जलवायु न्यूनीकरण में कार्बन कैप्चर और उपयोग की तकनीकें
स्रोत:द हिंदू ↗
क्यों मायने रखता है
CCUS प्रीलिम्स और मेन्स दोनों में बार-बार पूछा जाने वाला एक उच्च-प्राथमिकता वाला विषय है (जैसे कि प्रीलिम्स 2025 में DAC और मेन्स 2025 में CCUS पूछा गया था)। स्टोरेज (भंडारण) और यूटिलाइजेशन (उपयोग) के बीच के अंतर तथा विशिष्ट तकनीकी अनुप्रयोगों (जैसे सिंथेटिक फ्यूल्स या मिनरलाइजेशन) को समझना, GS3 पर्यावरण और विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी के उत्तरों के लिए महत्वपूर्ण सामग्री प्रदान करता है।
सारांश
यह लेख कार्बन कैप्चर एंड यूटिलाइजेशन (CCU) प्रौद्योगिकियों की व्याख्या करता है, जो औद्योगिक स्रोत बिंदुओं (point sources) या सीधे वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को कैप्चर करती हैं और इसे सिंथेटिक ईंधन, रसायन और निर्माण सामग्री जैसे आर्थिक रूप से मूल्यवान उत्पादों में पुनर्चक्रित (recycle) करती हैं। पारंपरिक कार्बन कैप्चर एंड स्टोरेज (CCS) के विपरीत, जो पूरी तरह से स्थायी भूगर्भीय पृथक्करण (geological sequestration) पर केंद्रित है, CCU उत्सर्जन में कमी के लिए एक आर्थिक प्रोत्साहन प्रदान करता है। 'हार्ड-टू-एबेट' (कठिन-से-कम होने वाले) क्षेत्रों को कार्बन मुक्त करने और वैश्विक नेट-जीरो लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए अनिवार्य होने के बावजूद, CCU को महत्वपूर्ण बाधाओं का सामना करना पड़ रहा है, जिसमें उच्च पूंजी लागत, रूपांतरण प्रक्रियाओं के लिए भारी ऊर्जा आवश्यकताएं और वास्तविक जलवायु लाभ सुनिश्चित करने के लिए स्केलेबल ग्रीन हाइड्रोजन बुनियादी ढांचे की आवश्यकता शामिल है।
मुख्य बिंदु
- कार्बन कैप्चर एंड यूटिलाइजेशन (CCU), कार्बन कैप्चर एंड स्टोरेज (CCS) से इस प्रकार भिन्न है कि इसमें कैप्चर की गई CO2 को केवल स्थायी रूप से भूमिगत रूप से संग्रहित करने के बजाय आर्थिक रूप से मूल्यवान उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।
- कैप्चर की गई CO2 का उपयोग विभिन्न माध्यमों से किया जा सकता है: रासायनिक रूप से (जैसे, सिंथेटिक सस्टेनेबल एविएशन फ्यूल या प्लास्टिक बनाने के लिए ग्रीन हाइड्रोजन के साथ मिलाकर), जैविक रूप से (जैसे, माइक्रोएल्गे को खिलाकर), या मिनरलाइजेशन (mineralisation) के माध्यम से (जैसे, कंक्रीट और निर्माण सामग्री की क्योरिंग के लिए)।
- डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC), CCU के अंतर्गत एक उभरती हुई तकनीक है जो औद्योगिक उत्सर्जन के पॉइंट-सोर्स (point-source) के बजाय सीधे परिवेशी वातावरण (ambient atmosphere) से CO2 निष्कर्षित करती है।
- बड़े पैमाने पर CCU की तैनाती के लिए मुख्य चुनौतियों में उच्च ऊर्जा गहनता, जीवनचक्र उत्सर्जन को नेट-नेगेटिव सुनिश्चित करने के लिए प्रचुर मात्रा में हरित ऊर्जा की आवश्यकता और पारंपरिक फीडस्टॉक की तुलना में वर्तमान में आर्थिक व्यवहार्यता की कमी शामिल है।
- CCU को सीमेंट, स्टील और विमानन जैसे 'हार्ड-टू-अबेट' (hard-to-abate) क्षेत्रों को डीकार्बोनाइज करने के लिए एक महत्वपूर्ण संक्रमणकालीन और दीर्घकालिक तकनीक के रूप में देखा जाता है, जिन्हें पूरी तरह से विद्युतीकृत करना कठिन है।
महत्वपूर्ण शब्द
पेरिस समझौता
