ජීව වායුව (Bio gas)
ජීව වායුව ඉන්ධන ප‍්‍රභවයකි. සුදුසු පාරිසරික සහ වායුරෝධක තත්ත්ව යටතේ කාබනික ද්‍රව්‍ය ක්ෂුද්‍ර ජීවීන්ගේ ක‍්‍රියාකාරීත්වය මගින් පැසීමෙන් (Fermented) ජීව වායුව උත්පාදනය වේ. පොකුණු, මඩවගුරු සහ වැසිකිළි වළවල්වලින් මෙම වායුව අධික ලෙස පිටවේ. එම නිසා එය වගුරු වායුව නමින් ද හැඳින්වේ.
මනුෂ්‍ය සහ සත්ත්ව මලමූත‍්‍ර, වල් පැළෑටි, ඉවතලන ආහාර වර්ග සහ 2%කට වඩා වැඩියෙන් කාබනික ද්‍රව්‍ය අඩංගු කෘෂිකාර්මික හා කාර්මික අපද්‍රව්‍ය මගින් ජීව වායුව උත්පාදනය කළ හැකි ය.
ජීව වායුව වායු මිශ‍්‍රණයකි. එහි මීතේන් වායුව 60%-70%ක පමණ ප‍්‍රමාණයක් තිබේ. මීට අමතරව කාබන්ඩයොක්සයිඞ් වායුව ද ස්වල්ප වශයෙන් හයිඩ‍්‍රජන් සල්පයිඞ්, නයිටි‍්‍රජන්, හයිඩ‍්‍රජන්, කාබන් මොනොක්සයිඞ් සහ වෙනත් හයිඩ්‍රො කාබනික සංයෝග වර්ග ද ඇත. මීතේන් වනාහි ගන්ධ, වර්ණ සහ රස රහිත වායුවකි. එහෙත් ජීව වායුවේ වෙනත් වායු වර්ග මඳ වශයෙන් තිබෙන බැවින් කුණු බිත්තර ගන්ධයෙන් යුක්ත වේ. මෙම වායුවේ ජලයේ ද්‍රාව්‍යතාව ඉතා අඩු ය.
ජීව වායු මිශ‍්‍රණයේ දහනශීලී වායුව මීතේන් ය. මීතේන් පූර්ණ දහනයෙන් විශාල තාපයක් නිකුත් කරයි.
- CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + AHC = KCal
ජීව වායුව පිළිබඳ මූලික පරීක්ෂණ චීන ජාතිකයන් විසින් පවත්වා ඇති බව වාර්තා වේ. 1810 දී ඔවුන් විසින් එය නිර්වායු පැසීමේ ක‍්‍රියාවලියක දී ඇතිවන්නක් බව අනාවරණය කරන ලදි. 1897 දී බොම්බායේ රෝහලක පළමුවරට ජීව වායුව නිපදවා ප‍්‍රයෝජනයට ගෙන ඇත. මෙම වකවානුව තුළ දී එංගලන්තයේ ද ජීව වායුව උත්පාදනය කර රැුස් කරගන්නා උපකරණ සාදා ඇතැයි සැලකේ.
පැසීම සංකීර්ණ ජීව රසායනික ක‍්‍රියාවලියකි. එම ජීව වායුව උත්පාදනය පියවර දෙකකින් සිදු වේ.
- 1 වන පියවර
- - කාබොහයිඩ්‍රේට්, පලතුරු, ප්‍රෝටීන සහ මේද වැනි සංකීර්ණ කාබනික ද්‍රව්‍ය බැක්ටීරියා මගින් බිඳීම සිදු වේ. එවිට ඇසිටික් අම්ලය, ලැක්ටික් අම්ලය, ප්‍රොපනොයික් අම්ලය, බියුටනොයික් අම්ලය, මෙතනෝල්, එතනෝල්, බියුටනෝල් වැනි සරල කාබනික ද්‍රව්‍ය සහ කාබන් ඩයොක්සයිඞ්, නයිටි‍්‍රජන්, හයිඩ‍්‍රජන් සල්ෆයිඞ් වායු සහ වෙනත් ද්‍රව්‍ය ඇති වේ.
