सीएसआईआर-एनसीएल में डीएमई प्रक्रिया प्रौद्योगिकी: उत्प्रेरक विज्ञान से स्वच्छ ईंधन समाधान तक

“अणुओं से लेकर मशीनों तक, सीएसआईआर-एनसीएल डाइमिथाइल ईथर को भारत का अगला स्वच्छ ईंधन बनाने की दिशा में काम कर रहा है। अत्याधुनिक उत्प्रेरक, प्रायोगिक संयंत्र और वास्तविक दुनिया में उपयोग होने वाले बर्नर हर घर तक सतत ऊर्जा को पहुँचा रहे हैं। जानिए कैसे विज्ञान भारत को ऊर्जा के क्षेत्र में आत्मनिर्भरता बना रहा है।”

ऐसे समय में जब भू-राजनीतिक तनाव से लेकर अस्थिर ईंधन बाजारों तक, वैश्विक ऊर्जा प्रणालियों पर लगातार दबाव बढ़ रहा है, स्वच्छ और घरेलू स्तर पर सुरक्षित ऊर्जा विकल्पों की खोज पहले से कहीं अधिक जरूरी हो गई है। भारत के लिए, आयातित जीवाश्म ईंधनों पर निर्भरता कम करना और ऊर्जा सुरक्षा बनाए रखना केवल एक वैज्ञानिक चुनौती नहीं, बल्कि एक राष्ट्रीय प्राथमिकता है।

उभरते विकल्पों में, डाइमिथाइल ईथर (डीएमई) एक संभावित अगली पीढ़ी का स्वच्छ-दहन ईंधन के रूप में उभरा है, जो खाना पकाने के ईंधन और अन्य क्षेत्रों में क्रांति ला सकता है। डीएमई, एक कृत्रिम ईंधन, पारंपरिक विकल्पों की तुलना में कई लाभ प्रदान करता है। यह अधिक स्वच्छ रूप से जलता है, जिससे कालिख, नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx), सल्फर ऑक्साइड (SOx) और कण पदार्थ का उत्सर्जन न्यूनतम होता है। इसके अलावा, डीएमई की ऊष्मीय दक्षता पारंपरिक ईंधनों के तुलनीय है, जिससे यह एक व्यवहार्य विकल्प बनता है। स्वच्छ दहन, सल्फर-मुक्त प्रकृति और मौजूदा LPG अवसंरचना के साथ अनुकूलता के कारण, डीएमई पर्यावरणीय और व्यावहारिक लाभों का एक दुर्लभ संयोजन प्रस्तुत करता है।

सीएसआईआर-राष्ट्रीय रासायनिक प्रयोगशाला (सीएसआईआर-एनसीएल), पुणे में वैज्ञानिकों ने पिछले कई वर्षों में इस संभावनाशील अणु को एक व्यावहारिक ईंधन प्रौद्योगिकी में परिवर्तित किया है। जो कार्य एक उत्प्रेरक डिज़ाइन चुनौती के रूप में शुरू हुआ था, वह अब एक पूर्णतः एकीकृत प्रक्रिया में विकसित हो चुका है — प्रयोगशाला रसायन विज्ञान से लेकर पायलट-स्तरीय उत्पादन और वास्तविक उपयोग तक।

यह कहानी बताती है कि कैसे एनसीएल में उत्प्रेरक अनुसंधान भारत के स्वच्छ ईंधन के भविष्य को आकार देने में मदद कर रहा है।

जैसे-जैसे भारत स्वच्छ और घरेलू रूप से सुरक्षित ऊर्जा विकल्पों की दिशा में तेजी से आगे बढ़ रहा है, डीएमई एक प्रमुख ईंधन दावेदार के रूप में सामने आया — रासायनिक रूप से उन्नत, पर्यावरण के अनुकूल और औद्योगिक रूप से व्यवहार्य है। इसकी संभावनाओं को पहचानते हुए, सीएसआईआर-एनसीएल ने 2017 में मेथनॉल से डीएमई रूपांतरण के लिए निर्जलीकरण मार्ग द्वारा एक एकल-चरण उत्प्रेरक प्रक्रिया विकसित करने हेतु एक समर्पित अनुसंधान पहल शुरू की।

