బయోచార్: భారతదేశ వ్యవసాయ పొగ, కర్బన వ్యర్థాలను ‘నల్ల బంగారం’గా మార్చడం

వార్తల్లో ఎందుకు ఉంది?

పంట వ్యర్థాలను కాల్చడం, తగ్గుతున్న నేల సారం, వాతావరణ ముప్పు, పెరుగుతున్న కర్బన వ్యర్థాలు (Organic waste) వంటి భారతదేశ సమస్యలకు బయోచార్ ఒక కార్బన్-నెగెటివ్ పరిష్కారంగా ఉద్భవిస్తోంది.

వ్యవసాయ, జీవవిచ్ఛిన్నమయ్యే (Biodegradable) వ్యర్థాలను స్థిరమైన కార్బన్ అధికంగా ఉండే పదార్థంగా మార్చడం ద్వారా భారతదేశం వ్యవసాయ పొగను తగ్గించవచ్చు. క్షీణించిన నేలలను మెరుగుపరచవచ్చు. పునరుత్పాదక శక్తి ఉప ఉత్పత్తులను (Renewable-energy by-products) ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. అలాగే కార్బన్ క్రెడిట్ల ద్వారా అదనపు ఆదాయాన్ని సృష్టించవచ్చు.

బయోచార్ ఏ సమస్యను పరిష్కరించగలదు?

• భారతదేశం ఏటా 500 మిలియన్ టన్నులకు పైగా పంట వ్యర్థాలను ఉత్పత్తి చేస్తోంది. అయితే ఇందులో గణనీయమైన భాగాన్ని పారబోయాల్సిన సమస్యగా పరిగణిస్తున్నారు.
• పంట కోత తర్వాత సమయం తక్కువగా ఉండటం, సరైన ప్రత్యామ్నాయాలు లేకపోవడం వల్ల పంజాబ్, హర్యానా రాష్ట్రాలే ప్రతి సంవత్సరం 20 మిలియన్ టన్నులకు పైగా వరి వ్యర్థాలను బహిరంగ ప్రదేశాల్లో కాలుస్తున్నాయి.

దీని వల్ల కింది నష్టాలు కలుగుతున్నాయి:

• గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలు (Greenhouse-gas emissions)
• సూక్ష్మ కణాల కాలుష్యం (Fine particulate pollution)
• విలువైన సేంద్రియ పదార్థాల నష్టం
• ప్రాంతీయ గాలి నాణ్యత క్షీణత
• భవిష్యత్తులో నేల వనరుగా మారాల్సిన వ్యర్థాల వృథా

అదే సమయంలో, మహారాష్ట్రలోని నల్ల రేగడి నేలల నుంచి కేరళలోని ఎర్ర నేలల వరకు వ్యవసాయ భూములు కింది సమస్యలను ఎదుర్కొంటున్నాయి:

• తక్కువ నేల సేంద్రియ కార్బన్ (Soil organic carbon)
• నీటిని నిలుపుకునే సామర్థ్యం (Water-holding capacity) తక్కువగా ఉండటం
• పోషకాలు వేగంగా నష్టపోవడం
• తగ్గుతున్న ఉత్పాదకత

అందువల్ల, పంట వ్యర్థాలను కాల్చడం, నేల క్షీణత అనేవి సహజ వనరులను సమర్థవంతంగా రీసైకిల్ (Recycle) చేయడంలో ఉన్న ఉమ్మడి వైఫల్యాన్ని ప్రతిబింబిస్తున్నాయి.

బయోచార్ అంటే ఏమిటి?

బయోచార్ అనేది బొగ్గును పోలి ఉండే, రంధ్రాలు కలిగిన (Porous), కార్బన్ అధికంగా ఉండే పదార్థం. సేంద్రియ బయోమాస్‌ను (Organic biomass) వేడిచేసి విచ్ఛిన్నం చేయడం ద్వారా దీన్ని ఉత్పత్తి చేస్తారు.

