Home » ശാസ്ത്രം » ജീവശാസ്ത്രം » ജൈവവാതകം ഉണ്ടാകുന്നതെങ്ങനെ ?- മാലിന്യ സംസ്കരണത്തിന്റെ ശാസ്ത്രം ഭാഗം 2

ജൈവവാതകം ഉണ്ടാകുന്നതെങ്ങനെ ?- മാലിന്യ സംസ്കരണത്തിന്റെ ശാസ്ത്രം ഭാഗം 2

പ്രൊഫ.വി.ആര്‍.രഘുനന്ദനന്‍

Solid Waste Management Division, IRTC

ജൈവവിഘടനത്തിന്റെയും അതിൽ സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ പങ്കിനെക്കുറിച്ചുമുള്ള കാര്യങ്ങൾ ഈ ലേഖനത്തിന്‍റെ  ഒന്നാം ഭാഗത്തില്‍ പരാമര്‍ശിച്ചു. ജൈവവാതകനിർമിതിയെ കുറിച്ചും അതിലേര്‍പ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്മാണുസഞ്ചയത്തെ കുറിച്ചും രണ്ടാം ഭാഗത്തില്‍ വായിക്കാം.

ജൈവവാതകനിർമിതിയിൽ സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ പങ്ക്

ജൈവവിഘടനത്തിന്റെയും അതിൽ സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ പങ്കിനെക്കുറിച്ചുമുള്ള കാര്യങ്ങൾ നേരത്തെ പരാമർശിച്ചതാണ്. അതുപോലെതന്നെ വായുസമ്പർക്കമില്ലാതെ കമ്പോസ്റ്റ് വളനിർമിതി മണ്ണിനടിയിൽ നടക്കുമ്പോൾ ചതുപ്പ് വാതകം അഥവാ മീഥേൻ ഉണ്ടാകുന്ന കാര്യവും സൂചിപ്പിച്ചതാണ്. ഇതിലൊക്കെ ഏതുതരം സൂക്ഷ്മാണുസഞ്ചയമാണ് ഓരോ ഘട്ടത്തിലും സജീവമാകുന്നതെന്നും പൊതുവിൽ പരാമർശിച്ചുകഴിഞ്ഞു. ഇവ സംബന്ധിച്ചുള്ള അടിസ്ഥാനശാസ്ത്രം കുറെയൊക്കെ ജൈവവാതകനിർമിതിയിലും പ്രസക്തമാണ്. ബാക്ടീരിയകളുടെ സഞ്ചയംതന്നെയാണ് ജൈവവാതകത്തിന്റെ ഉൽപാദകർ. കൂടുതൽ വിശദാംശങ്ങളിലേക്ക് ഇനി കടക്കാം. 

എന്താണ് ജൈവവാതകം? 

