कोल के अपशिष्ट से क्लीनर ऊर्जा को निचोड़ना

कोलोराडो घाटी में जहां खनिकों ने एक सदी से अधिक समय तक कोयले की कटाई की है, एक दूसरा ईंधन- मीथेन एल्क क्रीक खदान के घने काले सीमों से बच जाता है। एक संशोधित ट्रक इंजन के लिए खान फ़नल मीथेन युक्त गैस के आसपास बोरहोल और पाइप की एक प्रणाली। एक-मेगावाट जनरेटर की तिकड़ी का उपयोग करते हुए, इंजन स्थानीय बिजली ग्रिड के लिए इस मीथेन को बिजली में परिवर्तित करता है।

एल्क क्रीक मिसिसिपी के पश्चिम में एक कोयला खदान पर पहली मीथेन-टू-एनर्जी परियोजना है और यह देश भर में सबसे बड़ा है। लेकिन एल्क क्रीक जैसी कोयला खदानें राष्ट्रीय स्तर पर मीथेन उत्सर्जन में लगभग 10 प्रतिशत और दुनिया भर में 6 प्रतिशत मीथेन उत्सर्जन में योगदान करती हैं, और खनन कार्य समाप्त होने के बाद वे लंबे समय तक मीथेन जारी करते हैं। गैस दलदल, औद्योगिक प्रवाह, लैंडफिल, पशु फार्म और प्राकृतिक गैस संचालन से भी अलग हो जाती है।

वास्तव में, प्रत्येक वर्ष इतना अधिक मीथेन पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है कि विश्व स्तर पर यह कार्बन डाइऑक्साइड के बाद जलवायु परिवर्तन में दूसरा सबसे बड़ा योगदानकर्ता है। मीथेन कार्बन की तुलना में अधिक तेजी से विघटित होता है, लेकिन 100 साल की अवधि में ग्रीनहाउस गैस के रूप में इसकी ताकत CO2 की तुलना में 20 गुना अधिक है।

अपने जलवायु प्रभाव को कम करते हुए मीथेन को जलाने से ऊर्जा या उपयोगी ऊष्मा पैदा हो सकती है - अनिवार्य रूप से गैस को पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के एक कमजोर पेय में कम कर सकती है। एल्क क्रीक में, प्रति दिन केवल 670 से अधिक जलना, ओउ क्यूबिक फीट मीथेन प्रति दिन - खदान के कुल मीथेन उत्सर्जन में लगभग 16 प्रतिशत - एक आंतरिक दहन इंजन में सालाना 24 गीगावाट घंटे उत्पन्न होने की उम्मीद है। मोटे तौर पर 2, 000 घरों को बिजली देने के लिए यह पर्याप्त बिजली है।

मीथेन को वायुमंडल में प्रवेश करने से रोकते हुए, यह परियोजना अगले 15 वर्षों में प्रतिवर्ष 96, 500 मीट्रिक टन से अधिक सीओ 2 के बराबर उत्सर्जन को रोकेगी, जो कि इसके मुख्य फंड, एस्पेन स्कीइंग कंपनी के अनुमानों के अनुसार है। एक सामान्य कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्र से कार्बन उत्सर्जन के बारे में 10 दिनों का मूल्य - ग्रीनहाउस गैसों के वैश्विक उत्सर्जन में एक सार्थक दंत बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन मीथेन को समस्याग्रस्त कचरे से एक मूल्यवान ईंधन में बदलने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

नीतिगत परिवर्तनों, रचनात्मक नई साझेदारी और प्रौद्योगिकी नवाचार का एक संयोजन अब एल्क क्रीक कोयला खानों से मीथेन की कटाई करने वाली समान परियोजनाओं की एक बड़ी लहर का नेतृत्व कर सकता है।

चुनौती

ऐतिहासिक रूप से, अमेरिका में एल्क क्रीक जैसी खानों के मालिकों को मीथेन का उपयोग करने के लिए बहुत कम प्रोत्साहन मिला है। अन्य ईंधन के सापेक्ष इन दिनों गैस इतने कम दामों पर बिकती है कि इसे तैयार करने के लिए आवश्यक प्रणालियों को स्थापित करने में लगने वाले खर्च को फिर से भरने में कई साल लग जाएंगे। नतीजतन, मेरा मालिक गैस को पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने की अनुमति देता है।