దీని ముడిసరుకులో కిందివి ఉండవచ్చు:

• వ్యవసాయ వ్యర్థాలు
• అటవీ వ్యర్థాలు
• ఫుడ్-ప్రాసెసింగ్ వ్యర్థాలు
• జీవవిచ్ఛిన్నమయ్యే మున్సిపల్ వ్యర్థాలు
• మురుగునీటి బురద (Sewage sludge)

నేలలో కలిపిన తర్వాత బయోచార్ చాలా నెమ్మదిగా విచ్ఛిన్నమవుతుంది. ఇది కార్బన్‌ను ఎక్కువ కాలం నిల్వ ఉంచేలా చేస్తుంది.

బయోచార్‌ను ఎలా ఉత్పత్తి చేస్తారు?

పైరోలిసిస్ (Pyrolysis)

పైరోలిసిస్ ప్రక్రియ ద్వారా బయోచార్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తారు. ఆక్సిజన్ తక్కువగా ఉన్న వాతావరణంలో 300°C నుంచి 700°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద బయోమాస్‌ను వేడి చేసి దీనిని తయారు చేస్తారు.

ఈ ప్రక్రియలో మూడు విలువైన ఉత్పత్తులు వస్తాయి:

• బయోచార్: స్థిరమైన, కార్బన్ అధికంగా ఉండే ఘన పదార్థం.
• సిన్‌గ్యాస్ (Syngas): విద్యుత్ ఉత్పత్తికి ఉపయోగపడే దహన వాయువు.
• బయో-ఆయిల్ (Bio-oil): కొన్ని సాంప్రదాయ శిలాజ ఇంధనాలకు ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగపడే ద్రవ ఇంధనం.

ఈ విధంగా, పైరోలిసిస్ వ్యర్థాలను వ్యవసాయ ఉత్పాదకాలుగా, ఇంధన ఉత్పత్తులుగా, వాతావరణ ప్రయోజనాలుగా మారుస్తుంది.

బయోచార్ వ్యవసాయాన్ని ఎలా మెరుగుపరుస్తుంది?

• నేల ఆకృతి: దీని రంధ్రాల నిర్మాణం నేల కణాలను కలిపి ఉంచుతుంది. క్షీణించిన నేలల భౌతిక స్థితిని మెరుగుపరుస్తుంది.
• నీటిని నిలుపుకోవడం: బయోచార్ నీటిని నిలుపుకునే సామర్థ్యాన్ని 10% నుంచి 25% వరకు పెంచుతుంది. ఇది కరువు, వడగాలులు, తేమ కొరతను తట్టుకోవడానికి పంటలకు సహాయపడుతుంది.
• పంట ఉత్పాదకత: బయోచార్ వాడకం వల్ల పంట దిగుబడి 10% నుంచి 30% వరకు పెరుగుతుందని, ముఖ్యంగా పోషకాలు లేని నేలల్లో దీని ప్రభావం ఎక్కువగా ఉంటుందని అధ్యయనాలు చెబుతున్నాయి.
• మేలు చేసే సూక్ష్మజీవులు: దీనిలోని రంధ్రాలు మేలు చేసే సూక్ష్మజీవులకు తగిన ఆవాసాన్ని కల్పిస్తాయి. ఇవి పోషకాల చక్రానికి (Nutrient cycling), మొక్కల పెరుగుదలకు మద్దతు ఇస్తాయి.
• పోషక సామర్థ్యం: బయోచార్ వేర్ల వ్యవస్థ వద్ద పోషకాలను నిలిపి ఉంచడంలో సహాయపడుతుంది. పోషకాల నష్టాన్ని, బాహ్య ఎరువులపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• దీర్ఘకాలిక నేల ఆరోగ్యం: బయోచార్ నెమ్మదిగా విచ్ఛిన్నం అవుతుంది కాబట్టి, ఇది ఎక్కువ కాలం పాటు నేలలో సేంద్రియ కార్బన్‌ను, సారాన్ని, పంట దిగుబడిని నిర్వహిస్తుంది.

భారతీయ క్షేత్రస్థాయి ప్రయోగాలు ఏమి చూపుతున్నాయి?