- 2 වන පියවර
- - ඉහත පියවරේ දී සෑදෙන සරල කාබනික ද්‍රව්‍ය ක්ෂුද්‍ර ජීවීන්ගේ ක‍්‍රියාකාරීත්වයෙන් මීතේන් සහ කාබන් ඩයොක්සයිඞ් බවට පරිවතර්තනය වේ.
- (C6H10O5)n + nH2O + බැක්ටීරියා - 3n CH4 + 3nCO2 + තාපය
මෙම පියවර දෙක සිදුවීමේ වේගය ඒවායේ සමතුලිතතාව මත රැඳී ඇත. පළමු පියවර වඩා වේගවත් ව සිදුවුවහොත් බහුල ව අම්ල සෑදීම නිසා පැසීමේ මාධ්‍යය ආම්ලික වේ. එවිට දෙවන පියවරේ වේගය අඩු වී ක‍්‍රමයෙන් ක‍්‍රියාවලිය නවතියි.
පැසීම විවිධ නිර්වායු ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් (Anaerobic Micro Organisms) මගින් සිදු වේ. නිර්වායු ක්ෂුද්‍ර ජීවීන්ගේ පැවැත්ම උදෙසා පැසීම වාතය රහිත තත්ත්ව යටතේ සිදු විය යුතු ය. එවිට මීතේන් වායුව උත්පාදනය වේ. එහෙත් මාධ්‍යයේ වාතය පැවතුණ හොත් ඔක්සිජන් වායුව නිසා කාබනික ද්‍රව්‍ය බිඳී කාබන් ඩයොක්සයිඞ් වායුව සෑදෙයි.
පැසීම සිදු කරන ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් උෂ්ණත්වයට ඉතා සංවේදී වේ. ක්ෂණිකව සෙ. 30කට වැඩියෙන් උෂ්ණත්වය වෙනස් වීම ජීව වායු නිෂ්පාදනය කෙරෙහි ප‍්‍රබල බලපෑමක් ඇති කරයි. උෂ්ණත්ව පරතරය සෙ. 100ත් සෙ. 550ත් අතර පැවතීම මීතේන් වායුව වැඩිපුර සෑදීමට වඩාත් යෝග්‍ය වේ.
පැසීම මනාව සිදුවීම පිණිස පැසීම සිදුවන ටැංකිය තුළ ජලය ප‍්‍රමාණවත් ලෙස තිබිය යුතු ය. ද්‍රාවණයේ මුළු බරින් 90%ක් පමණ ජලය තිබීම සහ ද්‍රාවණ මාධ්‍යයේ PH අගය 7.0ත් 8.5ත් අතර පවත්වා ගැනීම ක්ෂුද්‍ර ජීවී වර්ධනයට වඩාත් සුදුසු වේ.
පළමුවෙන් ම ජීව වායු ජනකය තුළට කාබනික ද්‍රව්‍ය සහ ජලය එකතු කර වාතය රහිත තත්ත්ව යටතේ දිරාපත් වීමට සලස්වනු ලැබේ. නමුත් සත්ත්ව අශුචි වැනි ද්‍රව්‍ය හැර වෙනත් කාබනික ද්‍රව්‍ය වායු උත්පාදන ටැංකිය තුළට ඇතුළු කිරීමට ප‍්‍රථම සති 4-6 දක්වා කාලයක් දිරාපත් වීමට සැලැස්විය යුතු ය. ජීව වායු ජනකය තුළට නිර්වායු බැක්ටීරියා විනාශ වන ද්‍රව්‍ය එක් කිරීම නොකළ යුතු ය.
ජීව වායු ජනක නිර්මාණය කිරීමේ ප‍්‍රධාන ක‍්‍රම දෙකකි. එනම් :
- 1. වායු රැස් කරන පාවෙන ජීවවායු ජනක
- 2. වායු රැස් කරන අචල ජීව වායු ජනක
- 1. පාවෙන වායු රැුස් කරන ජීව වායු ජනක
- මෙය ප‍්‍රධාන කොටස් දෙකකින් යුක්ත ය. එනම් පැසීම සිදුවන කොටස සහ වායු ගබඩා කර තබන කොටස වේ. පැසීම සිදු වන කොටස සිලින්ඩරාකාර ළිඳකි. ළිඳ කැපීමෙන් පසු බිත්ති කඩා හැළීම වැළැක්වීම පිණිස ගඩොලින් බැඳීම කරනු ලැබේ.
