Artificial Photosynthesis: कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण खेती में ला सकता है क्रांति, देश में हो रही रिसर्च

खेती और ऊर्जा का गहरा रिश्ता है—किसानों को सिंचाई, ट्रैक्टर और भंडारण सुविधाओं के लिए ईंधन की जरूरत होती है। लेकिन ईंधन की बढ़ती कीमतें और कार्बन उत्सर्जन को लेकर बढ़ती चिंताओं के कारण अब साफ और सस्ती ऊर्जा के विकल्प जरूरी हो गए हैं। कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण (Artificial Photosynthesis) एक नई तकनीक है, जो पौधों की तरह सूर्य की रोशनी से ऊर्जा बनाकर खेती के लिए बड़ा बदलाव ला सकती है।  

अगर इसे बड़े स्तर पर लागू किया जाए, तो किसान खुद अपना ईंधन बना सकते हैं, जीवाश्म ईंधन (फॉसिल फ्यूल) पर निर्भरता कम कर सकते हैं और यहां तक कि खेती से निकलने वाले CO₂ को भी पकड़ सकते हैं।  

लेकिन क्या यह तकनीक सच में खेती के लिए व्यावहारिक ऊर्जा स्रोत बन सकती है? वैज्ञानिक तेजी से इसमें प्रगति कर रहे हैं, लेकिन लागत, कार्यक्षमता और बड़े पैमाने पर इसे अपनाने जैसी चुनौतियां बनी हुई हैं। आइए जानते हैं कि इस तकनीक पर अब तक क्या शोध हुआ है, इसके फायदे क्या हैं, और इसे खेतों तक पहुंचाने में कौन-कौन सी मुश्किलें आ सकती हैं। 

कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण: कृषि में स्वच्छ ऊर्जा के लिए नई क्रांति  

भारत, जिसकी विशाल कृषि भूमि और बढ़ती ऊर्जा जरूरतें हैं, एक महत्वपूर्ण मोड़ पर खड़ा है। किसान बढ़ती डीजल और बिजली की कीमतों, अनिश्चित मौसम और अत्यधिक रसायनों के कारण मिट्टी की गिरती गुणवत्ता से जूझ रहे हैं। वहीं, देश का लक्ष्य कार्बन उत्सर्जन कम करना और जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता घटाना है। कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण, जो प्रकृति की नकल कर स्वच्छ ईंधन बनाता है, इस समस्या का क्रांतिकारी समाधान हो सकता है।  

कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण क्या है?  

परंपरागत सोलर पैनलों के विपरीत, जो सिर्फ बिजली उत्पन्न करते हैं, कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण एक कदम आगे बढ़कर काम करता है। यह सूर्य की रोशनी, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) का उपयोग करके सीधे हाइड्रोजन, मीथेनॉल या अन्य हाइड्रोकार्बन जैसे ईंधन बनाता है। यह उसी प्रक्रिया की नकल करता है जिससे पौधे सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में बदलते हैं, लेकिन इसे इंसानों के उपयोग के लिए अधिक प्रभावी बनाया गया है—बिना किसी मध्यवर्ती तत्व जैसे बायोमास की जरूरत के।  

भारतीय कृषि में इसका क्या लाभ होगा?  

– स्वयं-निर्भर खेत: किसान खुद का ईंधन बना सकेंगे, जिससे उनके ट्रैक्टर, सिंचाई पंप और भंडारण सुविधाएं चल सकेंगी।  

– कम कार्बन उत्सर्जन: कृषि गतिविधियों से निकलने वाले CO₂ को पकड़कर इसे ऊर्जा में बदला जा सकता है, जिससे यह जलवायु परिवर्तन में योगदान देने के बजाय उपयोगी बनेगा।

– जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता घटेगी: महंगे डीजल और आयातित तेल पर निर्भरता कम होगी, जिससे खेती की लागत में कमी आएगी।

कैसे कृत्रिम प्रकाश–संश्लेषण भारतीय कृषि में मदद कर सकता है?