• మహారాష్ట్ర: అకోలా జిల్లాలోని నల్ల రేగడి నేలల్లో మొక్కజొన్న కాడల నుంచి తయారైన బయోచార్‌ను వాడారు. ఇది నేల సేంద్రియ కార్బన్‌ను, మొత్తం సారాన్ని మెరుగుపరిచింది.
• కేరళ: కొబ్బరి ఆకుల కాడలతో చేసిన బయోచార్ వివిధ పంటల వ్యవస్థల్లో నేల నాణ్యతను మెరుగుపరిచింది.

ప్రాంతీయ నేలలు, పంటలకు తగిన స్థానిక బయోమాస్‌ను ఉపయోగించడం ఎంత ముఖ్యమో ఈ ప్రయోగాలు నిరూపిస్తున్నాయి.

వాతావరణ చర్యలకు బయోచార్ ఎలా మద్దతు ఇస్తుంది?

వాతావరణ మార్పులను తగ్గించడంలో బయోచార్ రెండు విధాలుగా దోహదపడుతుంది:

1. కర్బన వ్యర్థాలను కాల్చడం లేదా కుళ్లిపోవడం వల్ల వెలువడే ఉద్గారాలను ఇది నిరోధిస్తుంది.
2. ఇది కార్బన్‌ను స్థిరమైన రూపంలో బంధిస్తుంది. దీనివల్ల కార్బన్ శతాబ్దాల పాటు నేలలోనే నిలిచి ఉంటుంది.

ఒక టన్ను బయోచార్ సుమారు 2.5 నుంచి 3 టన్నుల కార్బన్ డయాక్సైడ్‌కు సమానమైన కార్బన్‌ను నిల్వ (Sequester) చేయగలదు.

అందువల్ల బయోచార్‌ను స్థిరమైన కార్బన్ డయాక్సైడ్ తొలగింపు సాంకేతికతగా (Carbon-dioxide removal technology), ప్రకృతి ఆధారిత వాతావరణ పరిష్కారంగా గుర్తిస్తున్నారు.

నేలకు ఇది చేసే మేలు, కింది సమస్యలను తట్టుకోవడంలో పంటలకు సహాయపడుతుంది:

• కరువు
• వడగాలులు
• అనిశ్చిత వర్షపాతం
• తగ్గుతున్న నేల తేమ

వాతావరణ, ఆర్థిక ప్రమాదాలను ఎదుర్కొంటున్న చిన్న, సన్నకారు రైతులకు ఈ ప్రయోజనాలు చాలా ముఖ్యం.

బయోచార్ కార్బన్-క్రెడిట్ ఆదాయాన్ని సృష్టించగలదా?

కింది వాటిని లెక్కించడం ద్వారా బయోచార్ కార్యకలాపాలను కార్బన్ మార్కెట్‌లతో (Carbon markets) అనుసంధానించవచ్చు:

• పంట వ్యర్థాలను కాల్చకపోవడం వల్ల తగ్గిన ఉద్గారాలు.
• నేలలో దీర్ఘకాలిక కార్బన్ నిల్వ.

వీఎం0042 (VM0042) పద్ధతి

• వీఎం0042 వ్యవసాయ భూమి-నిర్వహణ పద్ధతి నిరోధించిన ఉద్గారాలను, బయోచార్ వాడకం ద్వారా నిల్వ చేసిన కార్బన్‌ను లెక్కిస్తుంది.
• ధృవీకరించిన (Certified) ప్రతి టన్ను బయోచార్ దాదాపు 2 నుంచి 2.8 టన్నుల కార్బన్ డయాక్సైడ్‌కు సమానమైన క్రెడిట్‌లను సృష్టించగలదు.

