Ethanol : ...तर पेट्रोलऐवजी शुद्ध इथेनॉलवरसुद्धा मोटारी चालतील

डॉ . आनंद कर्वे

वनस्पतींची उत्पत्ती सुमारे दोन अब्ज वर्षांपूर्वी पाण्यात झाली असे मानले जाते. पाण्यात राहणाऱ्या वनस्पती जलशैवाल (अल्गी) गटातल्या असून, त्यांच्या पेशिभित्तिका केवळ सेल्युलोजच्या (Cellulose) असतात. सुमारे ५० कोटी वर्षांपूर्वी भूशैवाल (ब्रायोफाइट) गटातल्या वनस्पती पाण्यातून जमिनीवर आल्या. त्यांच्याही पेशिभित्तिका सेल्युलोजच्याच होत्या. सेल्युलोजमध्ये ताठरपाणा नसल्याने भूशैवाले जमिनीशी सरपट वाढतात.

पुढे वनस्पतींच्यात उत्क्रांती होत गेली आणि त्यांच्या पेशिभित्तिकांमध्ये मूळच्या सेल्युलोजवर लिग्निन नामक एका पदार्थाचा थर निर्माण होऊ लागला. हा पदार्थ पेशिभित्तिकांमध्ये ताठरपणा निर्माण करीत असल्याने जमिनीसरपट वाढणाऱ्या वनस्पती आता ताठ उभ्या राहू लागल्या. त्यांच्यापैकी काहींना जाडजूड खोडे निर्माण झाली आणि त्यांचे वृक्ष बनले. सुमारे ३५ कोटी वर्षांपूर्वी आपल्या पृथ्वीवर उंच वाढणाऱ्या वृक्षांची प्रचंड मोठाली अरण्ये होती.

आज आपल्या पृथ्वीतलावर जसा प्लॅस्टिकने उच्छाद मांडला आहे तसाच त्या काळी लिग्निनने मांडला असणार. कारण लिग्निन हा पदार्थ कोणासही, अगदी सूक्ष्मजंतूंनासुद्धा, पचविता येत नसे. त्यामुळे या अरण्यांमधील वृक्ष जरी मेले किंवा उन्मळून पडले तरी त्यांची मुळे, खोडे, आणि पानेसुद्धा न कुजता जमिनीवर जशीच्या तशी पडून राहत. आणि हे वर्षानुवर्षे घडत राहिल्याने त्यांचे जमिनीवर प्रचंड जाडीचे थर साठत गेले.

आज आपण जो दगडी कोळसा वापरतो तो सर्व सुमारे ३५ कोटी वर्षांपूर्वीपासून पुढील पाच कोटी वर्षांमध्ये जमिनीवर साठत गेलेल्या मृत वृक्षांपासून बनलेला आहे. लिग्निन नष्ट करणारा कोणताच जैव घटक निसर्गात नसल्याने संपूर्ण जगातला कोळसा याच पाच कोटी वर्षांच्या कालखंडात निर्माण झाला. म्हणून या कालखंडाला भूगर्भशास्त्रात कोळसानिर्मितीचे (कारबॉनिफेरस) युग असे संबोधले जाते आणि याचे मुख्य कारण होते लिग्निन.

सुमारे ३० कोटी वर्षांपूर्वी भूछत्रे निर्माण करणाऱ्या बुरशींमध्ये लिग्निन पचविण्याची क्षमता निर्माण झाली. तेव्हापासून वनस्पतींचे जमिनीवर पडलेले अवशेष कुजू लागले आणि दगडी कोळसा निर्माण होण्याची क्रिया बंद पडली. आजमितीसही फक्त भूछत्रे निर्माण करणाऱ्या बुरशीच लिग्नीन पचवू शकतात. त्यामुळे आपण आजही एक टिकाऊ कच्चा माल म्हणून लाकडाचा घरबांधणीत आणि घरातील फर्निचर बनविण्यासाठी उपयोग करतो.

साखरेवर यीस्ट नावाच्या बुरशीची प्रक्रिया करून आपण साखरेपासून इथेनॉल बनवू शकतो. सध्या आपल्या मोटारींना लागणाऱ्या पेट्रोलमध्ये २० टक्क्यांपर्यंत इथेनॉल मिसळण्याचा सरकारचा इरादा आहे. हे शक्य झाले तर आपण पेट्रोलियमची आयात त्या प्रमाणात कमी करू शकू; पण आपल्याकडे मोठ्या प्रमाणावर उपलब्ध असणारा साखरेचा एकमेव स्रोत आहे ऊस.

या स्रोतापासून स्फटिकशर्करा काढावी तर इथेनॉलनिर्मितीसाठी पुरेशी साखर शिल्लक राहणार नाही आणि जर आपण तीच साखर इथॅनॉलनिर्मितीसाठी वापरली तर देशात साखरेची टंचाई उद्‍भवेल. पण आपल्याजवळ साखरेचा आणखी एक स्रोत उपलब्ध आहे. निसर्गात सर्वाधिक प्रमाणात आढळणारा जैव पदार्थ आहे सेल्युलोज.

सेल्युलोज हे ग्लुकोजचे बहुवारिक असल्याने सेल्युलोजपासून ॲसिड हायड्रॉलिसिसने किंवा सेल्युलेज विकराच्या साह्याने ग्लुकोज बनविणे सोपे आहे. आणि यीस्टचा वापर करून ग्लुकोजपासून इथेनॉल बनविणेही अत्यंत सोपे आहे. हे जर औद्योगिक पातळीवर शक्य झाले तर आपल्या देशात निर्माण होणाऱ्या त्याज्य शेतीमालापासून आपण आपल्याला हवे तेवढे इथेनॉल बनवू शकू. त्याज्य शेतीमाल ग्रामीण भागातच असल्याने साखर उद्योगाप्रमाणेच इथेनॉलनिर्मिती हाही ग्रामीण सुबत्तेचा एक मार्ग होईल.

