मकई और सोयाबीन के खेतों में रणनीतिक रूप से बारहमासी घास लगाने से मिट्टी के कटाव, उर्वरक अपवाह और ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन सहित प्रमुख पंक्ति की फसलों को उगाने के अनपेक्षित पर्यावरणीय परिणामों को संबोधित करने में मदद मिलती है।

लेकिन कृषि भूमि के कुछ हिस्सों को वापस प्रेयरी में परिवर्तित करना किसानों के लिए वित्तीय अर्थ रखता है, यही कारण है कि आयोवा स्टेट यूनिवर्सिटी के परिदृश्य पारिस्थितिकीविज्ञानी लिसा शुल्ते मूर के नेतृत्व में एक शोध दल ने पिछले छह वर्षों में अध्ययन किया है कि कटी हुई घास को कुशलतापूर्वक आकर्षक नवीकरणीय प्राकृतिक गैस में कैसे बदला जाए।.

"हम मौजूदा बाजारों को देख रहे हैं जहां पहले से ही मांग है, ऊर्जा परिवर्तन की लागत को कम करने और कई श्रेणियों में जीत हासिल करने के लिए मौजूदा बुनियादी ढांचे का उपयोग करें। हम किसानों के लिए जीत, व्यवसायों के लिए जीत, नगर पालिकाओं के लिए जीत और समाज के लिए जीत चाहते हैं।""प्राकृतिक संसाधन पारिस्थितिकी और प्रबंधन के प्रोफेसर और कंसोर्टियम फॉर कल्टिवेटिंग ह्यूमन एंड नैचुरली रिजनरेटिव एंटरप्राइजेज (सी-चेंज) के निदेशक शुल्टे मूर ने कहा।

"हम इस बारे में अच्छी बातचीत कर सकते हैं कि क्या हो सकता है, लेकिन जब तक इससे इन आपूर्ति श्रृंखलाओं में सभी को लाभ नहीं होगा, ऐसा नहीं होगा।"

शुल्टे-मूर के अनुसंधान समूह द्वारा हाल ही में प्रकाशित लेखों की एक जोड़ी ने अलग-अलग सेटिंग्स में और अलग-अलग दृष्टिकोण से घास-से-गैस उत्पादन की आर्थिक व्यवहार्यता का मॉडल तैयार किया, विश्लेषण जो सिस्टम की जीत की क्षमता को बढ़ाने में मदद करता है।

"प्राकृतिक गैस को पुनर्जीवित करने वाले संसाधनों से प्रतिस्थापित करनास्थायी कृषिअध्ययन के सह-लेखक, मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर मार्क एमबीए-राइट ने कहा, "हमें यह निर्धारित करने में सक्षम होना होगा कि हम कितनी ऊर्जा का उत्पादन कर सकते हैं और यह दिखा सकते हैं कि यह लागत प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल हो सकती है।"

शहर आधारित परिदृश्य

अवायवीय डाइजेस्टर के उपयोग को अनुकूलित और विस्तारित करने पर चल रहे अनुसंधान केंद्र।बायोगैस उत्सर्जित होती हैएनोरोबिक डाइजेशनऑक्सीजन के बिना कार्बनिक पदार्थों के जैव निम्नीकरण की प्राकृतिक प्रक्रिया।टैंक-जैसे डाइजेस्टर में कैद, बायोगैस को ईंधन में संसाधित किया जा सकता है जो आसानी से पेट्रोलियम-आधारित प्राकृतिक गैस में बदल जाता है।यह विद्युत जनरेटर भी चला सकता है और उर्वरक का उत्पादन भी कर सकता है।

में एकअध्ययनमें प्रकाशितजैव ऊर्जा अनुसंधान, आयोवा राज्य के शोधकर्ताओं ने मॉडल बनाया कि कैसे एम्स में और उसके आसपास डाइजेस्टर का एक नेटवर्क शहर की गर्मी और बिजली की मांग को पूरा कर सकता है।पशुधन खाद, जैव ईंधन उपोत्पाद, खाद्य अपशिष्ट और अपशिष्ट जल 10 डाइजेस्टर तक फीडस्टॉक की आपूर्ति के रूप में घास के बायोमास में शामिल हो जाएंगे।सुविधाओं का स्थान, आकार और संख्या इस बात पर निर्भर करती है कि नेटवर्क मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस या बिजली का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था या नहीं।

