जैव-आधारित रसायन क्यों ध्यान आकर्षित कर रहे हैं?

हाल ही में, कई उद्योग सहयोगी जैव-आधारित रसायनों पर चर्चा कर रहे हैं, उन्हें रासायनिक उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण भविष्य की दिशा के रूप में देखते हुए। जैव-आधारित रसायन क्यों ध्यान आकर्षित कर रहे हैं? जैव-आधारित रसायनों के मुख्य भविष्य के अनुप्रयोग क्या हैं?

"बायो-आधारित सामग्रियों की शब्दावली, परिभाषाएँ और पहचान GB/T 39514-2020" के अनुसार, बायो-आधारित रसायन बायोमास का उपयोग करके कच्चे माल के रूप में या जैविक निर्माण के माध्यम से उत्पादित रसायनों को संदर्भित करते हैं। इनमें बायोमास से या बायोसिंथेसिस, बायोप्रोसेसिंग और बायोरिफाइनिंग के माध्यम से उत्पादित बायो-अल्कोहल, कार्बनिक अम्ल, एल्केन और एल्केन शामिल हैं, साथ ही चीनी इंजीनियरिंग उत्पाद भी शामिल हैं। इनमें बायो-आधारित पॉलिमर, बायो-आधारित प्लास्टिक, बायो-आधारित रासायनिक फाइबर, बायो-आधारित रबर, बायो-आधारित कोटिंग्स, बायो-आधारित सामग्री योजक, बायो-आधारित कंपोजिट और विभिन्न बायो-आधारित सामग्रियों से बने उत्पाद भी शामिल हैं।

जैव-आधारित रसायन अनिवार्य रूप से जैविक किण्वन प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित रसायन होते हैं। वे वाणिज्यिक रसायन हो सकते हैं जैसे कि बायो-इथेनॉल, बायो-डीजल और बायो-हाइड्रोजन, या सुगंध और दैनिक देखभाल उत्पादों जैसे क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले विशेष रसायन, जैसे कि बायो-सुगंध, बायो-एमिनो एसिड और बायो-विटामिन। वे बुनियादी रासायनिक उत्पादन के लिए आवश्यक कच्चे माल के रूप में भी काम कर सकते हैं, जैसे कि एथिलीन के लिए बायो-इथेनॉल और पीटीटी फाइबर के लिए बायो-पीडीओ, और जैव-आधारित बहुलक उत्पाद, जो रासायनिक उद्योग में महत्वपूर्ण बुनियादी उत्पाद हैं।

जैव-आधारित रसायन पारंपरिक रासायनिक उत्पादन प्रक्रियाओं से भिन्न होते हैं क्योंकि वे कच्चे माल के रूप में पारंपरिक जैव-सामग्री का उपयोग करके उत्पादित किए जाते हैं। कार्बन चक्रण, स्वच्छ ऊर्जा उपयोग और बाजार प्रतिस्पर्धा में उनके पास कुछ प्रतिस्पर्धी लाभ हैं। जैव-आधारित रासायनिक उत्पादन प्रौद्योगिकी में प्रगति, विशेष रूप से कुछ पेटेंट की समाप्ति के बाद व्यापक अनुप्रयोग, और कार्बन पीक के निकट आने से जैव-आधारित रसायनों पर उद्योग का ध्यान काफी बढ़ गया है।

राष्ट्रीय मानकों के आधार पर, जैव-आधारित रसायनों को सामग्री विशेषताओं और अनुप्रयोग परिदृश्यों के आधार पर जैव-आधारित रसायनों, जैव-आधारित पॉलिमर, जैव-आधारित सामग्री योजक, जैव-आधारित रासायनिक फाइबर, जैव-आधारित कंपोजिट, जैव-आधारित रबर, जैव-आधारित कोटिंग्स और अन्य जैव-आधारित रसायनों में वर्गीकृत किया जा सकता है। द्वितीयक वर्गीकरण और अधिक प्रकारों को अलग कर सकते हैं।

चूँकि जैव-आधारित रासायनिक उत्पाद बहुत हैं, इसलिए बुनियादी रसायनों का उत्पादन और निर्माण जैव-आधारित के रूप में किया जा सकता है, और वर्गीकरण के स्तर पर कोई स्पष्ट वर्गीकरण अवधारणा नहीं है। इसलिए, कई उद्योगों के अपने वर्गीकरण मानक हैं। हालाँकि, वर्गीकरण की परवाह किए बिना, जैव-आधारित रसायन पारंपरिक रसायनों के समान कार्य और गुण प्राप्त कर सकते हैं, यहाँ तक कि कुछ क्षेत्रों में बेहतर विशेषताएँ भी दिखा सकते हैं।