1. हाइड्रोजन से चलने वाली कृषि मशीनरी  

अधिकतर भारतीय किसान डीजल से चलने वाले उपकरणों पर निर्भर हैं, जिससे ईंधन की कीमतों में उतार-चढ़ाव का असर उन पर पड़ता है। कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण के जरिए उत्पन्न हाइड्रोजन एक स्वच्छ विकल्प हो सकता है, जो ट्रैक्टर, हार्वेस्टर और पानी के पंप बिना प्रदूषण के चला सकता है। भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc) और IIT जैसे कई भारतीय शोध संस्थान हाइड्रोजन ईंधन तकनीक पर काम कर रहे हैं, जो कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण के विकास से जोड़ा जा सकता है।  

2. CO₂ पुनर्चक्रण से सतत ऊर्जा उत्पादन  

भारतीय कृषि क्षेत्र पशुपालन, धान के खेतों और बायोमास जलाने से बड़ी मात्रा में कार्बन उत्सर्जन करता है। कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण इस CO₂ को पकड़कर ईंधन में बदल सकता है, जिससे पर्यावरणीय नुकसान कम होगा और ऊर्जा भी उत्पन्न होगी। यह भारत के 2070 तक नेट-ज़ीरो उत्सर्जन लक्ष्य के अनुरूप होगा।  

3. कोल्ड स्टोरेज और सिंचाई के लिए स्वच्छ ऊर्जा  

भारतीय किसानों, विशेष रूप से ग्रामीण क्षेत्रों में, कोल्ड स्टोरेज और सिंचाई के लिए सस्ती और भरोसेमंद बिजली की समस्या रहती है। कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण विकेन्द्रीकृत, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत प्रदान कर सकता है, जिससे कृषि कार्यों के लिए निर्बाध बिजली आपूर्ति सुनिश्चित होगी।  

4. कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण से जैविक उर्वरक  

कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता जैविक उर्वरकों का उत्पादन है। हार्वर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने ऐसी बैक्टीरिया विकसित की हैं जो सूर्य के प्रकाश और CO₂ का उपयोग कर एसीटेट (acetate) बनाती हैं, जो प्राकृतिक रूप से मिट्टी को उपजाऊ बना सकता है। यदि भारत में इसे लागू किया जाए, तो यह महंगे और पर्यावरण को नुकसान पहुंचाने वाले रासायनिक उर्वरकों पर निर्भरता कम कर सकता है।  

5. विकेन्द्रीकृत ग्रामीण ऊर्जा ग्रिड  

भारत के कई गांवों में, विशेष रूप से कृषि क्षेत्रों में, अब भी बिजली की कमी है। कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण से विकेन्द्रीकृत माइक्रोग्रिड बनाए जा सकते हैं, जो सूर्य के प्रकाश और CO₂ से ईंधन उत्पन्न कर सकते हैं। इससे ग्रामीण घरों, सिंचाई प्रणालियों और कृषि प्रसंस्करण इकाइयों को निरंतर ऊर्जा मिल सकेगी। यह महंगी ग्रिड बिजली और डीजल जेनरेटर पर निर्भरता कम करेगा, जिससे किसानों को ऊर्जा सुरक्षा मिलेगी।  

6. सतत ग्रीनहाउस खेती  

कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण ग्रीनहाउस जैसी नियंत्रित कृषि के लिए ऑन-साइट ऊर्जा स्रोत प्रदान कर सकता है। हाइड्रोजन या सिंथेटिक ईंधन उत्पन्न करके, किसान तापमान, प्रकाश और सिंचाई को अधिक कुशलता से नियंत्रित कर सकते हैं। यह विशेष रूप से हिमाचल प्रदेश और उत्तराखंड जैसे राज्यों में फायदेमंद होगा, जहां ग्रीनहाउस खेती ऑफ-सीजन सब्जियां और फूल उगाने के लिए महत्वपूर्ण है।  

7. फसल कटाई के बाद प्रसंस्करण और मूल्य संवर्धन  

कई छोटे किसान अपने उत्पादों का प्रसंस्करण नहीं कर पाते, क्योंकि मिलिंग, सुखाने और पैकेजिंग जैसी ऊर्जा-गहन प्रक्रियाएं महंगी होती हैं। कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण छोटे कृषि प्रसंस्करण इकाइयों को ऊर्जा प्रदान कर सकता है, जिससे किसान अपनी फसलों का मूल्य बढ़ाकर उन्हें बेच सकें। इससे किसानों की आय बढ़ेगी और भारत की कृषि आपूर्ति श्रृंखला में होने वाले फसल कटाई के बाद के नुकसान कम किए जा सकेंगे। 

कृत्रिम प्रकाश–संश्लेषण पर भारतीय अनुसंधान पहल 

भारत के कई शोध संस्थान और विश्वविद्यालय कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण को एक संभावित ऊर्जा समाधान के रूप में खोज रहे हैं। कुछ प्रमुख परियोजनाएँ इस प्रकार हैं:  

