धान पेंढ्यापासून बायोगॅस आणि खत निर्मितीची प्रक्रिया: शेती प्रदूषणावर शाश्वत उपाय

असे बनवा धान पेंढ्यापासून बायोगॅस आणि पोषक खत; संपूर्ण मार्गदर्शन

भारत हा जगातील दुसरा सर्वात मोठा धान उत्पादक देश आहे, ज्यात पंजाब, हरियाणा, उत्तर प्रदेश आणि महाराष्ट्रासारख्या राज्यांमध्ये दरवर्षी ११० दशलक्ष हेक्टर क्षेत्रावर धान शेती केली जाते. धान कापणीनंतर उरलेली पेंढ (rice stubble किंवा paddy straw) ही एक मोठी समस्या आहे – प्रति हेक्टर १.२ ते १.५ टन इतकी ही पेंढ तयार होते, जी सामान्यतः शेतात जाळली जाते. यामुळे हवा प्रदूषण (PM2.5 वाढ), ग्लोबल वॉर्मिंग (मीथेन उत्सर्जन) आणि मातीची सुपीकता कमी होणे यासारख्या समस्या उद्भवतात. मात्र, ही पेंढ एक मौल्यवान संसाधन आहे! बायोमेथनेशन (अॅनएरोबिक डायजेशन) प्रक्रियेद्वारे तिच्यापासून बायोगॅस (स्वयंपाक आणि वीज उत्पादनासाठी) आणि पोषक खत (digestate) तयार करता येते. ही प्रक्रिया ३०-४५ दिवसांत पूर्ण होते आणि शेतकऱ्यांना ऊर्जा आत्मनिर्भरता मिळवून देते. भारत सरकारच्या ICAR आणि MNRE च्या योजनांद्वारे पंजाबमध्ये ६ बायोगॅस प्लांट्स उभारले गेले आहेत. या लेखात आपण या प्रक्रियेचे सविस्तर वर्णन, फायदे आणि सावधगिरी पाहू.

धान पेंढ म्हणजे काय?

धान पेंढ ही धान कापणीनंतर उरलेली वनस्पती अवशेष आहे, ज्यात काडी, पाने आणि अर्धवाढ फुले यांचा समावेश होतो. तिच्यात लिग्नोसेल्युलोजिक (सेल्युलोज, हेमिसेल्युलोज आणि लिग्निन) घटक असतात, ज्यामुळे C:N प्रमाण उच्च (८०:१ ते १२०:१) असते. ही पेंढ जाळल्याने ३०० दशलक्ष टन कार्बन उत्सर्जन होते, पण बायोगॅस प्रक्रियेद्वारे मीथेन (६०%) आणि कार्बन डायऑक्साइड (४०%) तयार होते, जे स्वच्छ इंधन आहे. भारतात दरवर्षी १०० दशलक्ष टन पेंढ तयार होते, ज्यापासून १८ दशलक्ष क्युबिक मीटर बायोगॅस मिळू शकते.

बायोगॅस आणि खत निर्मितीचे प्रकार

धान पेंढपासून मुख्यतः दोन प्रकारची उत्पादने मिळतात:

1. ड्राय अॅनएरोबिक डायजेशन (DAD): कमी पाण्यात (२०% कोरडे पदार्थ) चालणारी प्रक्रिया, ३०-४५ दिवसांत बायोगॅस आणि digestate खत.
2. को-डायजेशन: पेंढला गोवाशी खत किंवा युरिया मिसळून C:N प्रमाण ३०:१ पर्यंत आणणे, ज्यामुळे मीथेन उत्पादन २०-३०% वाढते. हे खत NPK (नायट्रोजन १-२%, फॉस्फरस ०.५-१%, पोटॅशियम १-१.५%) ने समृद्ध असते.

शेतातील पाचट न जाळण्याचे फायदे जाणून घ्या

बायोगॅस निर्मितीची प्रक्रिया: चरणबद्ध मार्गदर्शन

धान पेंढपासून बायोगॅस तयार करण्यासाठी ICAR आणि DBT च्या तंत्रज्ञानाचा अवलंब करावा. ही प्रक्रिया शेतकऱ्यांसाठी सोपी आहे, ज्यात सामान्य साहित्य: पेंढ (गीली किंवा कोरडी), बायोग्रींडर मशीन, अॅनएरोबिक डायजेस्टर (१०-५० क्युबिक मीटर), गोवाशी खत आणि pH नियंत्रक. प्रक्रिया चार टप्प्यांत विभागली जाते: हायड्रोलिसिस, अॅसिडोजेनेसिस, अॅसिटोजेनेसिस आणि मेथानोजेनेसिस.

चरण १: संकलन आणि पूर्वप्रक्रिया (१-३ दिवस)

• धान कापणीनंतर लगेच पेंढ गोळा करा (ट्रॅक्टर किंवा हॅपर मशीनने), जेणेकरून जाळणे टाळता येईल. ओल्या पेंढीसाठी (कापणीनंतर ताबडतोब) ३० दिवस, कोरड्या पेंढीसाठी ४५ दिवस.
• पेंढला जमिनीला स्पर्श होणार नाही अशा प्रकारे साठवा, दूषितता टाळण्यासाठी.
• पूर्वप्रक्रिया: बायोग्रींडर किंवा चॉपरने पेंढ चिरडा (२-५ सें.मी. तुकडे). मेकॅनिकल (ग्राइंडिंग), थर्मल (१२०°से. ताप) किंवा केमिकल (युरिया १-२%) पूर्वप्रक्रिया करा, ज्यामुळे लिग्निन विघटन सुलभ होते आणि मीथेन उत्पादन ४०% वाढते.
• C:N प्रमाण तपासा (लक्ष्य: २०:१ ते ३०:१). उच्च कार्बनसाठी गोवाशी खत किंवा अॅझोला (५:१ प्रमाणात) मिसळा.