डीएमई को व्यापक रूप से एक स्वच्छ ईंधन और बहुउद्देश्यीय रासायनिक मध्यवर्ती के रूप में मान्यता प्राप्त है। पारंपरिक जीवाश्म ईंधनों की तुलना में, डीएमई लगभग शून्य कण उत्सर्जन, कम NOₓ निर्माण और LPG अवसंरचना के साथ अनुकूलता प्रदान करता है। डीज़ल विकल्प के रूप में इसकी क्षमता के अलावा, डीएमई का उपयोग एरोसोल प्रोपेलेंट, हाइड्रोजन वाहक और कुछ औषधीय स्प्रे संरचनाओं में विलायक के रूप में भी किया जाता है। इन लाभों ने डीएमई को भारत में स्वदेशी प्रक्रिया विकास के लिए एक रणनीतिक लक्ष्य बना दिया।

वैज्ञानिक चुनौती स्पष्ट थी: एक सुदृढ़ विषम ठोस अम्ल उत्प्रेरक का विकास करना, जो लगभग पूर्ण मेथनॉल निर्जलीकरण सुनिश्चित करे, साथ ही दीर्घकालिक स्थिरता, उच्च चयनात्मकता और स्केलेबल रिएक्टर संरचनाओं के साथ सहज एकीकरण सुनिश्चित करे। उत्प्रेरण प्रभाग के मुख्य वैज्ञानिक डॉ. तिरुमलैस्वामी राजा के मार्गदर्शन में, टीम ने उत्प्रेरक रसायन विज्ञान और रिएक्टर इंजीनियरिंग को संयोजित किया — यह समन्वय अंततः इस क्रांतिकारी प्रौद्योगिकी की पहचान बना।

प्रयोगशाला अनुसंधान से प्रदर्शन तक

सीएसआईआर-एनसीएल ने 2017 के “सतत विकास के लिए उत्प्रेरण” मिशन के अंतर्गत इस परियोजना की शुरुआत की, जिसका उद्देश्य प्रयोगशाला स्तर पर मौजूदा वाणिज्यिक प्रक्रियाओं से बेहतर कुशल उत्प्रेरक प्रणालियाँ और रिएक्टर डिज़ाइन विकसित करना था। डॉ. राजा के नेतृत्व में प्रधान अन्वेषक के रूप में टीम ने प्रौद्योगिकी तत्परता स्तर (TRL) तक प्रगति की, जिससे पायलट संयंत्र प्रदर्शन संभव हुआ।

डॉ. हर्षवर्धन, विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी के पूर्व मंत्री, सीएसआईआर-एनसीएल डीएमई पायलट संयंत्र का उद्घाटन करते हुए।

17 सितंबर 2019 को इस सुविधा का उद्घाटन माननीय केंद्रीय विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी मंत्री डॉ. हर्षवर्धन द्वारा किया गया। इस परियोजना ने शीघ्र ही सीएसआईआर मुख्यालय और नीति आयोग का रणनीतिक ध्यान आकर्षित किया, जहाँ माननीय सदस्य डॉ. वी. के. सारस्वत ने इसे भारत की मेथनॉल अर्थव्यवस्था और ऊर्जा सुरक्षा लक्ष्यों के अनुरूप एक दूरदर्शी प्रौद्योगिकी के रूप में पहचाना।

प्रक्रिया अनुकूलन और तकनीकी प्रगति

2019 से 2020 के बीच, परियोजना ने डीएमई उत्पादन के प्रयोगशाला-स्तरीय अनुकूलन पर ध्यान केंद्रित किया, जिसमें 250–270 °C के संचालन तापमान पर 99.99% से अधिक चयनात्मकता और 99.9% से अधिक मेथनॉल रूपांतरण प्राप्त किया गया, जिससे स्केलेबल संश्लेषण के लिए एक मजबूत आधार तैयार हुआ।

ADITI URJA SANCH’ बर्नर DME-LPG मिश्रण के लिए।

2020 में, एक और महत्वपूर्ण उपलब्धि प्राप्त हुई, जब भारत के पहले ऐसे पायलट संयंत्र का वर्चुअल उद्घाटन किया गया, जो प्रतिदिन 20–24 किलोग्राम डीएमई उत्पादन करने में सक्षम था, जिसका उद्घाटन भी डॉ. हर्षवर्धन द्वारा किया गया।