औद्योगिक श्रृंखला के अनुसार, जैव-आधारित रसायनों को निम्नलिखित प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: बायोमास (कच्चा माल) - मध्यवर्ती उत्पाद (संक्रमणकालीन उत्पाद) - जैव-आधारित रसायन (मुख्य उत्पाद) - उत्पाद (अंतिम अनुप्रयोग)। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले बायोमास कच्चे माल में स्टार्च, सेल्यूलोज, लिग्निन, पौधे और प्रोटीन आदि शामिल हैं। अपूर्ण आँकड़ों के अनुसार, चीन में 40 से अधिक प्रकार के जैव-आधारित रसायनों ने औद्योगिक उत्पादन हासिल किया है, जिनमें से कुछ उत्पादों का बड़े पैमाने पर उत्पादन 100,000 टन से अधिक है।

वर्तमान में, चीनी बाजार में जैव-आधारित रसायन प्रारंभिक स्तर पर पहुंच गए हैं, उत्पादों की विविधता लगातार बढ़ रही है और उत्पादन पैमाने का विस्तार हो रहा है।

जैव-आधारित रसायन कई कारणों से ध्यान आकर्षित करते हैं: कच्चे माल की स्थिरता और नवीकरणीयता, वर्तमान पर्यावरण नीतियों के साथ संरेखण, बाजार में खपत में तीव्र वृद्धि, व्यापक अनुप्रयोग और महत्वपूर्ण सामाजिक निहितार्थ।

सबसे पहले, जैविक रूपांतरण विधियों का उपयोग करके हरित नवीकरणीय संसाधनों से जैव-आधारित रसायन तैयार किए जाते हैं। पत्ते, पुआल, अनाज, सब्जियाँ और अन्य पौधे और जानवर जैसे पदार्थ जैव-आधारित रसायनों के लिए बुनियादी कच्चे माल के रूप में काम कर सकते हैं। घटते वैश्विक पेट्रोकेमिकल संसाधनों के संदर्भ में, इन कच्चे माल की स्थिरता और नवीकरणीयता जैव-आधारित रसायनों को एक महत्वपूर्ण लाभ देती है। कई संसाधन-विहीन शहर शहरी संसाधनों के नुकसान से बचने और क्षेत्रीय संसाधन पुनर्चक्रण को प्राप्त करने के लिए सक्रिय रूप से जैव-आधारित रसायन विकसित कर रहे हैं। हालाँकि, जैव-आधारित रसायनों के साथ वर्तमान मुख्य मुद्दा उच्च लागत है, विशेष रूप से कार्बन स्रोतों की लागत, और खाद्य संसाधनों के लिए प्रतिस्पर्धा है। इन मुद्दों को कच्चे माल या प्रौद्योगिकी में सफलताओं के माध्यम से संबोधित करने की आवश्यकता है।

दूसरा, जैव-आधारित रसायन, तेल, कोयला और प्राकृतिक गैस जैसे गैर-नवीकरणीय जीवाश्म संसाधनों पर मुख्य रूप से निर्भर पारंपरिक रसायनों की तुलना में पर्यावरण के अनुकूल हैं। जैव-आधारित रासायनिक उत्पादन प्रक्रियाएँ पर्यावरण के लिए अधिक अनुकूल हैं, कम प्रदूषण पैदा करती हैं, और ऐसे उप-उत्पाद उत्पन्न करती हैं जिन्हें फ़ीड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और लगभग कोई अपशिष्ट उत्पादन नहीं होता है। यह तेजी से सख्त होते पर्यावरण संरक्षण कानूनों और विनियमों के अनुरूप है, दोहरे कार्बन नीति आवश्यकताओं को पूरा करता है, और सतत सामाजिक विकास को दर्शाता है।

तीसरा, जैव-आधारित नई सामग्रियों का उत्पादन पैमाना और खपत बाजार की आपूर्ति तेजी से बढ़ रही है। प्रासंगिक आंकड़ों के अनुसार, 2023 के अंत तक, चीन का जैव-आधारित नई सामग्री उत्पादन 1.9 मिलियन टन से अधिक हो गया था, जो पिछले कुछ वर्षों में लगभग 9% वार्षिक वृद्धि है। 2021 से शुरू होकर, चीन में जैव-आधारित नई सामग्रियों के उत्पादन में तेजी आई है, जिसकी औसत वार्षिक वृद्धि दर 13% से अधिक है। तकनीकी प्रगति और सफलताओं के साथ, चीन में जैव-आधारित नई सामग्रियों के उत्पादन पैमाने में तेजी से वृद्धि जारी रहने की उम्मीद है, जबकि अन्य जीवाश्म-आधारित उत्पादों की समग्र वृद्धि दर घट रही है।

