोलीन के समान है, किन्तु इथेनॉल और मेथनॉल से कम है। n-ब्यूटेनॉल में 96 का आरओएन (ऑक्टेन रेटिंग) और 78 का एमओएन (मोटर ऑक्टेन नंबर) है (परिणामस्वरूप (R+M)/2 पंप ऑक्टेन संख्या 87 है, जैसा कि उत्तरी अमेरिका में उपयोग किया जाता है) जबकि t-ब्यूटेनॉल में ऑक्टेन 105 RON और 89 MON की रेटिंग है ।<ref>[http://www.unep.org/PCFV/Documents/PubGraboskiReport.pdf UNEP.org-Properties of oxygenates] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110221134633/http://www.unep.org/PCFV/Documents/PubGraboskiReport.pdf |date=2011-02-21 }} (PDF).</ref> [[ टी-बुटानोल |टी-बुटानोल]] का उपयोग गैसोलीन में योज्य के रूप में किया जाता है, किन्तु इसे शुद्ध रूप में ईंधन के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि इसका अपेक्षाकृत उच्च गलनांक 25.5°C (79°F) इसे जेल में परिवर्तित कर देता है और कमरे के तापमान के पर लगभग जम जाता है। दूसरी ओर आइसोब्यूटेनॉल का गलनांक n-ब्यूटेनॉल से कम होता है और अनुकूल आरओएन 113 और एमओएन 94 होता है और इस प्रकार यह उच्च अंश वाले गैसोलीन मिश्रणों, n-ब्यूटेनॉल के साथ मिश्रण या स्टैंडअलोन ईंधन के रूप में बहुत उत्तम अनुकूल है।<ref>[http://www.iea-amf.org/content/fuel_information/butanol/properties iea-amf.org-Advanced Motor Fuels: Butanol Properties] (HTML).</ref> | ||
उच्च ऑक्टेन रेटिंग वाले ईंधन में प्रवेश करने (संपीड़न द्वारा अत्यधिक तीव्र और सहज दहन) की संभावना कम होती है और किसी भी आधुनिक कार इंजन की नियंत्रण प्रणाली इग्निशन टाइमिंग को समायोजित करके इसका लाभ प्राप्त कर सकती है। इससे ऊर्जा दक्षता में सुधार होगा, जिससे विभिन्न ईंधनों की ऊर्जा सामग्री की तुलना से उत्तम ईंधन अर्थव्यवस्था प्राप्त होगी। संपीड़न अनुपात को बढ़ाकर, ईंधन अर्थव्यवस्था, शक्ति और टॉर्क में और अधिक लाभ प्राप्त किया जा सकता है। इसके विपरीत कम ऑक्टेन रेटिंग वाले ईंधन में खटखटाने की संभावना अधिक होती है और दक्षता कम हो जाएगी। खटखटाने से इंजन को हानि भी हो सकता है। 87 ऑक्टेन पर चलने के लिए डिज़ाइन किए गए इंजनों में उच्च ऑक्टेन ईंधन के साथ संचालित होने से कोई अतिरिक्त विद्युत/ईंधन अर्थव्यवस्था नहीं होगी। | उच्च ऑक्टेन रेटिंग वाले ईंधन में प्रवेश करने (संपीड़न द्वारा अत्यधिक तीव्र और सहज दहन) की संभावना कम होती है और किसी भी आधुनिक कार इंजन की नियंत्रण प्रणाली इग्निशन टाइमिंग को समायोजित करके इसका लाभ प्राप्त कर सकती है। इससे ऊर्जा दक्षता में सुधार होगा, जिससे विभिन्न ईंधनों की ऊर्जा सामग्री की तुलना से उत्तम ईंधन अर्थव्यवस्था प्राप्त होगी। संपीड़न अनुपात को बढ़ाकर, ईंधन अर्थव्यवस्था, शक्ति और टॉर्क में और अधिक लाभ प्राप्त किया जा सकता है। इसके विपरीत कम ऑक्टेन रेटिंग वाले ईंधन में खटखटाने की संभावना अधिक होती है और दक्षता कम हो जाएगी। खटखटाने से इंजन को हानि भी हो सकता है। 87 ऑक्टेन पर चलने के लिए डिज़ाइन किए गए इंजनों में उच्च ऑक्टेन ईंधन के साथ संचालित होने से कोई अतिरिक्त विद्युत/ईंधन अर्थव्यवस्था नहीं होगी। | ||
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* [http://www.welsch.com/e/index.php?chap=6_1&modulekey=wpmoleculeviewer&specialmol=71-36-3 Butanol 3D view and pdb-file] | * [http://www.welsch.com/e/index.php?chap=6_1&modulekey=wpmoleculeviewer&specialmol=71-36-3 Butanol 3D view and pdb-file] | ||
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Latest revision as of 18:52, 3 October 2023
ब्यूटेनॉल ईंधन का उपयोग आंतरिक दहन इंजन में ईंधन के रूप में किया जा सकता है। यह इथेनॉल की तुलना में गैसोलीन के अधिक समान है। C4-हाइड्रोकार्बन, ब्यूटेनॉल एक ड्रॉप-इन ईंधन है और इस प्रकार बिना किसी संशोधन के गैसोलीन के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए वाहनों में काम करता है।[1] एन-ब्यूटेनॉल और आइसोबुटानॉल दोनों का संभावित ईंधन के रूप में अध्ययन किया गया है। दोनों का उत्पादन बायोमास ("बायोबुटानोल"[2][3][4] के रूप में) और साथ ही जीवाश्म ईंधन ("पेट्रोबुटानोल"[5] के रूप में) से किया जा सकता है। रासायनिक गुण आइसोमर (n-ब्यूटेनॉल या आइसोबुटानॉल) पर निर्भर करते हैं, उत्पादन विधि पर नहीं है।
चूंकि अनेक स्थितियों में सम्मिश्र, ब्यूटेनॉल ईंधन संभवतः ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है।