സാധാരണ പാചകവാതകം തന്നെയാണോ ജൈവവാതകം എന്നു ചോദിക്കുന്നവരുണ്ട്. പാചകവാതകം പെട്രോളിയം ഉൽപന്നമാണ്. പ്രധാനമായും പ്രോപെയ്ൻ. ജൈവവാതകം ജൈവവസ്തുക്കൾ വിഘടിച്ചുണ്ടാകുന്നതാണ്. ഇത് വിവിധ വാതകങ്ങളുടെ ചേരുവയാണ്. മീഥേൻ, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, അമോണിയ, ഹൈഡ്രജൻ, ഹൈഡ്രജൻ സൾഫൈഡ് എന്നിവ വ്യത്യസ്ത അളവിൽ ഉണ്ടാകും. നന്നായി കത്തുന്ന അവസ്ഥയിൽ ഇതിലെ മീഥേൻ അളവ് 60 മുതൽ 70 ശതമാനം വരെയും, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് 40 ശതമാനമോ അതിൽ കുറവോ ആയിരിക്കും. മറ്റുള്ളവ ഒന്നോ രണ്ടോ ശതമാനത്തിലൊതുങ്ങും. ചാണകത്തിൽനിന്ന് ഉൽപാദിപ്പിക്കുമ്പോൾ ഇതിന് ഗോബർ ഗ്യാസ് എന്ന പേര് വിളിക്കും. മീഥൈനും  മറ്റു വാതകങ്ങളും ചതുപ്പിൽ ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. ആയതിനാൽ അതിന് ചതുപ്പുവാതകം എന്ന പേര് വരുന്നു. പ്രകൃതിവാതകവും ജൈവവാതകവും ഒന്നാണെന്ന് കരുതുന്നവരുണ്ട്. രണ്ടും മീഥൈനാണ് എങ്കിലും പ്രകൃതിവാതകം 99 % ശുദ്ധമാണ്. എണ്ണ ഖനികളെപ്പോലെതന്നെ പ്രകൃതിവാതകഖനികളുണ്ട്. പ്രകൃതിവാതകം രൂപപ്പെടുന്നതും ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നതും അവിടെയാണ്. ഇതിൽ സൂക്ഷ്മാണുക്കൾക്കും പങ്കുണ്ടായേക്കാം. എന്നാൽ അത് ജൈവ-മീഥേൻ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെയല്ല. പ്രകൃതിവാതകം ഉയർന്നമർദത്തിൽ ദ്രാവകമാക്കാം. അതാണ് എൽഎൻജി. എന്നാൽ ജൈവ-മീഥേൻ ദ്രാവകമാക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. കാരണം ആദ്യം അതിലെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് നീക്കേണ്ടിവരും.

copyrighted image: adbioresources.org

ജൈവവാതകനിർമിതിയിൽ സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ പങ്ക് 

വിഘടനത്തിന് സാധാരണരീതിയിൽ വിധേയമാകുന്ന ജൈവവസ്തുക്കളൊക്കെ ജൈവവാതക നിർമിതിക്കും ഉപയോഗിക്കാം. കമ്പോസ്റ്റ് വളം ഉണ്ടാകുന്ന രീതിയിലല്ല പ്രവർത്തനം. സൂക്ഷ്മാണസഞ്ചയവും വ്യത്യസ്തമാണ്. ആദ്യം സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ കാര്യം തന്നെ എടുക്കാം. വായുവിന്റെ അസാന്നിധ്യത്തിൽ ജീവിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയകൾ മാത്രമാണ് ഈ പ്രക്രിയയിൽ ഉള്ളത്. എന്നാൽ അവ നാല് വിഭാഗങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുത്താം. എന്നുപറഞ്ഞാൽ ഒന്നാം വിഭാഗം ഉണ്ടാക്കുന്ന ഉൽപന്നങ്ങളിൽ രണ്ടാം വിഭാഗവും, രണ്ടാം വിഭാഗം ഉണ്ടാക്കുന്ന വിഭവങ്ങളിൽ മൂന്നാംവിഭാഗവും, അതിൽ നിന്നുണ്ടാകുന്ന രാസികങ്ങളിൽ നാലാം വിഭാഗവും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. യഥാർഥത്തിൽ ഓരോ ഘട്ടത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന ഉൽപന്നങ്ങളുടെ പൊതു നാമം ഉപയോഗിച്ചാണ് അവ ഉണ്ടാക്കുന്ന ബാക്ടീരിയ സഞ്ചയത്തെ നാമകരണം ചെയ്യുന്നത്. ഓരോ വിഭാഗത്തെയും പ്രത്യേകം പരിശോധിക്കാം.