- වායුව ගබඩා කර තැබීම පිණිස ඒ තුළ ඒකාක්ෂ ලෙස පාවෙන සිලින්ඩරාකාර භාජනයක් තිබේ. එම භාජනයේ විෂ්කම්භය ළිඳේ විෂ්කම්භයට වඩා මඳක් කුඩා වේ. සැහැල්ලූ ලෝහයකින් තැනීමෙන් එම බඳුනට
- ඉහළ පහළ ගමන් කිරීම පහසු වේ. වායුව කාන්දු නොවන පරිදි යකඩයෙන් තැනීම වඩාත් යෝග්‍ය වේ.
- වායු රැස්කරණයෙන් ජීව වායුව පිටතට ගැනීම පිණිස නැමෙන සුලූ නළ භාවිත කෙරේ. ළිඳ තුළ පැසෙන ද්‍රාවණය එම නළයට ඇතුළු නොවන පරිදි නළය වායු රැස්කරණයේ මඳක් ඉහළින් සවි කර ඇත. ජීව වායුව රැස් වීමේ දී ඇති කෙරෙන පීඩනය නිසා සිලින්ඩරය ඉහළට එසැවේ.
රූපය 1
- ජීව වායු ජනකය ක‍්‍රියාත්මක කිරීම ආරම්භයේ දී යකඩ සිලින්ඩරය ඉවත් කර ළිඳ තුළට පැසීමට භාජනය කරන කාබනික ද්‍රව්‍ය සහ ජලය සමාන ප‍්‍රමාණවලින් එකතු කරනු ලැබේ. ඉන්පසු ඊට සිලින්ඩරය සවිකර ජීව වායුව පිටතට ගන්නා නළය වසා දින 3 සිට 10 දක්වා කාලයක් තබයි. එම කාලය තුළ දී වායුව නිපදවීම නිසා සිලින්ඩරය ඉහළට එසැවේ.
- 2. වායු රැස් කරන අචල ජීව වායු ජනක
- මෙම වායු ජනකයෙහි පැසීම සිදු වන ළිඳ සහ වායු රැස්කරණය යාවී ඇත. ජනකය තැනීම පහසු යත සරල ය. මෙවැනි ජීව වායු ජනක ඍජුකෝණාස‍්‍රාකාර, ගෝලාකාර හෝ අණ්ඩාකාර ලෙස සෑදිය හැකි ය.
- ජනකයේ මැද සහ පතුල ආශ‍්‍රිත කොටස්වල පැසීම සිදු වේ. ද්‍රව මට්ටමට ඉහළින් වායුව ගබඩා කරන කොටස ආවරණය වී ඇත. සෑදෙන ජීව වායුව ඉහළ නැගී වායු රැස්කරණ කොටසේ එක් රැුස් වේ. ළිඳ සහ වායු රැස්කරණය වායුරෝධක සහ ජලරෝධක විය යුතු ය.
රූපය 1
ජීව වායු ජනක දෙවර්ගයේ ම එක් පැත්තක අමුද්‍රව්‍ය ඇතුළු කිරීමට කුටීරයක් තිබේ. එය බිම් මට්ටමට මඳක් ඉහළින් සහ පහසුවෙන් අමුද්‍රව්‍ය ඇතුළු කළ හැකි වන පරිදි සිරස්ව හෝ මඳක් ඇලවන ලෙස සාදයි. ඊට ඇතුළු කරන ද්‍රව්‍ය පහසුවෙන් පතුලට එකතු වන අයුරින් එහි යට කෙළවර පැසීම සිදු වන ළිඳ තුළ දී විවෘත ව තිබේ.
