सूक्ष्मशैवाल बायोरिफायनेरीमध्ये निर्माण होणार्‍या सह-उत्पादनांची बाजारात असेलली मागणी आणि कार्बन शोषून घेण्याचे प्रमाण याचा रिफायनरीच्या नफ्यावर होणार्‍या परिणामाचे मूल्यांकन आयआयटी मुंबई येथील वैज्ञानिकांनी केले

ऊर्जेच्या सतत वाढत्या मागणीची पूर्तता करण्यासाठी सूक्ष्म शैवालावर चालणारी जैव रिफायनरी हा एक अपारंपारिक पर्याय उपलब्ध आहे. सूक्ष्म शैवालापासून केवळ डीझेल तयार करणे तोट्यात जाते असे या पूर्वी केलेल्या अभ्यासात सिद्ध झाले आहे. परन्तु जैविक डिझेलचे उत्पादन करताना निर्माण होणाऱ्या सह-उत्पादनांसाठी असलेली मागणी वाढते आहे. भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई येथील प्रा. शास्त्री आणि त्यांच्या सहकार्‍यांनी संगणकाच्या सहाय्याने एका प्रतिरूपाची रचना केली आहे ज्यात डीझेल बरोबरच सह-उत्पादनांची प्रमाणबद्ध आवशकता व बाजार मूल्य इत्यादी लक्षात घेवून उत्पादनाचे परिमाण ठरविता येतात. त्या बरोबरच उत्पादनाच्या प्रक्रियेत योग्य बदल करून रिफायनरी नफ्यात कशी चालवता या बद्दलही सूचना मिळू शकतील.

सुक्ष्मशैवाल प्रकाश संश्लेषण करू शकणारे पण वनस्पती नसणारे अतिसूक्ष्म जीव असतात. जैविक इंधन निर्मितीसाठी त्यांना मागणी असते कारण शेतीस अयोग्य जमिनीवर पण ते वाढवता येतात, जैव रिफायनरी साठी वापरल्या जाणाऱ्या वनस्पतीजन्य कच्चा मालापेक्षा लवकर वाढतात व वापरण्यायोग्य होतात. सूक्ष्म शैवाल सांडपाण्यातील पोषक द्रव्य आणि औद्योगिक संयंत्रातून निघणाऱ्या कार्बन डायऑक्साइड वायूचा वापर करून जैविक इंधनासह प्रथिनं, क्षपणित शर्करा व स्निग्ध पदार्थ असे अन्य उपयोगी पदार्थ निर्माण करतात.

अभ्यास करण्याचा उद्देश समजावून सांगताना प्रा. शास्त्री म्हणाले, “वनस्पतीजन्य मळीपासून तयार जैव इंधन बाजारामध्ये उपलब्ध आहे. शेतीतील टाकाऊ वस्तूपासून तयार होणारे जैव इंधन पण २-३ वर्षात उपलब्ध होईल. परंतु सूक्ष्म शैवालजन्य जैविक इंधन तयार करण्याच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये ग्राहकांच्या गरजा, आणि रिफायनिंग प्रक्रियेमध्ये निर्माण होणाऱ्या सह-पदार्थांचा आवश्यक समतोल साधून बदल करावे लागतील." सूक्ष्म शैवालापासून जैविक इंधन आणि सह-उत्पादन निर्मितीची पद्धती अनेक टप्प्यांची असते व कुठले व किती टप्पे हे अपेक्षित सह-उत्पादनावर अवलंबून असतात. उत्पादनांचे विशिष्ट संयोजन तयार करण्यासाठी अनेक पद्धती असू शकतात व त्याप्रमाणे वापरली जाणारी उपकरणेसुद्धा वेगळी असतात. उत्पादन पद्धतीच्या प्रत्येक टप्प्याची रचना करतानाचा प्रत्येक निर्णय निर्मिती खर्च आणि होणाऱ्या फायद्यावर परिणाम करतो. गणिती प्रतिरूप वापरल्याने उत्पादन पद्धती अनिरुपित करून, उत्पादन खर्च, उत्पादन आकारमान आणि फायदा इत्यादीचे पूर्वानुमान काढता येते व सर्वात योग्य पद्धत निवडता येते.

यापूर्वी केलेल्या अभ्यासामध्ये संशोधकांनी एक पायाभूत प्रतिरूप तयार केले होते ज्यामध्ये सूक्ष्म शैवाल वाढवणे, त्यापासून स्निग्ध पदार्थ व सहउत्पादन काढणे व इंधन तयार करणे हे टप्पे समाविष्ट केले होते. या प्रतिरूपात प्रत्येक टप्प्यासाठी उत्पादन पद्धत ठरविता येते. उदा. शैवाल वाढवण्याच्या प्रक्रियेला किती वेळ द्यायचा, तलावाचा आकार किती असावा आणि वाढवण्यासाठी कुठले माध्यम वापरावे इत्यादी ठरविता येते. शैवालांची बागायत, त्यातील स्निग्ध पदार्थ वेगळे करण्यासाठी वापरलेले पर्याय, टाक्यांचे आकारमान, कृतींचा क्रम, वापरलेले रासायनिक पदार्थ इत्यादी पण निवडता येते. रचना केलेल्या रिफायनरी यंत्रासाठी लागणार्‍या कच्च्या मालाचा खर्च, आणि बायोडिझेलचे एकूण वार्षिक उत्पादन हे यंत्राच्या संपूर्ण जीवनचक्रासाठी मोजून त्याचा वार्षिक जीवनचक्र खर्च काढता येतो. तसेच यंत्राची निश्चित आणि चलित किंमत पण काढता येते.