1. ഒന്നാംവിഭാഗം ബാക്ടീരിയ സഞ്ചയത്തെ ഹൈഡ്രോളിറ്റിക് ബാക്ടീരിയ എന്നാണ് വിളിക്കുക. കാരണം നാം നിക്ഷേപിക്കുന്ന ജൈവപാഴ് വസ്തുക്കളെ ജലത്തിൽ ലയിക്കുന്ന ചെറുസംയുക്തങ്ങളാക്കി വിഘടിക്കുകയെന്നതാണ് അവയുടെ ധർമം. ജൈവ അടിത്തറയുടെ നാല് മുഖ്യസ്ഥൂലതന്മാത്രകളുടെ കാര്യം ഓർക്കുമല്ലോ. അതിൽനിന്ന് ആദ്യം അന്നജം എടുക്കാം. ഖരരൂപത്തിലുള്ള പദാർഥങ്ങളുടെ പുറംതൊലി തകർത്ത്, കോശഭിത്തിയിലും അകത്തുമുള്ള സ്റ്റാർച്ച്, സെല്ലുലോസ്-ലിഗ്നിൻ നാരുകളൊക്കെ വേർപ്പെടുത്തി വിഘടിക്കുന്നതാണ് വിഘടനപ്രക്രിയ. പഞ്ചസാര, മാൾട്ടോസ്, സെല്ലോബയോസ് തുടങ്ങിയവയാണ് ആദ്യഘട്ട ഉൽപന്നങ്ങൾ. ഇവയെല്ലാം ജലത്തിൽ ലയിക്കും. സെല്ലുലോസ്-ലിഗ്നിൻ നാരുകൾ മുഴുവനും ഇതിന് വിധേയമാകില്ല. അതിന് ശേഷിയുള്ള അണുക്കളുടെ കുറവാണിതിന് കാരണം. അതിനാലവ മിക്കവാറും താഴെ അടിഞ്ഞുകൂടും. അവ കൂടുന്തോറും ജൈവവാതക ഉപകരണത്തിന്റെ ശേഷിയും കുറയും. അപ്പോഴവ നീക്കം ചെയ്യേണ്ടതായും വരും. ഹൈഡ്രോളിറ്റിക് ബാക്ടീരിയ സഞ്ചയത്തെ ലയന സഹായികൾ (സോലുബിലൈസിംങ്ങ്) എന്നും വിളിക്കാം. ഇവയ്ക്ക് ഒരു സവിശേഷതയുണ്ട്. വായു കടക്കാത്ത അറയ്ക്കുള്ളിലാണ് നിലകൊള്ളുന്നതെങ്കിലും അവയ്ക്ക് നേരിയ അളവിൽ ഓക്സിജനെ ഉൾക്കൊള്ളാനാകും. ആയതിനാൽ ദിവസവും അറയ്ക്കുള്ളിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്ന ഖരപാഴ് വസ്തുക്കളിൽ തങ്ങിനിൽക്കുന്നതും ഒഴിക്കുന്ന ജലത്തിൽ ലയിച്ചുകിടക്കുന്നതുമായ ഓക്സിജൻ അവയ്ക്കൊരു ഭീഷണിയല്ല. ഫാക്കൽട്ടേറ്റീവാണ് അവയുടെ സ്വഭാവം. അവയുടെ പ്രവർത്തനക്ഷമതയിൽ കുറവുണ്ടാകില്ലെന്നർഥം.