కార్బన్ మార్కెట్ ధరలను బట్టి, ఇది కింది వారికి అదనపు ఆదాయాన్ని ఇస్తుంది:

• రైతులు
• గ్రామీణ సంఘాలు
• సహకార సంఘాలు
• ప్రాజెక్ట్ డెవలపర్లు

ఐఐటీ ఖరగ్‌పూర్ (IIT Kharagpur) అభివృద్ధి చేసిన కిసాన్ బట్టీ (KISAN kiln) ప్రాజెక్టులు, చిన్న సన్నకారు రైతులు వ్యవసాయ వ్యర్థాలను ఎలా మార్చుకోవచ్చో, వాటి ద్వారా ఎలా డబ్బు సంపాదించవచ్చో పరీక్షిస్తున్నాయి.

బయోచార్ ఇంధన ఉపయోగాలు ఏమిటి?

బయోమాస్ పైరోలిసిస్ ప్రక్రియ ఘన బయోచార్‌తో పాటు సిన్‌గ్యాస్, బయో-ఆయిల్‌ను కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

సిన్‌గ్యాస్

• భారతదేశంలో బయోచార్ ఉత్పత్తి సుమారు 20-30 మిలియన్ టన్నుల సిన్‌గ్యాస్‌ను సృష్టించగలదు.
• ఇది ఏటా దాదాపు 8-13 టెరావాట్-గంటల (Terawatt-hours) విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు.

బయో-ఆయిల్

• పైరోలిసిస్ సుమారు 24-40 మిలియన్ టన్నుల బయో-ఆయిల్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు.
• ఇది సుమారు 12-19 మిలియన్ టన్నుల డీజిల్ లేదా కిరోసిన్‌కు ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగపడుతుంది. ఇది కింది వాటికి సహాయపడుతుంది:

   

  • ముడి చమురు దిగుమతులను తగ్గించడానికి.
  • శిలాజ ఇంధన వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి.
  • శిలాజ ఇంధన ఉద్గారాలను 2% పైగా తగ్గించడానికి.

బయోచార్ ఉత్పత్తి వ్యవసాయ వ్యర్థాల నిర్వహణను పునరుత్పాదక ఇంధన ఉత్పత్తితో (Renewable-energy generation) అనుసంధానించగలదు.

పట్టణ వ్యర్థాల నిర్వహణకు బయోచార్ ఎలా సహాయపడుతుంది?

భారతదేశం ఏటా 62 మిలియన్ టన్నుల మున్సిపల్ ఘన వ్యర్థాలను ఉత్పత్తి చేస్తోంది. ఇందులో 50% కంటే ఎక్కువ జీవవిచ్ఛిన్నమయ్యే వ్యర్థాలే ఉంటాయి.

కింది అనువైన కర్బన ముడిసరుకును బయోచార్‌గా మార్చవచ్చు:

• ఆహార వ్యర్థాలు
• జీవవిచ్ఛిన్నమయ్యే మున్సిపల్ వ్యర్థాలు
• మురుగునీటి బురద
• పంట వ్యర్థాలు

దీని ద్వారా:

• కర్బన వ్యర్థాలు డంపింగ్ యార్డులకు చేరకుండా చేయవచ్చు.
• మీథేన్ ఉద్గారాలను తగ్గించవచ్చు.
• ఉపయోగకరమైన వ్యవసాయ ఉత్పాదకాలను తయారు చేయవచ్చు.
• మున్సిపల్ వ్యర్థాల నిర్వహణను మెరుగుపరచవచ్చు.
• పట్టణ వ్యర్థాల వ్యవస్థను గ్రామీణ నేలల పునరుద్ధరణతో అనుసంధానించవచ్చు.

వ్యర్థాలను ఉత్పాదక ఆర్థిక విలువగా మార్చే వృత్తాకార ఆర్థిక వ్యవస్థ (Circular economy) సూత్రాలను ఇది ప్రతిబింబిస్తుంది.

బయోచార్ ఇతర ఉపయోగాలు ఏమిటి?

నీటి శుద్ధి

మురుగునీటి శుద్ధిలో కింది విషపూరిత భారీ లోహాలను (Heavy metals) ఫిల్టర్ చేయడానికి రసాయనిక మార్పులు చేసిన బయోచార్‌ను ఉపయోగిస్తారు:

• క్రోమియం
• ఆర్సెనిక్
• సీసం (Lead)

దీని రంధ్రాల నిర్మాణం కలుషితాలను గ్రహించి ఉంచుకోవడానికి సహాయపడుతుంది.