1. जवाहरलाल नेहरू सेंटर फॉर एडवांस्ड साइंटिफिक रिसर्च (JNCASR), बेंगलुरु  

JNCASR फोटो-इलेक्ट्रोकेमिकल (PEC) जल-विभाजन विधियों पर शोध कर रहा है, जिससे सूर्य के प्रकाश की सहायता से हाइड्रोजन उत्पन्न किया जा सके। उनका काम सस्ते उत्प्रेरकों (कैटलिस्ट्स) को विकसित करने पर केंद्रित है, जो महंगे प्लैटिनम जैसे धातुओं के बजाय लोहे और निकल जैसी प्रचुर मात्रा में उपलब्ध सामग्रियों का उपयोग करें।  

2. भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc), बेंगलुरु  

IISc कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण को मौजूदा सौर ऊर्जा समाधानों के साथ जोड़कर स्थायी हाइड्रोजन उत्पादन तकनीक विकसित कर रहा है। उनका अनुसंधान इसकी दक्षता को बढ़ाने और इसे ग्रामीण भारत में बड़े पैमाने पर लागू करने योग्य बनाने पर केंद्रित है।  

3. वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान परिषद (CSIR) और राष्ट्रीय रासायनिक प्रयोगशाला (NCL), पुणे  

CSIR-NCL कार्बन डाइऑक्साइड रूपांतरण तकनीकों पर शोध कर रहा है, जो कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण का उपयोग कर उपयोगी रसायन और ईंधन उत्पन्न कर सकती हैं। यह शोध कृषि से उत्पन्न उत्सर्जन को सतत ऊर्जा स्रोतों में बदलने में सहायक हो सकता है।  

4. आईआईटी बॉम्बे और आईआईटी मद्रास सहयोग  

ये संस्थान कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण को हाइड्रोजन भंडारण समाधानों के साथ जोड़ने पर काम कर रहे हैं। हाइड्रोजन भंडारण एक प्रमुख चुनौती है, इसलिए उनका शोध सुरक्षित और कम लागत वाले हाइड्रोजन प्रबंधन के तरीकों को विकसित करने पर केंद्रित है, विशेष रूप से कृषि उपयोग के लिए।  

5. भारतीय विज्ञान शिक्षा और अनुसंधान संस्थान (IISER) तिरुवनंतपुरम और आईआईटी इंदौर सहयोग  

IISER तिरुवनंतपुरम और IIT इंदौर के शोधकर्ताओं ने एक नवीन कृत्रिम प्रकाश-संग्रहण प्रणाली विकसित की है, जो प्राकृतिक प्रकाश-संश्लेषण की नकल करके सौर ऊर्जा को कुशलता से कैप्चर करती है। यह प्रणाली उन चुनौतियों को दूर करती है जो आमतौर पर प्रकाश-अवशोषण में अणुओं के अत्यधिक संकेंद्रण के कारण उत्पन्न होती हैं।  

6. टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च (TIFR), मुंबई  

TIFR में डॉ. विवेक पोलशेट्टीवार की टीम नैनो-कैटालिसिस पर अग्रणी शोध कर रही है। उनका काम कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण के लिए प्रभावी और टिकाऊ उत्प्रेरक विकसित करने पर केंद्रित है। वे डेंड्रिटिक फाइबर्स नैनोसिलिका उत्प्रेरकों का विकास कर रहे हैं, जो कार्बन डाइऑक्साइड को ईंधन और मूल्यवान रसायनों में परिवर्तित कर सकते हैं।  

7. मदुरै कामराज विश्वविद्यालय (MKU), तमिलनाडु  

MKU में प्रोफेसर रामासामी रामराज फोटो-इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री और फोटो-इलेक्ट्रोकैटालिसिस में अपने व्यापक शोध के लिए जाने जाते हैं। उनके शोध का लक्ष्य रासायनिक रूप से संशोधित इलेक्ट्रोड और कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण तकनीकों की मदद से सौर ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता बढ़ाना है।  

8. CSIR-भारतीय रासायनिक प्रौद्योगिकी संस्थान (CSIR-IICT), हैदराबाद  

CSIR-IICT के डॉ. एस. वेंकट मोहन पर्यावरण जैव प्रौद्योगिकी में शोध कर रहे हैं, जिसमें जैव-ऊर्जा और जैव-इंजीनियरिंग शामिल हैं। उनका अनुसंधान कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण के माध्यम से आत्मनिर्भर प्रणालियों को विकसित करने पर केंद्रित है, जिससे कम कार्बन ऊर्जा और रसायन उत्पन्न किए जा सकें।

 भारतीय कृषि में कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण के संभावित पायलट प्रोजेक्ट 