और हाल ही में जब तक, प्रौद्योगिकी ने खदान के अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता वाले कोयला खदान उत्सर्जन से केवल ऊर्जा के दोहन के लिए खदान ऑपरेटरों को सीमित कर दिया है। 80 प्रतिशत से ऊपर सांद्रता में, मीथेन को प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों में इंजेक्ट किया जा सकता है या वाहनों के लिए तरलीकृत प्राकृतिक गैस में परिवर्तित किया जा सकता है। लगभग 20 से 40 प्रतिशत सांद्रता में, गैस बिजली उत्पादन को ईंधन दे सकती है जैसा कि एल्क क्रीक, या औद्योगिक बॉयलर जो भाप या गर्म पानी उत्पन्न करते हैं। संयुक्त राष्ट्र की एक रिपोर्ट के अनुसार, अधिकांश माध्यम- और उच्च-गुणवत्ता वाले मीथेन का उपयोग या तो बिजली या बिजली और उपयोगी गर्मी के संयोजन के लिए किया जाता है। यह मिथेन आमतौर पर वास्तविक खनन शुरू होने से पहले साइट के चारों ओर ड्रिल किए गए बोरहोल में एकत्र किया जाता है।

कोयले की खदानों से निकलने वाले मीथेन में से अधिकांश, हालांकि, कम सांद्रता में होता है, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य दूषित पदार्थों के साथ मिलाया जाता है। इसका कारण यह है कि ऑपरेटर आमतौर पर श्रमिक सुरक्षा के लिए ताजी हवा के साथ खदान में लीक होने वाले किसी मीथेन को पतला करने के लिए वेंटिलेशन सिस्टम का उपयोग करते हैं: हवा में 5 से 15 प्रतिशत एकाग्रता में, मीथेन विस्फोटक है, और स्वस्थ श्वास के लिए 1 प्रतिशत से कम सांद्रता आवश्यक है।

एक बार जब मीथेन वेंटिलेशन सिस्टम में अन्य गैसों के साथ मिश्रित हो जाता है, तो ईंधन के रूप में उपयोग करना मुश्किल हो जाता है क्योंकि मिश्रण जल नहीं जाएगा और मीथेन को फ़िल्टर करने के लिए मुश्किल है।

इन चुनौतियों के कारण, मीथेन-लेस वेंटिलेटेड हवा को आम तौर पर वायुमंडल में जारी किया जाता है, क्योंकि यह एल्क क्रीक में है। 500 से अधिक सक्रिय में से केवल 20 देश भर में भूमिगत कोयला खदानों ने मिथेन पर कब्जा करने या इसे बिजली में परिवर्तित करने के लिए किसी भी प्रकार की प्रणाली स्थापित की है। और उन 20 खानों में से, ज्यादातर घरों और व्यवसायों द्वारा उपयोग के लिए जल निकासी छेद में एकत्र मीथेन ले रहे हैं और इसे पास के प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों में इंजेक्ट कर रहे हैं।

एक नए दृष्टिकोण के लिए भागीदार

कोलोराडो जैसे पश्चिमी राज्यों में, कोयला खदानें अक्सर प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों से बहुत दूर स्थित होती हैं, इसलिए इन साइटों से उच्च गुणवत्ता वाले मीथेन का दोहन भी एक अलग दृष्टिकोण की मांग करता है। एल्क क्रीक अमेरिकी कोयला खदानों के बीच असामान्य है क्योंकि यह बिजली को साइट पर उत्पन्न करने के लिए मीथेन जला रहा है और उस बिजली को स्थानीय बिजली ग्रिड को भेज रहा है।

दशकों तक यूरोप, ऑस्ट्रेलिया, चीन और अन्य देशों की खानों में इसी तरह की मीथेन-टू-एनर्जी तकनीक लगाई गई है। लेकिन उन परियोजनाओं को कर प्रोत्साहन और सार्वजनिक समर्थन के अन्य रूपों के साथ-साथ महंगे प्राकृतिक गैस और बिजली से लाभ हुआ है - जो उन्हें उच्च मूल्यों पर प्रतिस्पर्धी रूप से मीथेन बेचने की अनुमति देता है। एल्क क्रीक एक समय और जगह में निजी भागीदारी के माध्यम से इस कचरे का दोहन करने के लिए एक मॉडल प्रदान करता है जहां प्राकृतिक गैस से बिजली अपेक्षाकृत सस्ती है।

कोलोराडो स्थित ऊर्जा डेवलपर वेसल्स कोल एंड गैस के अध्यक्ष टॉम वेसल्स ने 2005 में जर्मनी में प्रौद्योगिकी का उपयोग करके कई खानों के दौरे के बाद कोयला खदान मीथेन-टू-एनर्जी परियोजना के लिए भागीदारों और फाइनेंसरों की तलाश शुरू की। वेसल्स का कहना है कि ज्यादातर अमेरिकी कंपनियों ने तकनीक से अपरिचित थे, जिसके परिणामस्वरूप निवेश करने में अनिच्छुक थे। सच है, यह अमेरिका में नहीं किया गया था, वे कहते हैं। "लेकिन हम अब उस बॉक्स को चेक कर रहे हैं।"