ජීව වායු ජනකය අනික් පැත්තේ පැසීම අවසානයේ ඉතිරිවන ද්‍රව්‍ය ඉවතට ගැනීම සඳහා කුටීරයක් ඇත. ඉන් පැසීමට භාජනය නොවූ ද්‍රව්‍ය ඉවතට පැමිණීම වැළැක්වීම පිණිස පැසීම සිදුවන ළිඳට මඳක් දුරින් සෑදිය යුතු ය. අපද්‍රව්‍ය ඉවත් කරන කුටීරය, ඇතුළු කරන කුටීරයට වඩා පහළින් තිබෙන පරිදි සාදනු ලැබේ. වායු කුටීරය තුළ වායු පීඩනය වැඩි වන විට එම කුටීර දෙකේ ම ද්‍රව මට්ටම ඉහළ නගී. එවිට ජීරණය වූ ද්‍රව්‍ය වඩා පහළින් පිහිටි පිටාර කුටීරයෙන් පිට වේ.
ගෝලාකාර ජීව වායු ජනක වඩාත් වාසි දායක වේ. කුඩා ප‍්‍රදේශයක දී වැඩි අභ්‍යන්තර පරිමාවක් එවන් වායු ජනකයකින් ලබා ගත හැකි ය. අඩු නිෂ්පාදන පිරිවැයකින් ගොඩ නැගීමට හැකි මෙම ජනකයේ වායුව ගබඩා කරන කුටීරයෙන් වායුව ඉවතට කාන්දු නොවන අයුරින් සාදයි.
ජීව වායු ජනක ගොඩනැගීමේ දී එය සාදන භූමිය පිළිිබඳව ද සැලකිලිමත් විය යුතු ය. භූගත ජල මට්ටම ඉතා අඩු තද පසක් ඇත. භූමියක් ඊට තෝරා ගැනීම සුදුසු වේ. ගස් මුල්වලින් ළිඳේ බිත්ති පිපිරීමට ඉඩ තිබෙන නිසා ජීව වායු ජනකය අසල විශාල ගස් නොමැති විය යුතු ය.
ජීව වායු ජනකය දිගට ම හොඳින් ක‍්‍රියා කරවීම සඳහා වරින්වර ඊට අමුද්‍රව්‍ය ඇතුළු කිරීමත් ජීරණය වූ ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමත් කරනු ලැබේ.
ජීව වායුව ඉන්ධනයක් ලෙස ආහාර පිසීම සහ රාත‍්‍රී කාලයේ නිවෙස් ආලෝකකරණය පිණිස භාවිත කෙරේ. එමගින් අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් ක‍්‍රියා කරවීමෙන් යාන්ත‍්‍රික බලය ජනනය කළ හැකි ය. ජීව වායු ඝනමීටරයක් දැල්වීමේ දී වැය වන ශක්තිය දළ වශයෙන් පෙට‍්‍රල් කිග‍්‍රෑ. 0.6ක් දැල්වීමේ දී වැය වන ශක්තියට සමාන ය. එය වොට් 60ක විදුලි බුබුළක් පැය 6ක් පමණ දැල්වීමේ දී වැය වන ශක්තියටත් අශ්වබල එකක අභ්‍යන්තර දහන එන්ජිමක් පැය දෙකක් ක‍්‍රියා කරවීමට අවශ්‍ය ශක්තියටත් සමාන වේ.
ජීව වායු ජනක මගින් පරිසරයේ පිරිසිදුකම රැුක ගැනීමට මහත් රුකුලක් ලැබේ. කැලිකසළ ජීරණය වූ පසු ඉවත් වන දියරයේ බැක්ටීරියා අඩු වීම නිසා මැසි මදුරුවන් බෝවීම ද අඩු වේ. ජීව වායුව ලබා ගත් පසු ටැංකියෙන් ඉවත් කෙරෙන ජීරණය වූ ඓන්ද්‍රිය ද්‍රව්‍ය කෘෂි කර්මාන්තයේ දී කොම්පෝස්ට් පොහොර ලෙස භාවිතයට ගැනේ.
ඩබ්ලිව්. එම්. ඩබ්ලිව්. වලිසිංහ