నిర్మాణ రంగం

కాంక్రీటులో దాదాపు 2-5% బయోచార్‌ను కలపడం వల్ల కింది ప్రయోజనాలు కలుగుతాయి:

• యాంత్రిక బలం (Mechanical strength) పెరుగుతుంది.
• వేడిని తట్టుకునే సామర్థ్యం దాదాపు 20% పెరుగుతుంది.
• ఒక ఘనపు మీటరుకు దాదాపు 115 కిలోల కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను గ్రహిస్తుంది.

ఇది బయోచార్ పాత్రను కేవలం వ్యవసాయానికే కాకుండా తక్కువ-కార్బన్ నిర్మాణ రంగానికి కూడా విస్తరిస్తుంది.

అంతర్జాతీయ అనుభవాలు ఏమి చెబుతున్నాయి?

• కెన్యా: ఇక్కడ వరి పొట్టును బయోచార్‌గా మార్చారు. ఇది ధృవీకరించిన కార్బన్ క్రెడిట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తూనే నేల పీహెచ్ (pH), భాస్వరం (Phosphorus) శాతాన్ని మెరుగుపరిచింది.
• థాయ్‌లాండ్: బయోచార్ వాడకాన్ని నేల పునరుద్ధరణ, కార్బన్ నిర్వహణ, జాతీయ కార్బన్ రిజిస్ట్రీతో (National carbon registry) జాతీయ కార్యక్రమాలు అనుసంధానించాయి.
• బ్రెజిల్: చెరకు పిప్పి (Sugarcane bagasse) నుంచి తయారైన బయోచార్ వల్ల అధిక కార్బన్ నిల్వ, అద్భుతమైన దిగుబడి పెరుగుదల నమోదైనట్లు బ్రెజిల్‌లోని ఎంబ్రాపా సంస్థ (Embrapa Institute) నివేదించింది.

ఉత్పత్తి సాంకేతికత, ధృవీకరణ, నేల నిర్వహణ, కార్బన్ మార్కెట్లు కలిసి పనిచేసినప్పుడు బయోచార్ వాడకాన్ని భారీగా విస్తరించవచ్చని ఈ అనుభవాలు చూపుతున్నాయి.

భారతదేశంలో బయోచార్ వినియోగాన్ని ఏవి పరిమితం చేస్తున్నాయి?

• తక్కువ రైతు అవగాహన: చాలా మంది రైతులకు బయోచార్ గురించి తెలియదు.
• ప్రయోగాత్మక వినియోగం: చాలా వరకు దీని వాడకం కేవలం పరిశోధనలకే పరిమితమైంది.
• సాంకేతిక లోపాలు: సరసమైన, వికేంద్రీకృత (Decentralised) పైరోలిసిస్ యూనిట్లు విస్తృతంగా అందుబాటులో లేవు.
• సేకరణ సవాళ్లు: బయోమాస్‌ను సమర్థవంతంగా సేకరించాలి, రవాణా చేయాలి, ప్రాసెస్ చేయాలి.
• ధృవీకరణ ఖర్చులు: కార్బన్-క్రెడిట్ ప్రాజెక్టులకు విశ్వసనీయమైన కొలత, నివేదన, ధృవీకరణ (MRV) అవసరం.
• బలహీనమైన మార్కెట్ అనుసంధానం: రైతులకు బయోచార్ కొనుగోలుదారులు, కార్బన్ మార్కెట్ల ప్రాప్యత అవసరం.
• పరిమిత పెట్టుబడులు: ఆవిష్కరణలు, వ్యవస్థాపకత, వాణిజ్య ఉత్పత్తి ఇంకా ముక్కలుగానే ఉన్నాయి.
• స్థోమత: చిన్న రైతులకు చవకైన బయోచార్, ప్రాసెసింగ్ సాంకేతికతలు అందుబాటులో ఉండాలి.