2012 में वेसेल्स ने एस्पेन स्कीइंग कंपनी से फंडिंग के लिए 5.4 मिलियन डॉलर की राशि हासिल की, जो कि एक हाई-एंड रिसोर्ट कॉरपोरेशन है, जो अपने स्वयं के बिजली के उपयोग से जुड़े उत्सर्जन और क्लीनर ऊर्जा को असंतुलित करने का लक्ष्य रखता है। 15 साल के अनुबंध और बिजली के एक नए, स्वच्छ स्रोत के बदले में परियोजना से बिजली के लिए बाजार दर से थोड़ा ऊपर का भुगतान करने के लिए ग्रामीण बिजली सहकारी कंपनी होली क्रॉस एनर्जी ने हस्ताक्षर किए।

अंत में, एनर्जी मैग्नेट विलियम कोच के नेतृत्व में एल्क क्रीक के मालिक ऑक्सबो माइनिंग ने वार्षिक बिजली की बिक्री में कटौती के बदले वेसल्स को अपनी खदान में उपकरण स्थापित करने देने के लिए सहमति व्यक्त की। होली क्रॉस से प्रति वर्ष लगभग $ 650, 000 का राजस्व या ASC के मूल निवेश का लगभग 12 प्रतिशत - रिसोर्ट कंपनी को मिलेगा।

क्षितिज पर नीतियां

पूरे पश्चिमी कोलोराडो में वितरण के लिए परियोजना ने पिछले साल पावर ग्रिड को बिजली खिलाना शुरू किया। कई महीनों बाद, कोलोराडो ने एक नया कानून पारित किया, जिसके लिए बड़े ग्रामीण बिजली के सह-ऑप्स की आवश्यकता होती है, और उपयोगिताओं जो उन्हें सेवा देती हैं, 2020 तक अक्षय स्रोतों से अपनी ऊर्जा का 20 प्रतिशत प्राप्त करने के लिए - 2004 में निर्धारित आवश्यकता को दोगुना करना।

कानून पवन और सौर जैसे अक्षय संसाधनों के रूप में लगातार पुनर्जीवित संसाधनों के साथ मीथेन को मान्यता देता है, कुछ पर्यावरण समूहों और हरित ऊर्जा अधिवक्ताओं द्वारा दृढ़ता से विरोध की गई नीति। जेरेमी निकोल्स, गैर-लाभकारी पर्यावरण वकालत समूह WildEarth Guardians के लिए जलवायु और ऊर्जा कार्यक्रमों के निदेशक का कहना है कि मीथेन को वर्गीकृत करना "एक अक्षय ऊर्जा मानक का उद्देश्य नहीं है।" लेकिन ऊर्जा के लिए मीथेन का उपयोग करते हुए, वे कहते हैं, वातावरण में इसे बाहर निकालने की यथास्थिति को धड़कता है। "दिन के अंत में, " वे कहते हैं, "यह एक बुरी चीज का सबसे अच्छा बना रहा है।" और समय के साथ, विशेषज्ञों का कहना है कि नए जनादेश के तहत मीथेन लाने से कोलो क्रीक जैसी परियोजनाओं से बिजली के लिए कोलोराडो उपयोगिताओं के बीच मांग बढ़ सकती है।

संघीय स्तर पर भी बदलाव जारी है। राष्ट्रपति ओबामा ने संघीय एजेंसियों को "एक व्यापक मीथेन रणनीति विकसित करने" का निर्देश दिया है और पर्यावरण संरक्षण एजेंसी ने लगभग 50 अमेरिकी कोयला खानों की पहचान की है जो अपशिष्ट मीथेन पर कब्जा करने और इसे जलाने या इसे बिजली में परिवर्तित करने का वादा दिखाते हैं।

मीथेन ऊर्जा समर्थकों को उम्मीद है कि कैलिफोर्निया में आगामी वोट अंततः तकनीक को तट के लिए अधिक लाभदायक तट बना देगा। राज्य के वायु नियामकों को जल्द ही अपने कैप-एंड-ट्रेड कार्यक्रम के तहत मीथेन एबेटमेंट परियोजनाओं को पुरस्कृत करने के प्रस्ताव पर वोट करने के लिए स्लेट किया जाता है, जो राज्य को वर्ष 2020 तक अपने ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को 1990 के स्तर तक कम करने में मदद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रोटोकॉल कोयला खदान संचालकों और मीथेन उत्सर्जित करने वालों को उनके उत्सर्जन को कम करने के लिए क्रेडिट कमाने की अनुमति देगा। राज्य के अधिकतम उत्सर्जन भत्ते से अधिक होने की उम्मीद करने वाले कैलिफ़ोर्निया प्रदूषक इन ऋणों को अपने अतिग्रहण को नकारने के तरीके के रूप में खरीद सकते हैं।