इस चरण के दौरान एक महत्वपूर्ण नवाचार “ADITI URJA SANCH” बर्नर का विकास था, जिसे विशेष रूप से डीएमई को LPG के साथ मिश्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, ताकि घनत्व के अंतर को संतुलित किया जा सके और घरेलू खाना पकाने के लिए कुशल उपयोग संभव हो सके। इस तकनीक का सफलतापूर्वक सीएसआईआर-एनसीएल परिसर के 20 से अधिक घरों में प्रदर्शन किया गया और संस्थान के कैंटीन में लगभग एक महीने तक इसका परीक्षण किया गया, जिससे प्रयोगशाला उत्प्रेरण को सीधे दैनिक जीवन में लाया गया।

उत्प्रेरक नवाचार और प्रदर्शन

सीएसआईआर-एनसीएल की पेटेंट प्राप्त प्रक्रिया प्रौद्योगिकी वर्तमान में TRL 6–7 पर है और प्रयोगशाला सक्रिय रूप से पायलट प्रदर्शन स्तर पर आगे के स्केल-अप पर कार्य कर रही है। डीएमई प्रक्रिया के लिए विकसित और पेटेंट प्राप्त स्वदेशी उत्प्रेरक मिश्रित धातु ऑक्साइड पर आधारित है और इसमें कोई भी कीमती धातु शामिल नहीं है, जिससे यह किफायती, गैर-विषाक्त, टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल है। यह उत्प्रेरक वैश्विक स्तर पर उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरकों की तुलना में अपेक्षाकृत कम तापमान पर भी उच्च सक्रियता प्रदर्शित करता है।

यह उत्प्रेरक उच्च स्पेस वेलोसिटी और उच्च दाब पर कुशलतापूर्वक कार्य करता है तथा इसे प्रयोगशाला-स्तरीय रिएक्टरों और प्रदर्शन संयंत्रों में लंबे समय तक (12,000 घंटे से अधिक) बिना किसी महत्वपूर्ण सक्रियता हानि के परीक्षण किया गया है। महत्वपूर्ण रूप से, पुनर्जीवन और पुनर्चक्रण के बाद भी यह उत्प्रेरक अपनी उच्च प्रदर्शन क्षमता बनाए रखता है, जो औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए इसकी मजबूती को दर्शाता है।

औद्योगिक सत्यापन और सहयोग

20 LPD पैमाने पर मेथनॉल से डीएमई का उत्प्रेरक निर्जलीकरण कठोर तकनीकी मूल्यांकन से गुज़रा, जिसे IOCL के R&D दल के समक्ष सफलतापूर्वक प्रस्तुत किया गया। इस प्रदर्शन को उत्साहजनक और अत्यंत सकारात्मक प्रतिक्रिया मिली और इसके परिणामस्वरूप 250 किग्रा/दिन क्षमता वाले बड़े पायलट संयंत्रों का निर्माण शुरू हुआ। इसके अतिरिक्त, तेल एवं प्राकृतिक गैस निगम (ONGC) ने प्रस्तावित 2.5 TPD डीएमई प्रदर्शन संयंत्र के लिए सार्वजनिक क्षेत्र के औद्योगिक भागीदार के रूप में भागीदारी को स्वीकृति दी।

डॉ. टी. राजा, उत्प्रेरण के पूर्व प्रमुख डॉ. चिन्णकोंडा एस. गोपीनाथ के साथ, सीएसआईआर-एनसीएल में ARAI द्वारा परीक्षण किए गए डीएमई -LPG तीन-पहिया वाहन के पास

डॉ. एन. कलैसेल्वी, सीएसआईआर की महानिदेशक, ने 2 मार्च 2026 को पुणे स्थित मेसर्स टेक्सोल इंजीनियरिंग प्राइवेट लिमिटेड में देश के पहले 250 KPD डीएमई पायलट संयंत्र का उद्घाटन किया और इसके पूर्ण-स्तरीय सत्यापन का अवलोकन किया। यह दौरा भारत की स्वदेशी स्वच्छ ईंधन प्रौद्योगिकियों के विकास और वैकल्पिक ऊर्जा उत्पादन में राष्ट्रीय क्षमताओं को सुदृढ़ करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर सिद्ध हुआ। इस पायलट सुविधा का सफलतापूर्वक संचालन स्वदेशी मेथनॉल-से- डीएमई प्रक्रिया प्रौद्योगिकी के प्रौद्योगिकी तत्परता स्तर (TRL) 6–7 तक परिपक्व होने को दर्शाता है, जो परिचालन परिस्थितियों में प्रक्रिया के सत्यापित पायलट-स्तरीय प्रदर्शन का प्रतिनिधित्व करता है और औद्योगिक तैनाती तथा व्यावसायीकरण की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