2015 की एक कानूनी रूप से बाध्यकारी संधि, जिसका लक्ष्य NDCs के रूप में जाने जाने वाले स्व-निर्धारित जलवायु लक्ष्यों के माध्यम से ग्लोबल वार्मिंग को 2°C से काफी नीचे, अधिमानतः 1.5°C तक सीमित करना है।
UPSC context
GS पेपर 3/पर्यावरण; NDCs, ग्लोबल स्टॉकटेक और भारत की बदलती जलवायु प्रतिबद्धताओं के माध्यम से परीक्षण।
नेट ज़ीरो 2070 (भारत)
COP26 में की गई घोषणा के अनुसार, 2070 तक उत्सर्जित होने वाली ग्रीनहाउस गैसों और वायुमंडल से हटाई गई गैसों के बीच संतुलन प्राप्त करने की भारत की प्रतिबद्धता।
UPSC context
GS पेपर 3/पर्यावरण; भारत की 'पंचामृत' रणनीति और दीर्घकालिक डीकार्बोनाइजेशन रोडमैप को समझने के लिए महत्वपूर्ण।
कठिन-शमन क्षेत्र (Hard-to-Abate Sectors)
स्टील, सीमेंट और रसायन जैसे उद्योग, जहाँ उच्च-तापमान वाली प्रक्रियाओं या रासायनिक उपोत्पादों के कारण उत्सर्जन को संरचनात्मक रूप से कम करना कठिन है।
UPSC context
GS पेपर 3/अर्थव्यवस्था एवं पर्यावरण; औद्योगिक डिकार्बोनाइजेशन की चुनौतियों और नई प्रौद्योगिकियों की भूमिका पर केंद्रित है।
कार्बन कैप्चर, उपयोग और भंडारण (CCUS)
वे प्रौद्योगिकियां जो औद्योगिक स्रोतों या वायुमंडल से CO2 को कैप्चर करती हैं, और फिर या तो इसे औद्योगिक उपयोग के लिए पुनर्चक्रित (Utilisation) करती हैं या इसे भूमिगत रूप से संग्रहित (Storage) करती हैं।
UPSC context
GS पेपर 3/विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी; नेट-जीरो लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए एक 'ब्रिजिंग टेक्नोलॉजी' के रूप में मूल्यांकित।
UNFCCC
1992 की अंतरराष्ट्रीय संधि जिसे ग्रीनहाउस गैस सांद्रता को स्थिर करने के लिए स्थापित किया गया था; यह क्योटो प्रोटोकॉल और पेरिस समझौते के लिए मूल संधि के रूप में कार्य करती है।
UPSC context
GS पेपर 2/अंतर्राष्ट्रीय संबंध; वैश्विक जलवायु शासन और बहुपक्षीय पर्यावरण समझौतों पर प्रश्नों के लिए महत्वपूर्ण।
जलवायु परिवर्तन पर अंतर-सरकारी पैनल (IPCC)
UN का वह वैज्ञानिक निकाय जो नीति निर्माताओं को जोखिमों, प्रभावों और शमन विकल्पों पर वस्तुनिष्ठ डेटा प्रदान करने के लिए जलवायु परिवर्तन अनुसंधान का आकलन करता है।
UPSC context
GS पेपर 3/पर्यावरण; जलवायु विज्ञान और नीति पर रिपोर्ट अक्सर मुख्य परीक्षा (Mains) के प्रश्नों का आधार बनती हैं।
डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC)
एक ऐसी तकनीक जो CO2 को किसी कारखाने की चिमनी जैसे संकेंद्रित औद्योगिक बिंदु स्रोत के बजाय, सीधे परिवेशी वायु (ambient air) से कैप्चर करती है।
UPSC context
GS पेपर 3/Science & Tech; नकारात्मक उत्सर्जन प्रौद्योगिकियों और मध्य-शताब्दी के जलवायु लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए प्रासंगिक।
प्रारंभिक ट्रैप
कार्बन कैप्चर एंड यूटिलाइजेशन (CCU) के माध्यम से उत्पादित सिंथेटिक ईंधन दहन के समय कोई कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित नहीं करते हैं।
ये ईंधन जलने पर CO2 उत्सर्जित करते हैं। इनका जलवायु लाभ 'नेट-न्यूट्रल' (पुनर्चक्रित कार्बन का उपयोग करके) होना है, न कि टेलपाइप पर 'जीरो-इमिशन'।
संबंधित अवधारणाएँ
कार्बन प्रबंधन में CCS, CCU और DAC के बीच क्या अंतर है?
