गन्ने के बाय-प्रोडक्ट से स्लैब और ईंटों का उत्पादन

लंदन : गन्ने के बाय-प्रोडक्ट (by-product) से बनी एक नई कम कार्बन निर्माण सामग्री कंक्रीट और ईंटों के लिए एक आशाजनक टिकाऊ विकल्प के रूप में उभर रही है। गन्ना, उत्पादन के हिसाब से दुनिया की सबसे बड़ी फसल है और जब इसमें से चीनी का रस निकाला जाता है तो बगास (bagasse) बच जाती है। अंतर्राष्ट्रीय विज्ञान पत्रिका इंडस्ट्रियल क्रॉप्स एंड प्रोडक्ट्स के अनुसार, इस सूखी रेशेदार सामग्री का 513 मिलियन टन हर साल विश्व स्तर पर बनाया जाता है। भारत जैसे देशों में, बगास को कम कार्बन वाली बिजली के लिए जैव ईंधन में परिवर्तित किया जा रहा है, लेकिन वैश्विक डीकार्बोनाइजेशन में योगदान करने की इसकी क्षमता जल्द ही निर्माण क्षेत्र तक बढ़ सकती है।

University of East London (UEL) के शिक्षाविद खनिज बाइंडरों के साथ बगास से बने स्लैब और ईंटें बनाने की एक अत्यंत आशाजनक परियोजना में शामिल हैं। उत्पाद को सुगरक्रीट कहा जाता है और प्रारंभिक परीक्षण के परिणाम पहले ही भारत, कोस्टा रिका और तंजानिया सहित  देशों में पायलट परियोजनाओं के लिए तैयार किए जा चुके हैं। गन्ने से रस निकालने के बाद, बगास के रेशे एक उलझा हुआ द्रव्यमान होते हैं और उन्हें संपीड़ित करने और ब्लॉक बनाने के लिए ढाले जाने से पहले उन्हें एक साथ रखने के लिए उन पर बाइंडर्स डाले जाते हैं।

परियोजना कैसे शुरू हुई ?

यह परियोजना UEL के वास्तुकला विभाग में शुरू हुई, जिसका एक मजबूत पर्यावरण और सामाजिक एजेंडा है। 2021 में, आर्किटेक्चर में UEL के वरिष्ठ व्याख्याता आर्मर गुटिरेज़ रिवास ने अपने एमएससी छात्रों को परिपत्रता और स्थिरता को ध्यान में रखते हुए एक सामग्री अनुसंधान परियोजना विकसित करने के लिए चुनौती दी। इसने छात्रों को पास की टेट और लाइल चीनी रिफाइनरी की जांच करने के लिए प्रेरित किया। आर्मर गुटिरेज़ रिवास कहते हैं की, हमने उनसे संपर्क किया और उनके द्वारा उत्पादित उपोत्पादों के बारे में पूछा और यह पहली बार था जब हमने बगास के बारे में सुना। वहां से, छात्रों ने यह जांचना शुरू कर दिया कि इसे निर्माण सामग्री में कैसे बदला जा सकता है।

UEL Sustainability Research Institute (SRI) के सह-निदेशक एलन चांडलर सुगरक्रीट के सह-निर्माता हैं और उन्होंने 2003 से विश्वविद्यालय के वास्तुकला विभाग के साथ सहयोग किया है। स्थिरता अनुसंधान के परिणामों और सुगरक्रीट के तालमेल को लागू करने में दोनों विभागों का पारस्परिक हित है। अनुसंधान ने इस गतिविधि को एक नए स्तर पर पहुंचा दिया है। शुगरक्रीट के तीसरे सह-निर्माता, SRI के वरिष्ठ अनुसंधान साथी बामदाद अयाती की विशेषज्ञता ने सामग्री विज्ञान का मार्गदर्शन किया है।

स्लैब…

आर्किटेक्ट ग्रिमशॉ ने विश्वविद्यालय से संपर्क किया था जो भवन निर्माण घटकों की इंटरलॉकिंग ज्यामिति पर शोध कर रहे थे जो स्व-सहायक असेंबली बना सकते थे। यह उनका परीक्षण करने के लिए बायोमटेरियल की तलाश कर रहा था। इससे एक परियोजना शुरू हुई जिसमें संक्षेप में शुगरक्रीट से 3 मीटर गुणा 3 मीटर का संरचनात्मक रूप से व्यवहार्य स्लैब बनाना था।

बगास और बाइंडर के अनुपात के आधार पर, विभिन्न शुगरक्रीट व्यंजनों की संपीड़न शक्ति का परीक्षण करने में मदद करने के लिए इंजीनियरिंग कंसल्टेंसी AKT II भी शामिल हो गई। बाइंडरों को इस आधार पर समायोजित किया जा सकता है कि शुगरक्रीट कहाँ बनाया जा रहा है, लेकिन प्रारंभिक रूपों में खनिज-आधारित और सिलिका-आधारित बाइंडरों का उपयोग किया जाता है।