यात अडचण आहे ती म्हणजे सेल्युलोजवरील लिग्निनचा थर. या लिग्निनमुळे त्याखालील सेल्युलोजचे रक्षण होते. आम्ल किंवा अल्कलीची प्रक्रिया करून आपण लिग्निन विरघळवून टाकू शकतो. बांबूपासून कागद किंवा रेयॉन बनविताना बांबूवर हीच प्रक्रिया केली जाते, पण या प्रक्रियेतून निघणाऱ्या प्रदूषित पाण्याची विल्हेवाट लावणे ही एक अतिशय खर्चिक क्रिया असते.

कागद किंवा रेयॉन हे दोन्ही पदार्थ पुरेशा चढ्या किंमतीला विकले जात असल्याने ते निर्माण करणारे उद्योग या प्रक्रियेची किंमत देऊ शकतात; पण सरकारने ठरविलेल्या इथेनॉलच्या किमतीत हा खर्च बसत नाही. शुद्ध स्वरूपात आणि मोठ्या प्रमाणात आपल्याला कापूस या स्वरूपात सेल्युलोज मिळू शकेल.

पण कापड उद्योगाला कापूस लागत असल्याने कापसाचा बाजारभाव इतका चढा असतो, की त्यापासून इथेनॉल बनविणे परवडणार नाही. आमच्या संस्थेत आम्ही भूछत्र निर्माण करणाऱ्या एका बुरशीचा वापर करून त्याज्य शेतीमालातील लिग्निन नष्ट करण्याचा प्रयत्न केला होता. परंतु त्यात आम्हाला असे आढळले, की ही बुरशी लिग्निन तर खातेच, पण त्याखालील सेल्युलोजही खाऊन टाकते.

जनावरे खातात तो चारा जर वाळलेला असेल, तर त्यातल्या फक्त सेल्युलोज याच घटकाने जनावरांचे पोषण होते. लिग्निनपासून सेल्युलोज वेगळे काढण्याची जनावरांनी अंगीकारलेली पद्धती म्हणजे रवंथ करणे. या क्रियेत खाल्लेल्या चाऱ्याचे इतक्या लहान कणांमध्ये रूपातर केले जाते, की त्यांमधील सेल्युलोजवर जनावराच्या पोटातल्या पाचक विकरांचा परिणाम होऊन ते पचून जाते. न पचता उरलेले लिग्निन शेणावाटे शरीरातून बाहेर टाकले जाते.

जनावरांनी अंगीकारलेले तंत्र वापरून आपण त्याज्य शेतीमालातील सेल्युलोजपासून ग्लुकोज मिळवू शकतो; पण त्यासाठी आपल्याला सेल्युलोजपासून ग्लुकोज निर्माण करणाऱ्या सेल्युलेज नामक विकराची मदत घ्यावी लागेल. सेल्युलेज निर्माण करणारे अनेक सूक्ष्मजंतू ज्ञात आहेत, पण ते जंतू आपले अन्न म्हणून ग्लुकोज खाऊन टाकतात. त्यामुळे प्रत्यक्ष ते जंतू न वापरता त्यांनी निर्माण केलेले सेल्युलेज विकर वेगळे काढून त्याचा वापर करता आला पाहिजे.

या दृष्टीने केलेल्या संशोधनात शास्त्रज्ञांना असे आढळले, की सेल्युलेज विकर सूक्ष्मजंतूंच्या पेशिकावरणाला चिकटलेले असते आणि ते पेशिकावरणापासून वेगळे काढले तर त्याचा सेल्युलोजपासून ग्लूकोज बनविण्याचा गुणधर्म नाहीसा होतो. त्या विकराला चिकटलेल्या पेशिकावरणासकट हे विकर वापरणे शक्य आहे; पण तशा रूपात सेल्युलेज मिळवणे आणि ते शुद्ध करणे यात बऱ्याच तांत्रिक अडचणी आहेत.

त्या सोडविण्याच्या दृष्टीने संशोधन चालू आहे. सेल्युलोजपासून ग्लुकोज मिळविण्याची पद्धती जर यशस्वी झाली तर आपल्याला इतके इथेनॉल मिळेल की पेट्रोलऐवजी शुद्ध इथेनॉलवरसुद्धा मोटारी चालविता येतील.

जैवतंत्रज्ञानावर आधारित नवी औद्योगिक तंत्रे निर्माण करणारी एक कंपनी पुण्यात आहे. या कंपनीने त्याज्य शेतीमालापासून इथेनॉल निर्माण करण्याचे तंत्र विकसित केले आहे. या तंत्रात नक्की कोणती प्रक्रिया वापरली आहे हे प्रस्तुत लेखकाला माहिती नाही, पण भारताबाहेरच्या काही कंपन्या हे पुणेरी तंत्र वापरीत आहेत.

या तंत्रावर आधारित एक कारखाना ईशान्य भारतातही उभारण्यात आला आहे. पण बहुधा या तंत्राने बनविलेले इथेनॉल सरकारने निश्चित केलेल्या किमतीत बसत नसल्याने अजून तरी पेट्रोलला पर्याय म्हणून इथेनॉल निर्माण करण्यासाठी या तंत्राचा भारतात सर्रास वापर होऊ लागलेला नसावा.

लेखक ‘आरती’चे (अॅप्रोप्रिएट रूरल टेक्नॉलॉजी इन्स्टिट्यूट-ARTI) संस्थापक अध्यक्ष आणि विश्‍वस्त आहेत.

९८८१३०९६२३