जैव-आधारित रसायनों की मांग में वृद्धि के संबंध में, पिछले नौ वर्षों में खपत में लगातार वृद्धि हुई है, चीन की जैव-आधारित रसायनों की खपत 2023 तक 1.9 मिलियन टन से अधिक हो जाएगी, जो लगभग 12% की औसत वार्षिक दर से बढ़ रही है। चीन में जैव-आधारित रसायनों को दो तरीकों से लागू किया जाता है: जैव-आधारित रसायनों के लिए विशेष अनुप्रयोग, जैसे कि फार्मास्यूटिकल्स और डिग्रेडेबल उपभोक्ता बाजारों में, और पारंपरिक रासायनिक उत्पादों के विकल्प के रूप में, जहां लागत की आवश्यकताएं अधिक नहीं हैं। बड़े पैमाने पर जैव-आधारित रसायनों में सफलता जैव-आधारित रसायन बाजार के लिए सबसे बड़ा लाभ है।

जैव-आधारित रसायनों के उत्पादन मूल्य के संदर्भ में, चीन का उत्पादन मूल्य 2023 तक लगभग 26 बिलियन युआन तक पहुँच गया, जो पिछले नौ वर्षों में लगभग 11% की औसत वार्षिक दर से बढ़ रहा है, जिसमें निर्यात मूल्य भी शामिल है। चीन में जैव-आधारित रसायनों के लिए विशेष अनुप्रयोग बाजार हैं, जहाँ बाजार की कीमतें अपेक्षाकृत स्थिर ऊपर की ओर रुझान दिखाती हैं। हालाँकि, यूरोप और उत्तरी अमेरिका में उपभोक्ता बाजार बड़े हैं, जिससे निर्यात चीनी जैव-आधारित रसायनों के लिए एक महत्वपूर्ण बिक्री दिशा बन गया है।

चीन में जैव-आधारित रसायनों का औसत इकाई मूल्य पिछले नौ वर्षों में धीरे-धीरे बढ़ा है, जो 2023 तक 13,000 युआन प्रति टन तक पहुंच गया है, जिसमें उच्चतम मूल्य 14,000 युआन प्रति टन से अधिक है, जो प्रति वर्ष लगभग 2% की धीमी दर से बढ़ रहा है। अन्य रसायनों की तुलना में, आपूर्ति में वृद्धि, तीव्र प्रतिस्पर्धा और निरंतर मुद्रास्फीति के कारण कई उत्पादों की कीमतें धीरे-धीरे कम हुई हैं, लेकिन जैव-आधारित रसायनों की बाजार कीमतों में वृद्धि जारी रही है, जिससे उद्यम आकर्षित हुए हैं। हालांकि, उच्च कीमतों के "प्रभामंडल" पर भी विचार करने की आवश्यकता है, क्योंकि भविष्य में पेट्रोकेमिकल-आधारित रसायनों के साथ पूरी तरह से प्रतिस्पर्धा करने पर उच्च कीमतें नुकसानदेह हो सकती हैं।

अंत में, जैव-आधारित रसायनों के व्यापक अनुप्रयोग और महत्वपूर्ण सामाजिक निहितार्थ हैं। उनके कई फायदे हैं, जैसे विविध प्रकार, जटिल संरचना, उन्नत तैयारी तकनीक, अद्वितीय प्रदर्शन, कम तैयारी लागत और छोटा उत्पादन चक्र। वे चिकित्सा, कृषि, भोजन, पर्यावरण संरक्षण, ऊर्जा और अन्य क्षेत्रों में आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, चिकित्सा में, जैव-आधारित रसायनों ने एंटीबायोटिक्स और एंटीवायरल दवाओं में महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त किए हैं। पर्यावरण संरक्षण में, थर्मोसेटिंग एपॉक्सी रेजिन जैसी नई पुनर्चक्रण योग्य जैव-आधारित सामग्री पर शोध और विकास किया जा रहा है, जो संभावित रूप से पर्यावरणीय सामग्री क्षेत्र को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है।

जैव-आधारित रसायनों के विकास और अनुप्रयोग से पेट्रोकेमिकल संसाधनों की कमी की समस्या को हल करने, जैविक उद्योग के विकास को बढ़ावा देने और आर्थिक संरचना परिवर्तन और उन्नयन को सुविधाजनक बनाने में मदद मिलती है। उनकी पर्यावरण मित्रता पर्यावरण की गुणवत्ता और जीवन स्तर को बेहतर बनाने में भी मदद करती है।