AKT II के सहयोगी निकोलो बेनसिनी द्वारा समर्थित, टीम ने विभिन्न शुगरक्रीट व्यंजनों का उपयोग करके 100 मिमी किनारों वाले क्यूब्स बनाना शुरू किया।उन्होंने संपीड़न शक्तियों का परीक्षण करने से पहले उन्हें दो से तीन सप्ताह तक ठीक होने के लिए छोड़ दिया। टीम ने पाया कि उलझे हुए बगास के रेशों की लंबाई का मतलब है कि मिश्रण प्रक्रिया के दौरान वे अधिक आपस में जुड़ गए और संपीड़न के दौरान यह बढ़ गया।

बेन्सिनी के अनुसार, प्रारंभिक परीक्षणों में [संपीड़ित ताकत उत्पन्न हुई जो] 1kN/m2 के करीब थी, जो ठीक थी, लेकिन एक बार जब हमने 5kN/m2 हासिल कर लिया तो हम निम्न ग्रेड कंक्रीट के करीब पहुंच रहे थे ताकि हम स्लैब के बारे में बात कर सकें।

इस मिश्रण का उपयोग तब स्लैब प्रोजेक्ट के लिए किया गया था, जहां यूईएल डिजिटल फैब्रिकेशन लैब ने 200 मिमी लंबे और 200 मिमी लंबे ट्रैपेज़ॉइडल ब्लॉकों के लिए शुगरक्रेट मोल्ड बनाने के लिए 3 डी कटिंग रोबोट का उपयोग किया था। इस आकार को इसकी इंटरलॉकिंग ज्यामिति के लिए चुना गया था, जिससे ब्लॉक एक स्लैब बनाने के लिए समकोण पर बंधे होने पर भार को एक से दूसरे में स्थानांतरित करने की अनुमति देते थे। इन्हें पांच गुणा पांच इंटरलॉकिंग ग्रिड में इकट्ठा किया गया था जिसे पोस्ट टेंशन परिधि संबंधों का उपयोग करके नियंत्रित किया गया था।

परिणाम दिखाने वाले वीडियो के प्रकाशन ने तुरंत दुनिया भर में रुचि जगा दी। भारतीय कंपनी केमिकल सिस्टम्स टेक्नोलॉजीज, जिसकी सहायक कंपनी इकोवेयर प्लेट बनाने के लिए बगास का उपयोग कर रही है, ने देखा कि यूईएल का काम उसके साथ जुड़ा हुआ है और उसने तुरंत संपर्क किया।

रिवास कहते हैं, उन्होंने कहा कि उनके पास फंडिंग है और वे शुगरक्रीट का उपयोग शुरू करना चाहते हैं।इसने भारत के सबसे बड़े गन्ना उत्पादक क्षेत्रों में से एक, उत्तर प्रदेश राज्य में गन्ने की ईंटों से एक कक्षा बनाने की पायलट परियोजना की शुरुआत को चिह्नित किया।यह प्रोजेक्ट अभी चल रहा है।

सुगरक्रीट को बाज़ार में ले जाने से पहले, टीम को पता था कि उत्पाद को आईएसओ प्रमाणन मानकों का पालन करना होगा। चूंकि यह एक बायोमटेरियल है, इसलिए अग्नि सुरक्षा हमेशा सबसे पहले विचारों में से एक है। पांच अलग-अलग शुगरक्रीट अनुपातों का परीक्षण किया गया।

रिवास कहते हैं, हमें उच्चतम मूल्य, A1 मिला है, जिसका अर्थ है कि आप इसे लंदन में हर जगह क्लैडिंग में स्थापित कर सकते हैं।हमें A2 और B1 भी मिले, जिसका मतलब है कि हमें आपके द्वारा प्राप्त किए जा सकने वाले उच्चतम तीन मान मिले हैं।

ईंट…

जबकि स्लैब सामग्री की व्यवहार्यता का एक अच्छा परीक्षण था, रिवास ने देखा कि शुगरक्रेट ईंटें वैश्विक कार्बन उत्सर्जन पर प्रभाव डाल सकती हैं।शुगरक्रीट ईंटों को बनाने के लिए किसी हीटिंग की आवश्यकता नहीं होती है, सामग्री को केवल मिश्रित और ठीक किया जाता है, जिसका अर्थ है कि उनका कार्बन पदचिह्न बेहद कम है।

प्रत्येक ईंट को बनाने से लगभग 400 ग्राम CO2e उत्पन्न होता है – एक मानक ईंट की तुलना में लगभग छह गुना कम सन्निहित कार्बन। लेकिन प्रत्येक ईंट में लगभग 848 ग्राम CO2 होती है और इस प्रकार यह अलग हो जाती है। यह मानते हुए कि इसका उत्पादन चीनी बागान के नजदीक किया जाता है, यह इसे संभावित रूप से कार्बन नकारात्मक सामग्री बनाता है।