वर्तमान अभ्यासामध्ये संशोधाकानी प्रतिरूपात बदल करत प्रामुख्याने कार्बन डायऑक्साइड वायू शोषून घेण्यासाठी सूक्ष्म शैवाल वाढवले जाऊ शकते याची शक्यता लक्षात घेतली. त्यामुळे जैविक इंधन निर्मिती प्रक्रियेत काही विशिष्ट प्रक्रिया अनिवार्य झाल्या. कार्बन डायऑक्साइड वायू हवेत सोडला गेला तर प्रदूषण वाढण्यास कारणीभूत असल्याचा विशेष दंड आकारला जातो जो एकूण खर्चात जोडल्या जातो. जैव रिफायनरीमध्ये निर्माण होणारा कार्बन डायऑक्साइड वायू अन्य प्रकारे जोड व्यवसायात वापरला गेला तर खर्चात बचत होवून फायदा होईल. जोड व्यवसायात पैसा लावावा लागेल परंतु प्रतिरूपात या दोन्ही गरजांचे संतुलन साधणारी योजना शोधून काढता येते.

"नव्याने बनवलेल्या प्रतिरूपाचा उद्देश मूळ प्रतिरूपाच्या उद्देशापेक्षा थोडा भिन्न आहे. नवीन प्रतिरूपात प्रक्रियेच्या अगदी सुरूवातीला कार्बन वेगळे करण्याबद्दल विचार केला जातो, मात्र जुन्या प्रतिरूपात फक्त जैविक डीझेलची उत्पादन किंमत कशी कमी होईल याकडेच लक्ष दिले जाते.” असे अभ्यासाचे लेखक सांगतात. नवीन प्रतिरूपात बाजारातील डीझेल आणि सहउत्पादनांची मागणी आणि विक्री किंमत इत्यादी पण विचारात घेतली जाते.

हे दोन प्रतिरूप वापरुन संशोधकांनी चार प्रकारे विश्लेषण केले. पहिल्या प्रकारात  जेव्हा बाजारात क्षपणित शर्करेची मागणी अमर्यादित आहे व त्याचे उत्पादन पण जास्तीत जास्त आहे, दुसऱ्या प्रकारात प्रथिन हे एक सह-उत्पादन आहे, तिसऱ्या प्रकारात पोलर स्निग्ध पदार्थ हे एक सह-उत्पादन आहे आणि चौथ्या प्रकारात उर्वरित जैव वस्तुमानाचा वापर खत बनवण्यासाठी होतो. प्रत्येक प्रकारात खर्च व फायद्याचे अनुमान केले. यात असे दिसले की सर्वाधिक क्षपणित साखर निर्माण करणारी पद्धत सर्वाधिक नफा करून देणारी आहे.

नवीन प्रतिरूप वापरुन संशोधकांनी अजून दोन प्रकारे अभ्यास केला. एकामध्ये जैविक डीझेलची किंमत कमीतकमी व दुसऱ्यामध्ये सर्वाधिक ठेवली. कार्बन डायऑक्साइड वायू वापरल्यामुळे खर्चात झालेली बचत  पण विचारात घेतली. जेव्हा जैविक डीझेलची विक्री किंमत सुमारे ३० रु प्रति लिटर होती तेव्हा ७० कोटी रूपयांचा तोटा झाला आणि फक्त ३% कार्बन डायऑक्साइड वायू वापरला जाऊ शकला. पण जेव्हा ६०० रु प्रति लिटर किंमत होती तेव्हा जवळ जवळ १८०० कोटी रुपये उत्पन्न मिळाले आणि ९९% कार्बन डायऑक्साइड वायू वापरला गेला.

या पुढे वैज्ञानिक सुक्ष्म शैवाल जैविक रिफायनरी यंत्राचा पर्यावरणावर काय परिणाम होतो याचा अभ्यास करणार आहेत. प्रा. शास्त्री सांगतात, "या रिफायनरी यंत्राच्या पद्धतींचा पर्यावरणावर काय परिणाम होतो याचा आभ्यास करणार आहोत. आम्ही त्यावर काम सुरू केले आहे.” केंद्र सरकार राष्ट्रीय जैविक इंधन धोरण अंमलात आणणार आहे ज्यामुळे जैव रिफायनरी यंत्र बाजारावर अवलंबून असलेले क्षेत्र बनेल, आणि म्हणून हा अभ्यास त्यासाठी अगदी उपयुक्त ठरेल.