ये कारक सामूहिक रूप से जैव-आधारित रसायनों पर ध्यान में तीव्र वृद्धि को प्रेरित करते हैं।

राज्य ने जैव-आधारित रसायनों के विकास को प्रोत्साहित करने के लिए प्रारंभ में ही अनेक नीतियां लागू की हैं।

अक्टूबर 2021 में, राज्य परिषद ने "2030 से पहले कार्बन पीकिंग के लिए कार्य योजना" जारी की, जिसका मुख्य लक्ष्य "14वीं पंचवर्षीय योजना" अवधि के दौरान औद्योगिक और ऊर्जा संरचनाओं के अनुकूलन में महत्वपूर्ण प्रगति, हरित और निम्न-कार्बन प्रौद्योगिकी अनुसंधान और अनुप्रयोग में नई प्रगति और हरित उत्पादन और जीवन शैली को व्यापक रूप से अपनाना है। हरित, निम्न-कार्बन और परिपत्र विकास के लिए अनुकूल नीति प्रणाली में और सुधार किया जाएगा। 2025 तक, गैर-जीवाश्म ऊर्जा खपत का अनुपात लगभग 20% तक पहुँच जाएगा। यह नीति जैव-आधारित विकास के लिए पैमाने, समयरेखा और प्रवृत्ति निर्धारित करती है, जैव-आधारित उद्योग के लिए स्पष्ट विकास लक्ष्यों का प्रस्ताव करती है।

दिसंबर 2021 में, उद्योग और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय ने "कच्चे माल उद्योग के विकास के लिए 14वीं पंचवर्षीय योजना" जारी की, जिसमें जैव-आधारित सामग्रियों के लिए संपूर्ण औद्योगिक श्रृंखला तैयारी प्रौद्योगिकी की इंजीनियरिंग को तकनीकी नवाचार के लिए एक प्रमुख दिशा के रूप में उजागर किया गया, प्रमुख अड़चन सामग्री सफलता कार्यों को लागू किया गया, और जैव-आधारित सामग्रियों और जैव-चिकित्सा सामग्रियों पर संयुक्त रूप से अनुसंधान करने के लिए सामग्री उत्पादन और अनुप्रयोग उद्यमों का समर्थन किया गया। यह नीति जैव-आधारित नई सामग्रियों के लिए मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्यों को स्पष्ट करती है और चीन में जैव-आधारित रसायनों के अनुप्रयोग को निर्देशित करती है।

जनवरी 2023 में, उद्योग और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय ने अन्य लोगों के साथ मिलकर "गैर-अनाज जैव-आधारित सामग्रियों के नवाचार और विकास में तेजी लाने के लिए तीन वर्षीय कार्य योजना" जारी की, जिसमें कहा गया कि 2025 तक, गैर-अनाज जैव-आधारित सामग्री उद्योग मजबूत स्वतंत्र नवाचार क्षमताओं, एक निरंतर समृद्ध उत्पाद प्रणाली और एक हरित परिपत्र कम कार्बन प्रणाली के साथ एक नवाचार और विकास पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण करेगा। गैर-अनाज बायोमास कच्चे माल का उपयोग और अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी मूल रूप से परिपक्व होगी, और कुछ गैर-अनाज जैव-आधारित उत्पाद जीवाश्म-आधारित उत्पादों के साथ प्रतिस्पर्धी होंगे, जिसमें उच्च गुणवत्ता वाली, टिकाऊ आपूर्ति और खपत प्रणाली शुरू में स्थापित होगी। यह नीति गैर-अनाज जैव-आधारित रसायनों के अनुप्रयोग की दिशा और लक्ष्यों को स्पष्ट करती है और आगे अनुप्रयोग परिदृश्यों को निर्दिष्ट करती है।

वर्तमान में, जेनोमैटिका, कैथे बायोटेक, मित्सुबिशी केमिकल और ड्यूपॉन्ट जैसी वैश्विक जैव-आधारित दिग्गज कंपनियों के पास कुछ जैव-आधारित रसायनों के पेटेंट हैं जो समाप्त होने वाले हैं या पहले ही समाप्त हो चुके हैं। कई विदेशी विशेषज्ञ और विद्वान विकास के लिए चीन लौट रहे हैं। इससे चीन के जैव-आधारित रसायनों के विकास के लिए प्रचुर संसाधन और तकनीक मिलती है। चीनी नीतियों के समर्थन और प्रोत्साहन से, चीन में जैव-आधारित रसायन उद्योग के बढ़ने की उम्मीद है।