सूक्ष्म जीवों से उत्पादित हो रही है, अक्षय ऊर्जा

मनुष्य छोटे एकल-कोशिका और बहुकोशिकीय जीवों जैसे “खमीर” का उपयोग, बियर, शर्करा और स्टार्च बनाने में लंबे समय से कर रहे हैं। साथ ही कार्बन डाइऑक्साइड और इथेनॉल को निकालने में भी सूक्ष्मजीवों का अहम योगदान रहता है। लेकिन भारत की कार्बन मुक्त प्रतिबद्धता को प्राप्त करने में, जैव ईंधन एवं ऊर्जा के नवीकरणीय स्रोत के रूप में इन सूक्ष्म जीवों का प्रयोग क्रांतिकारी साबित हो सकता है।
वैज्ञानिकों के अनुसार हम पानी, हवा, सौर या भाप से सामान्य बिजली के विकल्प के रूप में सूक्ष्मजीवों से भी बिजली पैदा कर सकते हैं। प्राकृतिक गतिविधियों के अलावा अन्य ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए वैज्ञानिक एक सदी से भी अधिक समय से सूक्ष्मजीवों की क्षमता का अध्ययन कर रहे हैं। इस परिवर्तन को वैज्ञानिक बायो इलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम (Bio Electrochemical System) कहते हैं। माइक्रोबियल फ्यूल सेल (Microbial Fuel Cell (MFC) बायो इलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम का एक रूप है। इस प्रणाली में आम तौर पर एक एनोड कक्ष (नकारात्मक इलेक्ट्रोड) और एक कैथोड कक्ष (सकारात्मक इलेक्ट्रोड) होता है। MFC बैटरी की तरह ही काम करता है। सूक्ष्मजीव इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करने के लिए एनोड कक्ष में कार्बनिक या अकार्बनिक पदार्थों (या सबस्ट्रेट्स) को विघटित करते हैं। ये इलेक्ट्रॉन विद्युत उत्पन्न करने के लिए तांबे-आधारित तारों जैसे प्रवाहकीय सामग्रियों से बने बाहरी सर्किट के माध्यम से एनोड से कैथोड (Anode to Cathode) में प्रवाहित होते हैं। एमएफसी शोधकर्ता इस बात पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं कि कैसे अक्षय ऊर्जा का उत्पादन किया जाए और कई देशों में बड़े और वाणिज्यिक पैमाने पर कचरे का प्रबंधन किया जाए।
अब तक, व्यावसायिक स्तर पर एमएफसी प्रौद्योगिकी को लागू करने के लिएजानी जाने वाली कंपनियां इकोवोल्ट (ecovolt), वीवीए एमएफसी (VVA MFC), कनाडा में प्रोंगिनियर (Pronginier, Canada) और नीदरलैंड में प्लांट-ई (Plant-E, Netherlands) हैं, जो प्लांट माइक्रोबियल फ्यूल सेल (microbial fuel cell) में पौधों के साथ एमएफसी को एकीकृत करती हैं। इसके अलावा, नासा ने 2006 से एमएफसी तकनीक को अपनाया है। 2011 में, NASA ने MFC विकसित करने के लिए कैम्ब्रियन इनोवेशन (Cambrian Innovation) के साथ सहयोग किया जो अंतरिक्ष यान के अंदर हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन, पानी और मीथेन में परिवर्तित करता है। इन सुधारों के बावजूद, हमें अभी भी एमएफसी की दक्षता और उत्पादकता में सुधार के लिए विशेष रूप से व्यावसायिक स्तर पर और अधिक शोध की आवश्यकता है।