- CCS (भंडारण): औद्योगिक बिंदु स्रोतों (flue gases) से CO2 को कैप्चर करता है और इसे भूगर्भीय संरचनाओं में गहराई पर स्थायी रूप से संचित (sequesters) करता है।
- CCU (उपयोग): कैप्चर की गई CO2 को सिंथेटिक ईंधन, रसायनों, प्लास्टिक या निर्माण सामग्री जैसे व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य उत्पादों में परिवर्तित करता है।
- DAC (डायरेक्ट एयर कैप्चर): संकेंद्रित औद्योगिक उत्सर्जन स्रोतों के बजाय सीधे परिवेशी वायुमंडलीय हवा से CO2 निकालता है।
जलवायु अर्थशास्त्र में किसी उद्योग को 'hard-to-abate' क्या बनाता है?
- परिभाषा: ऐसे क्षेत्र जहाँ उत्सर्जन कम करना तकनीकी रूप से जटिल है या अत्यधिक महंगा है क्योंकि प्रक्रियाओं का आसानी से विद्युतीकरण नहीं किया जा सकता।
- प्रमुख उदाहरण: इसमें स्टील, सीमेंट, उर्वरक, विमानन और भारी शिपिंग शामिल हैं। इन्हें उच्च ताप या कार्बन जैसे रासायनिक अपचायकों (chemical reduction agents) की आवश्यकता होती है।
- डीकार्बनाइजेशन पाथवे: ये क्षेत्र नेट-जीरो लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए CCUS, ग्रीन हाइड्रोजन और बायोफ्यूल जैसी संक्रमणकालीन तकनीकों (transitional technologies) पर काफी हद तक निर्भर हैं।
अंतर-विषय पैटर्न
CCUS और ग्रीन हाइड्रोजन मिशन
कैप्चर किए गए CO2 से सस्टेनेबल एविएशन फ्यूल या मेथनॉल का संश्लेषण करने के लिए भारी मात्रा में ग्रीन हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है, जो स्पष्ट रूप से CCU की व्यवहार्यता को भारत के नेशनल ग्रीन हाइड्रोजन मिशन से जोड़ता है।
कार्बन खनिजीकरण बनाम संवर्धित अपक्षय
कंक्रीट में CO2 को ट्रैप करने की रासायनिक प्रक्रिया (CCU) उन्हीं कार्बोनेशन सिद्धांतों पर निर्भर करती है जैसे कि एन्हांस्ड रॉक वेदरिंग (enhanced rock weathering), जो UPSC Prelims में जियोइंजीनियरिंग का एक निरंतर पूछा जाने वाला विषय है।
2026 की Prelims में CCS, CCU और DAC के बीच अंतर करने वाले एक प्रश्न की अपेक्षा करें, जो विशेष रूप से यह परीक्षण करेगा कि क्या CCU से प्राप्त सिंथेटिक ईंधन 'जीरो-इमिशन' (शून्य उत्सर्जन) हैं।
संबद्ध PYQ · 3
संबद्ध PYQ · 3
- 2025PrelimsGS1
With reference to 'Direct Air Capture', an emerging technology, which of the following statements is/are correct? I. It can be used as a way of carbon sequestration. II. It can be a valuable approach for plastic production and in food processing. III. In aviation, it can be a source of carbon for combining with hydrogen to create synthetic low-carbon fuel. Select the correct answer using the code given below.
- 2023PrelimsGS1
Consider the following activities: 1. Spreading finely ground basalt rock on farmlands extensively 2. Increasing the alkalinity of oceans by adding lime 3. Capturing carbon dioxide released by various industries and pumping it into abandoned subterranean mines in the form of carbonated waters How many of the above activities are often considered and discussed for carbon capture and sequestration?
- 2025MainsGS3
What is Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)? What is the potential role of CCUS in tackling climate change?