രണ്ടാമത്, കൊഴുപ്പെന്ന വിഭാഗം സ്ഥൂലലരാസികങ്ങളാണ്. ഇവയെ വിഘടിക്കാനും ചെറുസംയുക്തങ്ങളാക്കാനും കഴിവുള്ള അണുക്കൾ ഒന്നാംസഞ്ചയത്തിലുണ്ട്. എന്നാൽ രണ്ടുപ്രശ്നങ്ങളുണ്ട്. ഒന്നാമത് കൊഴുപ്പിന് സാന്ദ്രത കുറവായതിനാൽ അറയിലെ ജലോപരിതലത്തിൽ പാടരൂപത്തിലേ അവ നിലനിൽക്കൂ. ആയതിനാൽ അണുക്കൾക്ക് എത്തിപ്പിടിക്കാനാവില്ല. രണ്ടാമത്, ഈ വിഭാഗം അണുക്കളുടെ എണ്ണവും കുറവായിരിക്കും. ഇക്കാരണങ്ങളാൽ ജൈവവാതകപ്ലാന്റിൽ എണ്ണയും കൊഴുപ്പും ധാരാളമായി നിക്ഷേപിക്കുന്നത് അഭികാമ്യമല്ല. ഭക്ഷ്യാവശിഷ്ടങ്ങളിലുള്ള എണ്ണമയം കൈകാര്യം ചെയ്യപ്പെടും. കാർബൺ കണിക എണ്ണം 6 മുതൽ 24 വരെയുള്ള ഫാറ്റിഅമ്ലങ്ങളാണ് വിഘടനാന്ത്യം ഉണ്ടാകുന്നത്.

മൂന്നാമത്, പ്രോട്ടീൻ അഥവാ മാംസ്യമാണ്. ഒന്നാംസഞ്ചയ അണുക്കൾ ഇവയെ ജലത്തിൽ ലയിക്കുന്ന അമിനോഅമ്ലങ്ങളാക്കിമാറ്റും. നാലാമത്തേത്, ന്യൂക്ലിക് അമ്ലങ്ങളാണ്. ഇവയെ തച്ചുടച്ച് (ഹൈഡ്രോളിസിസ് തന്നെ) നൈട്രജൻ അടങ്ങിയതും, ചെറുതുമായ ലേയസംയുക്തങ്ങളാക്കും. ജൈവവാതകനിർമിതിക്കായി മത്സ്യമാംസാദി അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഒരു പരിധിയിലധികം ഉപയോഗിക്കുന്നപക്ഷം അതിലൂടെ വരുന്ന അധിക നൈട്രജൻ അമോണിയരൂപത്തിൽ രൂക്ഷഗന്ധം വമിച്ച് പുറത്തുവരും. ഒപ്പം സൾഫറുള്ള അമിനോഅമ്ലങ്ങളിൽ നിന്ന് ഹൈഡജൻ സൾഫൈഡുമുണ്ടാകും. പാചകം ചെയ്യുന്നിടത്ത് ഇവയുടെ ഗന്ധം പരക്കും. കക്കൂസ് ബന്ധിതമാകുമ്പോഴും ഇങ്ങനെത്തന്നെ. എന്നാൽ ഈ കുഴപ്പം പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും. കാർബൺ-നൈട്രജൻ ചേരുവ ക്രമപ്പെടുത്തുന്നതാണ് പോംവഴി. 

2. ഇനി രണ്ടാം വിഭാഗം ബാക്ടീരിയ സഞ്ചയത്തിന്റെ കാര്യമെടുക്കാം. ഒന്നാംഘട്ടഉൽപന്നങ്ങൾ എന്തൊക്കെയെന്ന് ശ്രദ്ധിച്ചുവല്ലോ? അവയെ വീണ്ടും വിഘടിച്ച് തീരെ ചെറിയ ഫാറ്റിഅമ്ലങ്ങളാക്കും. പ്രൊപ്യോണിക് അമ്ലം, ബ്യൂടിക് അമ്ലം, ഫോർമിക് അമ്ലം, ലാക്റ്റിക് അമ്ലം, ചാരായം – ഇവയാണ് മുഖ്യം. കൂട്ടത്തിൽ കുറച്ച് ഹൈഡ്രജനും കാർബൺഡൈ ഓക്സൈഡുമുണ്ടാകും. വിഘടനത്തെ ഈ അവസ്ഥയിലേക്ക് നയിക്കുന്നതിനാൽ പ്രസ്തുതസഞ്ചയത്തെ അസിഡോജനിക് ബാക്ടീരിയകൂട്ടമെന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. അമ്ലങ്ങളുൽപാദിപ്പിക്കുന്നവയെന്ന് അർത്ഥം. 