प्रयोगशाला रिएक्टरों में उत्पादित डीएमई का मूल्यांकन पुणे स्थित ऑटोमोटिव रिसर्च एसोसिएशन ऑफ इंडिया (ARAI) में भी किया गया। परिणामों ने पुष्टि की कि डीएमई तुलनीय कैलोरी मान, उच्च सीटेन संख्या और नगण्य कण, NOₓ तथा SOₓ उत्सर्जन प्रदर्शित करता है, साथ ही इसके भौतिक गुण LPG के समान हैं। ARAI ने एक तीन-पहिया वाहन में डीएमई -LPG मिश्रण का परीक्षण भी किया, जहाँ परीक्षण सफलतापूर्वक प्रदर्शित किए गए।

इसके अतिरिक्त, शुद्ध डीएमई, डीएमई -LPG मिश्रण तथा शुद्ध LPG का परीक्षण स्वदेशी रूप से विकसित और पेटेंट किए गए बर्नर का उपयोग करके किया गया, जिसमें स्थिर दहन और बेहतर दक्षता प्रदर्शित हुई। बर्नर परीक्षण एनसीएल के कैंटीन में तथा एनसीएल कॉलोनी के भीतर 20 घरेलू घरों में किए गए, जिससे इसकी व्यावहारिक उपयोगिता और अधिक प्रमाणित हुई।

औद्योगिक तैनाती की ओर

डीएमई में बढ़ती रुचि व्यापक अध्ययनों द्वारा प्रेरित है, जो दर्शाते हैं कि मौजूदा LPG अवसंरचना में 5–20% डीएमई का मिश्रण बिना किसी बड़े संशोधन के संभव है, जिससे यह स्वच्छ ऊर्जा संक्रमण के लिए एक सहज और विस्तार योग्य विकल्प बन जाता है। LPG उपकरण अनुसंधान केंद्र (LERC) डीएमई और LPG के मिश्रण पर परीक्षण करता है ताकि घरेलू खाना पकाने के ईंधन के रूप में इसकी उपयुक्तता निर्धारित की जा सके। LERC ने सिलेंडरों, रेगुलेटरों, बर्नरों और LPG प्रणालियों में प्रयुक्त रबर घटकों पर डीएमई -LPG मिश्रण के प्रभाव

का मूल्यांकन किया। यह ज्वाला स्थिरता, दहन दक्षता और सामग्री अनुकूलता का भी मूल्यांकन करता है। परीक्षणों के आधार पर, डीएमई (लगभग 20%) की एक निश्चित मात्रा को मौजूदा LPG अवसंरचना में बिना बड़े बदलाव के मिश्रित किया जा सकता है। LERC प्रमाणन यह सुनिश्चित करता है कि मिश्रण घरेलू उपयोग के लिए आवश्यक सुरक्षा और प्रदर्शन मानकों को पूरा करता है। भारतीय मानक ब्यूरो द्वारा IS 18698:2024 डीएमई -LPG मिश्रित LPG विनिर्देशन की शुरुआत ने भारत में घरेलू, वाणिज्यिक और औद्योगिक उपयोग के लिए LPG में 20% तक डीएमई के मिश्रण को औपचारिक रूप से सक्षम बना दिया है। यह प्रौद्योगिकी बौद्धिक संपदा और वैज्ञानिक सत्यापन की मजबूत नींव द्वारा समर्थित है, जिसमें उत्प्रेरक और प्रक्रिया नवाचारों से संबंधित छह स्वीकृत पेटेंट और प्रतिष्ठित पत्रिकाओं में प्रकाशित चार सहकर्मी-समीक्षित प्रकाशन शामिल हैं।

वर्तमान में, डीएमई प्रौद्योगिकी बड़े पैमाने पर एट्रीयम इनोवेशन्स प्राइवेट लिमिटेड, पुणे और ONGC, भारत जैसी संस्थाओं के साथ सहयोग के माध्यम से गति प्राप्त कर रही है। भारत का पहला डीएमई संयंत्र, जिसकी क्षमता 250–275 किलोग्राम/दिन है, जो पूर्णतः स्वदेशी प्रौद्योगिकी का उपयोग करके निर्मित किया गया है, जून 2026 तक एट्रीयम इनोवेशन्स प्राइवेट लिमिटेड के अंतर्गत संचालन प्रारंभ करने के लिए निर्धारित है। इसके बाद, ONGC 2027 के अंत तक 2.5 TPD डीएमई संयंत्र की स्थापना और संचालन की योजना बना रहा है।