चरण २: मिश्रण आणि डायजेस्टरमध्ये भरती (१ दिवस)

• चिरडलेल्या पेंढीला गोवाशी खत (३०-५०%) मिसळा, ज्यामुळे सूक्ष्मजीव सक्रिय होतात.
• डायजेस्टरमध्ये भरती: २०% ओलावा ठेवा (ड्राय AD साठी). pH ६.५-७.५ सांभाळा; आवश्यकतेनुसार लाईम घाला.
• डायजेस्टर हवाबंद करा आणि हायड्रोलिसिस सुरू होऊ द्या, ज्यात बॅक्टेरिया सेल्युलोजला साखरांत रूपांतरित करतात.

चरण ३: अॅनएरोबिक डायजेशन आणि फर्मेंटेशन (३०-४५ दिवस)

• डायजेस्टरमध्ये ऑक्सिजनशून्य वातावरणात प्रक्रिया चालवा. तापमान ३५-५५°से. (मेसोफिलिक किंवा थर्मोफिलिक) ठेवा.
• फर्मेंटेशन टप्पे:
  • हायड्रोलिसिस (१-५ दिवस): जटिल कार्बोहायड्रेट्स साखरांत विघटित होतात.
  • अॅसिडोजेनेसिस (५-१० दिवस): साखर अम्लांत (अॅसिटिक अॅसिड) रूपांतरित होतात.
  • अॅसिटोजेनेसिस (१०-२० दिवस): अम्ल मिथेन प्रीकरसर्समध्ये बदलतात.
  • मेथानोजेनेसिस (२०-४५ दिवस): मिथेन (६०%) तयार होते. दर ७-१० दिवसांनी मिश्रण फिरवा जेणेकरून हवा खेळती राहील.
• बायोगॅस गोळा करा (प्रति किलो पेंढ ०.३-०.५ क्युबिक मीटर). गंध किंवा pH बदलल्यास तपासा.
• प्रक्रिया पूर्ण होईपर्यंत चालू ठेवा (रंग गडद, वास नसलेला).

चरण ४: उत्पादन शुद्धीकरण आणि खत साठवणूक

• बायोगॅस शुद्ध करा (H2S काढून) आणि स्टोरेज टँकमध्ये साठवा. ते Bio-CNG मध्ये रूपांतरित करता येते.
• Digestate (उरलेले पदार्थ) वेगळे करा: ते द्रव (liquor) आणि घन (solid) असे दोन भागांत विभागा. हे खताची चाचणी करा (NPK, pH).
• कोरड्या जागी साठवा; द्रव खत ओतण्यासाठी ड्रेनेज वापरा.

फायदे आणि उपयोग

• फायदे: जाळण्याने होणारे प्रदूषण ९०% कमी होते, शेतकऱ्यांना ५०% खत खर्च वाचतो आणि वार्षिक १०,००० रुपये उत्पन्न (बायोगॅस विक्रीतून). मातीची सुपीकता वाढते, जलधारणा सुधारते आणि ग्रीनहाऊस गॅस कमी होतात. पंजाबसारख्या भागात तीन पिके घेता येतात.
• उपयोग: बायोगॅस स्वयंपाक, वीज किंवा वाहन इंधनासाठी. Digestate खत शेतीत २-३ टन/हेक्टर पसरवा, धान किंवा गहू पिकांसाठी. ते मातीला पोषक तत्त्वे पुरवते आणि उत्पादन १०-१५% वाढवते.

सावधगिरी आणि आव्हाने

• पेंढ दूषित (कीटकनाशके) असल्यास पूर्वप्रक्रिया कठोर करा.
• ओलावा जास्त असल्यास अम्लता वाढेल; कमी असल्यास डायजेशन मंद पडेल.
• सुरुवातीला डायजेस्टरसाठी गुंतवणूक (५-१० लाख रुपये/प्रति युनिट) लागते, पण सरकारी अनुदान (५०%) उपलब्ध.
• प्रशिक्षण घ्या: ICAR किंवा स्थानिक कृषी विभागाकडून. जागतिक आव्हान: पूर्वप्रक्रिया महाग, पण भारतात BHS Biogrinder सारख्या मशिन्स उपलब्ध.

निष्कर्ष

धान पेंढपासून बायोगॅस आणि खत निर्मिती ही कचऱ्यापासून संपत्ती निर्माण करण्याची क्रांतिकारी पद्धत आहे. भारत सरकारच्या ‘वेस्ट टू वेल्थ’ योजनांद्वारे ही तंत्रे विस्तारत आहेत, ज्यामुळे शेतकरी पर्यावरणस्नेही शेती करू शकतात. ICAR किंवा MNRE च्या मार्गदर्शनाने सुरू करा आणि शाश्वत विकासात योगदान द्या. अधिक माहितीसाठी: https://icar.org.in किंवा www.mnre.gov.in भेट द्या.