विश्लेषण में पाया गया कि नवीकरणीय प्राकृतिक गैस सबसे अधिक आर्थिक रूप से व्यावहारिक फोकस थी, जिसकी स्तरीय लागत पारंपरिक प्राकृतिक गैस की ऐतिहासिक औसत कीमत से लगभग दोगुनी थी।स्वच्छ ऊर्जा उत्पादन का समर्थन करने वाले प्रोत्साहन मूल्य निर्धारण को प्रतिस्पर्धी बनाने के लिए बढ़ावा दे सकते हैं।भले ही, एमबीए-राइट ने कहा, यह देखने से कि नगरपालिका की जरूरतों को पूरा करने के लिए डाइजेस्टर आपूर्ति श्रृंखलाएं कैसे काम करेंगी, शहर के नेताओं को संभावनाओं की कल्पना करने में मदद मिलती है।

उन्होंने कहा, "हम मेयर को एक साल में आपूर्ति और मांग की मौसमी स्थिति पर विचार करना चाहते थे, उदाहरण के लिए, देखने और रणनीति बनाने के लिए परिदृश्य।"

शोधकर्ताओं ने आयोवा के कई शहरों में नगरपालिका अपशिष्ट जल अधिकारियों के साथ अवायवीय पाचन पर चर्चा की है, और आम तौर पर वे उत्सुक रहे हैं, बायोइकोनॉमी इंस्टीट्यूट के सह-निदेशक और 2021 मैकआर्थर फेलो शुल्टे मूर ने कहा।

उन्होंने कहा, "उनकी तात्कालिक जरूरत अपने ग्राहकों को 24-7 घंटे सेवा प्रदान करना है। लेकिन वे 15 से 30 साल की योजना के क्षितिज पर काम करते हैं, इसलिए वे भविष्य के बारे में भी सोच रहे हैं।"

घास-से-गैस रोड मैप

एक और अध्ययन, में प्रकाशितजीसीबी बायोएनर्जी, उत्तर-पश्चिम मिसौरी और दक्षिण-पश्चिम आयोवा में ग्रैंड रिवर बेसिन में घास के बायोमास का प्रसंस्करण करने वाले दो काल्पनिक डाइजेस्टर के आर्थिक और पर्यावरणीय प्रभाव का मॉडल तैयार किया।

शोधकर्ताओं के विश्लेषण के आधार पर, अपने अपेक्षित 20-वर्षीय जीवनकाल में, डाइजेस्टर सर्वोत्तम परिस्थितियों में $400 मिलियन से अधिक का संयुक्त लाभ अर्जित करेंगे।दो दशकों में उत्पादित 45 मिलियन गीगाजूल नवीकरणीय प्राकृतिक गैस - लगभग 12.5 बिलियन के बराबरकिलोवाट घंटेâहोगा एककार्बन पदचिह्नजीवाश्म ईंधन से प्राप्त प्राकृतिक गैस की तुलना में 83% कम।उत्सर्जन मक्का-आधारित इथेनॉल या सोयाबीन-आधारित बायोडीजल से भी कम होने का अनुमान है।

एमबीए-राइट ने कहा, नवीकरणीय प्राकृतिक गैस का उत्पादन करने वाले अधिकांश मौजूदा अवायवीय डाइजेस्टर डेयरी खाद पर चलते हैं, इसलिए यह निर्धारित करना आवश्यक है कि वे घास के आहार पर कैसा प्रदर्शन करेंगे।

उन्होंने कहा, "यह हमारे 'मैं' पर ध्यान केंद्रित कर रहा है और हमारे 'टी' को पार कर रहा है ताकि यह पुष्टि की जा सके कि लाभ वही हैं जो हम उम्मीद करते हैं। हम बुनियादी ढांचे के निर्माण में मदद करने के लिए एक रोड मैप प्रदान कर रहे हैं, जो बदले में भविष्य की लागत को कम करेगा।"

अध्ययन में जांचे गए लाभदायक परिदृश्य कैलिफ़ोर्निया लो कार्बन ईंधन मानक और संघीय नवीकरणीय ईंधन मानक सहित मौजूदा कार्बन क्रेडिट कार्यक्रमों पर निर्भर करते हैं।सबसे मूल्यवान परिणामों के लिए कुछ कम-उत्पादक कृषि भूमि पर उच्च उपज वाली घास और मैदानी पुनर्स्थापन की भी आवश्यकता होती है।

शोधकर्ताओं का लक्ष्य दोनों अध्ययनों में यथासंभव यथार्थवादी होना था, जिसमें पूंजीगत व्यय सहित सभी ज्ञात लागतों का लेखा-जोखा शामिल था।लेकिन आने वाले वर्षों में वे और भी सटीक हो जाएंगे, क्योंकि तरीकों में सुधार होगा और नए शोध परिणाम सामने आएंगे, शुल्टे मूर ने कहा।

उन्होंने कहा, "भविष्य में, हमारी शोध टीमों ने यहीं आयोवा में जो डेटा एकत्र किया है, उसे जोड़कर हम अपने मॉडलों को परिष्कृत करेंगे।"