मात्रात्मक उपलब्धियों और उत्पादन मील के पत्थरों से परे, यह पहल एक पूर्ण रूपांतरणीय मार्ग का उदाहरण प्रस्तुत करती है, जिसमें उन्नत उत्प्रेरक विकास, नवीन रिएक्टर डिज़ाइन और व्यावहारिक ईंधन अनुप्रयोग शामिल हैं, जो यह दर्शाता है कि भारत वैज्ञानिक अनुसंधान को ठोस सामाजिक लाभों में परिवर्तित करने में सक्षम है। सफल पायलट प्रदर्शनों ने उद्योग की मजबूत रुचि को आकर्षित किया है, जिसके परिणामस्वरूप बड़े पैमाने पर इकाइयों के लिए डीएमई प्रौद्योगिकी के स्केल-अप हेतु समझौता ज्ञापन (MoUs) किए गए हैं, जिनका उद्देश्य LPG प्रतिस्थापन और तरल ईंधन विकल्प प्रदान करना है। इससे डीएमई एक स्वच्छ, व्यवहार्य वैकल्पिक ईंधन और रासायनिक फीडस्टॉक के रूप में स्थापित होता है, जो उत्सर्जन और आयात निर्भरता को कम करता है।

उत्प्रेरण द्वारा ऊर्जा परिवर्तन

सीएसआईआर-एनसीएल में डीएमई प्रक्रिया प्रौद्योगिकी कार्यक्रम वास्तविक दुनिया पर प्रभाव डालने वाले विज्ञान-आधारित नवाचार का एक प्रभावशाली उदाहरण है। उत्प्रेरक रसायन विज्ञान, अभिक्रिया इंजीनियरिंग और पायलट-स्तरीय सत्यापन को एकीकृत करते हुए, डॉ. तिरुमलैस्वामी राजा के नेतृत्व में इस पहल ने भारत की स्वच्छ ईंधन प्रौद्योगिकियों और सतत रासायनिक विनिर्माण में क्षमताओं को सुदृढ़ किया है।

                                                                                                                                                                               सीएसआईआर-एनसीएल का मेथनॉल से डीएमई पायलट संयंत्र (250 किग्रा/दिन), जिसमें पेटेंट प्राप्त स्वदेशी उत्प्रेरक का उपयोग किया गया है।

 सीएसआईआर-एनसीएल में मेथनॉल से डीएमई की यात्रा यह दर्शाती है कि जब उत्प्रेरण को इंजीनियरिंग नवाचार और नीतिगत दृष्टि के साथ संयोजित किया जाता है, तो यह परिवर्तनकारी शक्ति बन जाता है। जो कार्य अणु-स्तरीय उत्प्रेरक डिज़ाइन के रूप में शुरू हुआ था, वह अब एक ऐसी प्रौद्योगिकी प्लेटफॉर्म में विकसित हो चुका है जो भविष्य की ईंधन प्रणालियों को आकार देने में सक्षम है। यह अणुओं के मशीनों में बदलने, प्रयोगों के अवसंरचना में परिवर्तित होने और रसायन विज्ञान के राष्ट्रीय क्षमता बनने की कहानी है।

जैसे-जैसे भारत एक सतत और सुरक्षित ऊर्जा भविष्य की ओर अग्रसर है, मेथनॉल-आधारित डीएमई केवल एक वैकल्पिक ईंधन के रूप में नहीं, बल्कि वैज्ञानिक नवाचार के प्रतीक के रूप में उभर रहा है, जो यह प्रदर्शित करता है कि अत्याधुनिक अनुसंधान किस प्रकार सार्थक सामाजिक परिवर्तन को उत्प्रेरित कर सकता है और राष्ट्र के ऊर्जा परिदृश्य को पुनः परिभाषित कर सकता है।

- डॉ. टी. राजा (t.raja.ncl@csir.res.in), डॉ. एम. मणिकंदन (m.manikandan5589@gmail.com), श्री आकाश आर. भाटकर (ar.bhatkar.ncl@csir.res.in) तथाAllotrope टीम (allotrope.ncl@csir.res.in)