3. മൂന്നാംഘട്ടം ഏകോപനപ്രവർത്തനമാണ്. വിവിധ രൂപത്തിലുണ്ടായിട്ടുള്ള ഫാറ്റിഅമ്ലങ്ങളെയെല്ലാം അസറ്റിക് അമ്ലങ്ങളാക്കിമാറ്റുന്നതാണ് പ്രസ്തുത ഏകോപനം. നിക്ഷേപിക്കുന്ന പാഴ് വസ്ത ജന്യമായ കാർബണിന്റെ 72%വും അസറ്റിക് അമ്ലമായി ഏകോപിപ്പിക്കുമെന്നർത്ഥം. അവശേഷിച്ച 28% കാർബൺ രണ്ടാം ഘട്ടത്തിലെ ഉൽപന്നങ്ങളിൽ നിന്ന് വിഘടനംവഴി നേരിട്ട് മീഥേൻ ആക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. മൂന്നാം ഘട്ടബാക്ടീരിയക്കൂട്ടത്തിൽ പ്രധാനമായും മൂന്ന് വിഭാഗമുണ്ട്. സിന്ത്രാഫിക്, അസിറ്റോജനിക്, ഹോമോ അസിറ്റോജനിക് എന്നിവ. സംയോജിപ്പിക്കുന്നവയും ചൊറുക്ക അഥവാ അസറ്റിക് അമ്ലമുണ്ടാക്കുന്നവയും.

ബയോ ഗ്യാസ് പ്ലാന്റിനുള്ളിലെ വിഘടനപ്രക്രിയ

4. നാലാംഘട്ടമാണ് നിർണായകം. ഓക്സിജൻ ഒട്ടുംതന്നെ പാടില്ല. ഇവിടെ റിഡക്ഷൻ മാത്രമാണ് നടക്കുന്നത്, നടക്കേണ്ടത്. ഓക്സിജൻ കടന്നാലോ? അണുക്കൾ ചാകും, കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ് അധികമാകും. വാതകം കത്തില്ല. ഓക്സിജൻ ഇല്ലെന്നുറപ്പായാൽ അണുക്കൾ സജീവമാകും. കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ്, ഹൈഡ്രജനുമായി സംയോജിച്ച് മീഥേനുണ്ടാകും. ഇത് ഇലക്ട്രോണുകൾ പങ്കെടുക്കുന്ന റിഡക്ഷൻ പ്രവർത്തനമാണ്. ഹൈഡ്രജനല്ല, ഹൈഡ്രജൻ അയോണും ഇലക്ട്രോണുമാണ് (H+) കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡിനെ മീഥേൻ ആക്കുന്നത്. ഇത് പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് സമാനമായ പ്രക്രിയയാണ്. ആയതിനാൽ ഇത് നടത്തുന്ന ബാക്ടീരിയക്കൂട്ടങ്ങളിൽ സിന്ത്രോഫിക് ബാക്ടീരിയകളുമുൾപ്പെടും. എന്നാൽ വേറെയും ബാക്ടീരിയക്കൂട്ടങ്ങളുണ്ട്. പൊതുവെ ഇവയെ മെത്തനോജനിക് ബാക്ടീരിയകളെന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. എത്രതന്നെ കൃത്യമായി പ്രവർത്തിച്ചാലും ഏതാണ്ട് 30% കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ് ബാക്കിയാകും. അത് രസതന്ത്രനിയമമാണ്. സൂക്ഷ്മാണുക്കളെ വച്ച് അതിനെ മീഥേനാക്കുക ഏറെ ദുഷ്കരവും ദുർവ്യയവുമാകും. ആയതിനാൽ ജൈവവാതകത്തിന്റെ ഊർജ ക്ഷമത ശുദ്ധമീഥേനി (പ്രകൃതിവാതകം)ന്റെ 60% മാത്രമായിരിക്കും. അതേ സാധ്യമാകൂ.