वास्तविक परिस्थितियों में कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण का परीक्षण करने के लिए, भारत में विभिन्न कृषि क्षेत्रों में पायलट प्रोजेक्ट शुरू किए जा सकते हैं। कुछ विचार इस प्रकार हैं:  

 1. राजस्थान और गुजरात में सौर-हाइड्रोजन खेती  

इन राज्यों में सौर ऊर्जा की प्रचुरता है, जिससे यहां कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण पैनलों का उपयोग करके हाइड्रोजन ईंधन तैयार किया जा सकता है। यह ईंधन ट्रैक्टर और सिंचाई पंपों के लिए उपयोगी हो सकता है। यदि यह सफल होता है, तो अन्य राज्यों में इसे अपनाया जा सकता है।  

 2. पंजाब और हरियाणा में शीतगृहों के लिए कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण  

फसल कटाई के बाद उचित कोल्ड स्टोरेज न होने के कारण भारत में भारी नुकसान होता है। कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण से ऊर्जा उत्पन्न कर कोल्ड स्टोरेज को चलाया जा सकता है, जिससे खाद्य अपव्यय कम होगा और किसानों की आय बढ़ सकती है।  

 3. डेयरी और पशुपालन फार्मों में CO₂ से ईंधन उत्पादन  

महाराष्ट्र और उत्तर प्रदेश जैसे राज्यों में बड़े पैमाने पर डेयरी फार्मिंग होती है, जिससे काफी मात्रा में CO₂ उत्सर्जित होता है। कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण इकाइयों की मदद से इस CO₂ को उपयोगी ईंधन में बदला जा सकता है, जिससे डेयरी व्यवसाय अधिक टिकाऊ बनेगा।  

 4. दक्षिण भारत में स्मार्ट गांव ऊर्जा केंद्र  

तमिलनाडु और कर्नाटक में पायलट प्रोजेक्ट के रूप में कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण को ग्रामीण विद्युतीकरण कार्यक्रमों से जोड़ा जा सकता है। छोटे कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण संयंत्रों से सिंचाई, लाइटिंग और कृषि मशीनरी को चलाने के लिए ऊर्जा मिल सकती है।  

सरकारी सहायता और नीति ढांचा 

भारतीय सरकार पहले से ही नवीकरणीय ऊर्जा और ग्रीन हाइड्रोजन पर निवेश कर रही है। कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण को बढ़ावा देने के लिए कुछ संभावित नीतियां इस प्रकार हो सकती हैं:  

– राष्ट्रीय हाइड्रोजन मिशन में शामिल करना: भारत 2030 तक 5 मिलियन मीट्रिक टन ग्रीन हाइड्रोजन उत्पादन का लक्ष्य लेकर चल रहा है। कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण को इस मिशन का हिस्सा बनाया जा सकता है।  

– स्वच्छ ईंधन को अपनाने के लिए सब्सिडी और प्रोत्साहन: किसानों को कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण प्रणाली स्थापित करने के लिए वित्तीय सहायता दी जा सकती है।  

– सार्वजनिक-निजी भागीदारी: भारतीय स्टार्टअप्स को वैश्विक विशेषज्ञों और अनुसंधान संस्थानों के साथ मिलकर इस तकनीक को विकसित करने के लिए प्रेरित किया जा सकता है।  

पीएम-कुसुम योजना के साथ एकीकरण: प्रधानमंत्री किसान ऊर्जा सुरक्षा एवं उत्थान महाभियान (PM-KUSUM) पहले से ही किसानों को सौर ऊर्जा उपलब्ध कराने पर केंद्रित है। इस योजना के तहत कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषण को भी जोड़ा जा सकता है।

चुनौतियां और भारतीय संदर्भ 

हालांकि कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण (Artificial Photosynthesis) बहुत संभावनाएँ रखता है, लेकिन इसके व्यापक रूप से अपनाने से पहले भारत में कई चुनौतियों को हल करना ज़रूरी है:  

– उच्च प्रारंभिक लागत: यह तकनीक अभी महंगी है, और खासतौर पर छोटे भारतीय किसान सस्ती तकनीकों की तलाश में हैं। सरकार की सब्सिडी और अनुसंधान अनुदान (Research Grants) अहम होंगे।  

– विस्तार की समस्या: कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण को भारत की अलग-अलग कृषि परिस्थितियों में ढालना होगा, चाहे वो पानी की कमी वाले क्षेत्र हों या उच्च उत्पादकता वाले हरित क्षेत्र।  