रिवास ने कहा, भले ही बगास के वार्षिक उत्पादन का केवल 30% का उपयोग सुगरक्रीट ईंटें बनाने के लिए किया जाता है, यह पूरे मिट्टी ईंट उद्योग को बदलने के लिए पर्याप्त होगा, जो विश्व स्तर पर 3% CO2 उत्पन्न करता है।

भारत जैसे देशों में, स्लैब में उपयोग किए जाने वाले ट्रैपेज़ॉइडल ब्लॉकों की तुलना में शुगरक्रेट ईंटें बनाना भी आसान है, क्योंकि ईंट उत्पादन लाइनों की एक बड़ी संख्या है लेकिन कुछ 3 डी काटने वाले रोबोट हैं। रिवास कहते हैं, देश की ईंट फैक्ट्रियों को सुगरक्रीट ईंटें बनाना शुरू करने के लिए केवल मामूली संशोधन की आवश्यकता है और बनाई जाने वाली पहली उत्पादन लाइन प्रतिदिन 400 का निर्माण कर सकती है।

स्लैब घटकों की तरह, ईंटों में भी एक ज्यामितीय तत्व होता है। उनके ऊपर की तरफ लकीरें होती हैं और नीचे की तरफ एक समान नाली होती है जिससे वे लंबवत रूप से आपस में जुड़ जाते हैं।यूईएल जिस मानक ईंट पर काम कर रहा है वह 230 मिमी x 230 मिमी x 75 मिमी है, जबकि कोने में जाने वाली ईंटें अतिरिक्त ताकत प्रदान करने के लिए 305 मिमी पर थोड़ी लंबी हैं।एक मानक ईंट के आकार से लगभग दोगुना होने के बावजूद, वे अधिक भारी नहीं हैं, विभिन्न व्यंजनों का वजन 2.9 किलोग्राम और 3.3 किलोग्राम के बीच है।

उन्होंने कहा, ईंटों का नुस्खा इलाके के आधार पर भिन्न होता है।भारत में हम बाइंडरों का उपयोग कर रहे हैं, जो स्थानीय और सस्ते में उपलब्ध है।हाइड्रोलिक प्रेस के साथ दबाव जोड़कर, हम वे गुण प्राप्त कर रहे हैं जो हमें अधिक महंगे बाइंडरों के साथ मिल रहे थे।भारत में मानसून का मौसम होता है, जहां बाढ़ का पानी कई दिनों या हफ्तों तक जमीन पर रह सकता है।मौसम परीक्षण से पता चला है कि, शुगरक्रेट लंबे समय तक डूबे रहने पर नरम हो जाता है, इसलिए यूईएल सलाह दे रहा है कि शुगरक्रेट ईंटों का उपयोग केवल जमीनी स्तर से 300 मिमी ऊपर से किया जाए।

क्या है इसका भविष्य ?

यूईएल शुगरक्रीट का पेटेंट नहीं करा रहा है क्योंकि बाइंडर और बगास का मिश्रण मानक नहीं है और स्थानीयता और उपयोग पर निर्भर करता है। महत्वपूर्ण बात यह भी है कि, इसके निर्माता चाहते हैं कि सामग्री सभी के लिए सुलभ हो।यूईएल वास्तुशिल्प अनुसंधान सहायक ओलुचुकु ओकोंकोव अपनी पीएचडी के लिए विभिन्न मिश्रणों के गुणों का अध्ययन कर रही है।

वह बताती हैं, हमारा उद्देश्य शुगरक्रीट के विभिन्न अनुपातों की एक विशाल लाइब्रेरी तैयार करना है, जिसे आप अपनी भौगोलिक स्थिति, आप क्या बनाने की कोशिश कर रहे हैं और यह कितना लंबा होगा, के आधार पर लागू कर सकते हैं।हम वर्तमान में जलवायु कक्ष में विभिन्न अनुपातों का परीक्षण कर रहे हैं और यह वास्तव में अच्छा प्रदर्शन कर रहा है।

रिवास कहते हैं, यह एक ऐसी परियोजना है जो ज्ञान का प्रसार करती है और स्थानीय परिस्थितियों को अपनाती है।उत्साहजनक परिणामों और आगे के शोध में निवेश के बावजूद, टीम स्वीकार करती है कि शुगरक्रीट को व्यापक रूप से अपनाने में चुनौतियां होंगी।रिवास का मानना है कि, पहली चुनौती गलतफहमियों से छुटकारा पाना है।अगली चुनौती एक व्यवसाय मॉडल लागू करना है जिसे व्यावसायिक अवसर के रूप में प्रस्तुत किया जा सके।