ముందున్న మార్గం

• వికేంద్రీకృత పైరోలిసిస్ యూనిట్ల అభివృద్ధి: రవాణా ఖర్చులను తగ్గించడానికి పొలాలు, కర్బన వ్యర్థాల ఉత్పత్తి కేంద్రాలకు సమీపంలో సరైన సైజు ప్లాంట్లను ఏర్పాటు చేయాలి.
• వ్యవసాయ కార్యక్రమాలతో అనుసంధానం: బయోచార్‌ను ప్రకృతి వ్యవసాయం, నేల-ఆరోగ్య నిర్వహణ, వాతావరణ-స్థితిస్థాపక వ్యవసాయం, కార్బన్-ఫార్మింగ్ (Carbon-farming) కార్యక్రమాలతో అనుసంధానించాలి.
• కార్బన్ మార్కెట్ ప్రాప్యతను బలోపేతం చేయడం: సేకరణ, ధృవీకరణ, కొలత, నివేదన, ధృవీకరణ (MRV) లో రైతులు, సహకార సంఘాలకు సంస్థాగత మద్దతు అవసరం.
• స్థానిక ముడిసరుకు ప్రోత్సాహం: స్థానిక లభ్యతను బట్టి వరి వ్యర్థాలు, మొక్కజొన్న కాడలు, కొబ్బరి ఆకుల కాడలు, చెరకు పిప్పి వంటి ప్రాంతీయ వ్యర్థాలను ఉపయోగించాలి.
• వ్యవసాయ ప్రయోజనాల ప్రదర్శన: నేల సారం, నీటిని నిలుపుకోవడం, పంట దిగుబడిలో వచ్చే మెరుగుదలను క్షేత్రస్థాయి ప్రయోగాలు, రైతు ప్రదర్శనల ద్వారా తెలియజేయాలి.
• బహుళ ఉపయోగాల ప్రోత్సాహం: వ్యవసాయం, పునరుత్పాదక శక్తి, మురుగునీటి శుద్ధి, తక్కువ-కార్బన్ నిర్మాణ రంగాల్లో బయోచార్ వాడకాన్ని ప్రభుత్వ విధానాలు సమర్థించాలి.
• సమగ్ర పర్యావరణ వ్యవస్థను నిర్మించడం: టెక్నాలజీ ప్రొవైడర్లు, రైతులు, పరిశోధకులు, సహకార సంఘాలు, మున్సిపాలిటీలు, పెట్టుబడిదారులు, కార్బన్ మార్కెట్లను ఒక ఉమ్మడి వేదిక ద్వారా అనుసంధానించాలి.

ముగింపు

పంట వ్యర్థాలను, జీవవిచ్ఛిన్నమయ్యే వ్యర్థాలను విలువైన “నల్ల బంగారం”గా మార్చడానికి బయోచార్ భారతదేశానికి ఒక ఆచరణాత్మక మార్గాన్ని అందిస్తుంది. ఇది క్షీణించిన నేలలను మెరుగుపరుస్తుంది. నీటిని సంరక్షిస్తుంది. పంట ఉత్పాదకతను పెంచుతుంది. పునరుత్పాదక శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. మురుగునీటిని శుద్ధి చేస్తుంది. నిర్మాణ రంగంలో కార్బన్ ఫుట్‌ప్రింట్‌ను (Carbon footprint) తగ్గిస్తుంది.

అయితే, దీని భారీ స్థాయి విజయం సరసమైన పైరోలిసిస్ సాంకేతికత, రైతుల అవగాహన, విశ్వసనీయమైన కార్బన్ అకౌంటింగ్, పెట్టుబడి, బలమైన మార్కెట్ అనుసంధానంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒక సమగ్ర బయోచార్ పర్యావరణ వ్యవస్థ వ్యర్థాల నుంచి సంపద సృష్టికి, వాతావరణ చర్యలకు, ఇంధన భద్రతకు, వ్యవసాయ స్థితిస్థాపకతకు ఏకకాలంలో ఊతం ఇస్తుంది.