– पानी की आवश्यकता: कुछ कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण प्रक्रियाओं के लिए काफी पानी चाहिए। भारत में पहले से ही पानी की कमी एक बड़ी समस्या है, इसलिए जल-कुशल तकनीकों का विकास ज़रूरी होगा।  

– बुनियादी ढांचा और भंडारण: हाइड्रोजन और सिंथेटिक ईंधनों (Synthetic Fuels) को सुरक्षित रखने और वितरित करने के लिए उचित भंडारण और वितरण प्रणाली चाहिए। भारत को इन ईंधनों की सुरक्षित हैंडलिंग और ट्रांसपोर्ट के लिए बुनियादी ढांचे में निवेश करना होगा।  

– छोटे खेत: पश्चिमी देशों के बड़े औद्योगिक खेतों की तुलना में भारत में अधिकांश खेत छोटे और बिखरे हुए हैं, जिससे बड़े पैमाने पर कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण प्रणाली लगाना मुश्किल हो सकता है।  

– जल संकट: कुछ कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण विधियाँ पानी पर निर्भर हैं, जो राजस्थान जैसे राज्यों में एक बड़ी बाधा हो सकती है। इसके लिए कुशल जल-प्रबंधन तकनीकों का विकास आवश्यक होगा।  

– जागरूकता और प्रशिक्षण: किसानों को इस तकनीक का उपयोग और रखरखाव सीखने के लिए प्रशिक्षण (Training) की आवश्यकता होगी। सरकार समर्थित प्रशिक्षण कार्यक्रम (Training Programs) इसे अपनाने में मदद कर सकते हैं।  

कृत्रिम प्रकाश–संश्लेषण को बढ़ावा देने में भारत की भूमिका  

भारत पहले ही नवीकरणीय ऊर्जा (Renewable Energy) में बड़ी प्रगति कर चुका है, जैसे कि सौर ऊर्जा (Solar Energy) और पवन ऊर्जा (Wind Energy) के बड़े प्रोजेक्ट्स। कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण इन प्रयासों को और मजबूत कर सकता है, खासकर ग्रामीण और कृषि क्षेत्रों में। इसे अपनाने की प्रक्रिया को तेज़ करने के लिए कुछ प्रमुख कदम उठाए जा सकते हैं:  

– सार्वजनिक-निजी भागीदारी (PPP मॉडल): सरकार, कृषि विश्वविद्यालयों और टेक स्टार्टअप्स के बीच सहयोग से नवाचार और लागत में कमी आ सकती है।  

– ग्रामीण भारत में पायलट प्रोजेक्ट्स: खेतों में कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण आधारित माइक्रोग्रिड (Microgrids) बनाकर इस तकनीक की व्यवहारिकता को परखा जा सकता है।  

– नीति समर्थन और प्रोत्साहन: सौर ऊर्जा जैसी योजनाओं के तहत किसानों को कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण अपनाने के लिए प्रोत्साहन (Incentives) दिए जा सकते हैं।  

– राष्ट्रीय हाइड्रोजन मिशन में एकीकरण: भारत ने पहले ही नेशनल हाइड्रोजन मिशन (National Hydrogen Mission) लॉन्च किया है। कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण इस पहल में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।  

कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण भारतीय कृषि को स्वच्छ, स्थानीय रूप से उत्पादित ऊर्जा देकर और CO₂ उत्सर्जन घटाकर पूरी तरह से बदल सकता है। हालाँकि अभी चुनौतियाँ हैं, लेकिन भारत की नवीकरणीय ऊर्जा अनुसंधान में विशेषज्ञता और सतत विकास पर फोकस इसे इस क्षेत्र में अग्रणी बना सकता है। सही निवेश, नीतियों और पायलट प्रोजेक्ट्स के साथ, कृत्रिम प्रकाश-संश्लेषण जल्द ही भारतीय किसानों के लिए व्यावहारिक ऊर्जा समाधान बन सकता है, जिससे भारत का भविष्य हरित और आत्मनिर्भर होगा। 

सम्पर्क सूत्र: किसान साथी यदि खेती-किसानी से जुड़ी जानकारी या अनुभव हमारे साथ साझा करना चाहें तो हमें फ़ोन नम्बर 9599273766 पर कॉल करके या [email protected] पर ईमेल लिखकर या फिर अपनी बात को रिकॉर्ड करके हमें भेज सकते हैं। किसान ऑफ़ इंडिया के ज़रिये हम आपकी बात लोगों तक पहुँचाएँगे, क्योंकि हम मानते हैं कि किसान उन्नत तो देश ख़ुशहाल।

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