विशेष रूप से जियोबैक्टीर और शेवनेला (Geobacter and Shewanella) सूक्ष्मजीवों का ऐसा समूह है जो अपनी कोशिकाओं से इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रोड में स्थानांतरित करने की क्षमता प्रदर्शित करते हैं, जिन्हें एक्सोइलेक्ट्रोजेन (exoelectrogen) कहा जाता है। जियोबैक्टीर सल्फररेड्यूसेंस KN400 एनोड क्षेत्र के प्रति वर्ग मीटर (W/m²) तक और शेवेनेला 4.4 W/m² तक 3.9 वाट बिजली उत्पन्न कर सकता है। नासा अपने अंतरिक्ष यान के लिए शीवनेला वनिडेंसिस बैक्टीरिया (shewanella oneidensis bacteria) से ऊर्जा उत्पन्न करता है। अन्य सूक्ष्मजीव जैसे रोडे स्यूडोमोनास पैलुस्ट्रिस डीएक्स1, कैंडिडा मेलिबोस्की, सैक्रोमाइसेस सेरेविसी और यहां तक ​​कि एस्चेरिचिया कोली डीएच5α भी एक्सो इलेक्ट्रोजेनिक क्षमताओं का प्रदर्शन करते हैं।
एक्सोइलेक्ट्रोजेन, विभिन्न वातावरणों जैसे अपशिष्ट जल, खाद, गंदगी, नदी या झील तलछट, दलदल और समुद्री पारिस्थितिक तंत्र से प्राप्त किया जा सकता है। इंडोनेशिया एक ऐसा देश है जहां सूक्ष्म जीवों सहित दुनिया के उच्चतम स्तर की जैव विविधता है। लेकिन दुर्भाग्य से, इंडोनेशिया से केवल 10% सूक्ष्मजीवों की पहचान की गई है, तथा उनकी पूरी क्षमता अप्रयुक्त रहती है। शिक्षाविदों, शोधकर्ताओं और उद्योगों के बीच बेहतर सहयोग के साथ, सूक्ष्मजीवों को इंडोनेशिया के लिए अक्षय ऊर्जा स्रोत के रूप में प्रबंधित किया जा सकता है। मनुष्य छोटे एकल-कोशिका और बहुकोशिकीय जीवों का उपयोग कर रहे हैं। इतिहास के लिए ज्ञात सबसे शुरुआती बियर लगभग 13,000 साल पहले बनाई गई थीं, जिससे खमीर नामक एक सूक्ष्म कवक का व्यवस्थित उपयोग किया गया था। अब जब मनुष्य आनुवंशिक इंजीनियरिंग पर नियंत्रण पाने लगे हैं, तो अन्य संभावनाओं की एक विशाल श्रृंखला खुल रही है। और कृत्रिम बुद्धि (artificial intelligence) के उदय के साथ, वैज्ञानिकों के लिए यह पहचानना पहले से कहीं अधिक आसान हो गया है कि आनुवंशिक कोड के कौन से बिट, सूक्ष्म जीव के वांछनीय व्यवहार के लिए ज़िम्मेदार हैं। इस तरह के काम में लगी एक कंपनी केमविटा (camvita) वर्तमान में हाइड्रोकार्बन को दावत देने वाले रोगाणुओं पर ध्यान केंद्रित कर रही है, तथा यह विशेष रूप से, कच्चे तेल और हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन करते हुए उन्हें किण्वित करती है।

संदर्भ
https://bit.ly/3eGcnS6
https://bit.ly/3yMIGWr
https://bit.ly/3rUXQFo

चित्र संदर्भ
1. सूक्ष्म जीवों से उत्पादित हो रही, अक्षय ऊर्जा को दर्शाता एक चित्रण (flickr)
2. माइक्रोबियल ईंधन सेल का निर्माण जिसमें बैक्टीरिया कचरे को तोड़ते हैं, इस प्रक्रिया में बिजली छोड़ते हैं, को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
3. रोबोट बैक्टीरियानो को दर्शाता एक चित्रण (flickr)
4. शीवनेला वनिडेंसिस बैक्टीरिया को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
5. मृदा आधारित माइक्रोबियल माइक्रोबियल ईंधन सेल के आरेख को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)