एडवांस्ड रिसोर्सेज इंटरनेशनल के एक वरिष्ठ सलाहकार क्लार्क टॉकिंगटन कहते हैं, '' आपको [मीथेन शमन] व्यवहार्य बनाने के लिए कार्बन पर बहुत अच्छी कीमत चाहिए। "मुझे पता है कि कई परियोजनाएँ हैं, जो कैलिफोर्निया में बैठी हैं, इसलिए यदि कैलिफ़ोर्निया आता है, तो यह निश्चित रूप से उन लोगों को आगे बढ़ाएगा।"

एल्क क्रीक में, उदाहरण के लिए, खदान से कब्जा किए गए 84 प्रतिशत मीथेन - $ 1 मिलियन बिजली पैदा करने के लिए पर्याप्त है - बस जला दिया जाता है क्योंकि होली क्रॉस में बजट की कमी है और परियोजना से अधिक ऊर्जा खरीदने की इच्छा है, और कोई अन्य ग्राहक नहीं हैं मिल गया। "हम निश्चित रूप से एक अन्य परियोजना पर अपनी नजर रखते हैं, " एएससी के शेंडलर कहते हैं। "लेकिन बाधा को एक और उपयोगिता से बिजली खरीद समझौता हो रहा है जो स्वीकार्य मूल्य पर है।" अगर यह 3.5 सेंट प्रति किलोवाट घंटे की विशिष्ट थोक दर पर बिजली बेचता है तो एएससी परियोजना पर पैसा खो देगा।

वर्क्स में नवाचार

नीति से परे, नवीन तकनीकें मीथेन को बहुत पतला स्रोतों से निकालना संभव बनाती हैं, जैसे कि खदानों में हवादार हवा, और इसे जनरेटर के लिए ईंधन के रूप में उपयोग करें। चीन के हेनान प्रांत की एक बड़ी कोयला खदान में, मीथेन सांद्रता के साथ हवादार हवा कम 0.3 प्रतिशत खदान की सुविधाओं के लिए पानी गर्म करने के लिए उपयोग की जाती है। प्रणाली चैंबरों के माध्यम से हवादार कोयले की खान हवा को काटती है जो कि मीथेन अणुओं को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में टूटने तक अपना तापमान बढ़ाती है, और इस प्रतिक्रिया से गर्मी पर कब्जा कर लिया जाता है।

ऑस्ट्रेलिया में, बीएचपी बिलिटन के स्वामित्व वाले एक कोयला संयंत्र में उच्च केंद्रित मीथेन के साथ हवादार वायु मीथेन का मिश्रण होता है जिसे खनन शुरू होने से पहले खदान के पास बोरहोल में सूखा दिया गया है। एक साथ मिश्रित, vents और नालियों से मीथेन ईंधन के रूप में जलाया जा सकता है। यह प्रणाली भाप का उत्पादन करने के लिए गर्मी उत्पन्न करती है, जो प्रति वर्ष औसतन 10 गीगावाट घंटे का उत्पादन करने वाला एक छोटा बिजली संयंत्र चलाती है।

अन्य वैज्ञानिक कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन जैसी अनावश्यक गैसों से हवादार हवा में मीथेन को अलग करने के लिए बेहतर फिल्टर विकसित करना चाहते हैं। उदाहरण के लिए, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले और लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिकों ने नैनो-स्केल छिद्रों द्वारा चिह्नित एक अत्यधिक सोरबेंट सामग्री को देखा है जिसे नैनोपोरस जिओलाइट्स कहा जाता है। लॉरेंस लिवरमोर लैब के भौतिक विज्ञानी अमितेश मैती कहते हैं, समूह ने लगभग 100, 000 विभिन्न ज़ोलाइट संरचनाओं का परीक्षण करने के लिए कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया है।

इस बिंदु पर, अनुसंधान प्रारंभिक चरण में रहता है। "सामग्री वास्तविक जीवन में उतनी शुद्ध नहीं हो सकती जितनी हम इन मॉडलों में देखते हैं, " मैती कहते हैं। फिर भी अगर एक नैनोपोरस ज़ोलाइट या अन्य सामग्री विकसित की जा सकती है जो आसानी से मीथेन अणुओं को पकड़ लेती है, तो यह नाटकीय रूप से कोयला खानों के अत्यधिक पतला अपशिष्ट मीथेन से बिजली पैदा करने की लागत को कम कर सकता है। इस प्रक्रिया में, यह मीथेन के इस स्रोत को ईंधन के रूप में बहुत मूल्यवान बना सकता है, जो कि उसके पिछले कण को ​​एक हानिकारक, उपद्रव अपशिष्ट के रूप में ले जाने के लिए ईंधन के रूप में मूल्यवान है।