ഗാർഹിക ജൈവവാതക ഉപകരണങ്ങൾ – ഐആർടിസി മാതൃക.

ഗാർഹിക ജൈവവാതക ഉപകരണങ്ങൾ അനവധി ഡിസൈനുകളുണ്ട്. എല്ലാം ഒന്നിനൊന്ന് മെച്ചം. കുറഞ്ഞചെലവിൽ മികച്ചഗുണം എന്നതാണ് ഐആർടിസി മാതൃക. ശ്രദ്ധിച്ചില്ലെങ്കിൽ എല്ലാ മാതൃകയും വൃത്തികേടാക്കാം. ശ്രദ്ധയില്ലായ്മയാണ് പ്രശ്നം. പരിപാലനമാണ് പ്രധാനം. ഉപകരണത്തിന്റെ പരിപാലനമെന്നാൽ ബാക്ടീരീയസഞ്ചയത്തിന്റെ ആരോഗ്യരക്ഷയാണ്. അവയാണ് വാതകനിർമാതാക്കൾ. അവയിലേതെങ്കിലുമൊരു കൂട്ടർക്ക് പരിക്കേറ്റാൽ പ്രവർത്തനം ഒന്നാകെ നിലയ്ക്കുമെന്ന് ഇനി വിശദീകരിക്കേണ്ടതില്ലല്ലോ. തുടർച്ചയാണ് തകർക്കപ്പെടുന്നതെന്ന കാര്യം ഓർമിക്കുക. അപ്പോൾ പരിപാലനം കൂടിയേ തീരൂ. വീട്ടിൽ സ്ഥാപിക്കുന്നതിനും നാട്ടിൽ സ്ഥാപിക്കുന്നതിനും പ്രവർത്തനം ഒന്നുതന്നെയാണ്; ശാസ്ത്രവും. വലിപ്പവ്യത്യാസമുണ്ടെന്ന് മാത്രം. ശ്രദ്ധയുടെ ഭാരം പലമടങ്ങായാലേ വലിയ യൂണിറ്റുകൾ കൊണ്ടുനടക്കാനാവൂ. വീട്ടിലാകുമ്പോൾ എളുപ്പമാണ്. പക്ഷേ ചെയ്യില്ല. ചെയ്താലേ പഠിക്കാനാകൂ. വായിച്ചുപഠിച്ചാൽ പോര, പരിശീലനം വേണം. സ്കൂളിലും വീട്ടിലും ഇതൊക്കെ ചെയ്തശീലിക്കൂ. നമ്മുടെ ചുറ്റുപാട് വൃത്തിയായി നമുക്ക് സൂക്ഷിക്കാനാകും.


ജൈവവളം ഉണ്ടാകുന്നതെങ്ങനെ ? – ലേഖനത്തിന്റെ ഒന്നാംഭാഗം

Solar Glass

Check Also

ഫെയ്‌സ് ‘ഭുക്കി’കൾ – ഫെയ്സ് ബുക്കിൽ ചിത്രമിടുമ്പോൾ ഓർത്തോളു, ഇത് നമ്മുടെ മാത്രം മുഖമല്ല!

ആയിരക്കണക്കിന് കുഞ്ഞ് എട്ടുകാലി ജീവികൾ നമ്മുടെ മുഖത്ത് ജീവിക്കുന്നുണ്ട്. മുഖത്തുനിന്നു തന്നെ ഭക്ഷണം കണ്ടെത്തി ജീവിക്കുന്ന ഫെയ്‌സ്ഭുക്കികൾ. മനുഷ്യ പരിണാമത്തോടൊപ്പം കൂടെക്കൂടിയ ഇവയില്ലാതെ ഒരു മനുഷ്യ മുഖവുമില്ല. ഈ സാധു ജീവികളെ പരിചയപ്പെടാം...

Leave a Reply

%d bloggers like this: