ડૉ. હેન્સન નામક અમેરિકન વિજ્ઞાનીની ગણના એક વિવાદાસ્પદ વ્યક્તિ તરીકેની છે. ઘણાને લાગે છે કે પર્યાવરણ વિશેની એમની ઘણી ચિંતાઓ `વધુ પડતી' અથવા પોકળ છે.
અમુક પ્રોજેક્ટ્સમાં વિરોધ પ્રદર્શનો કરવા બદલ અમેરિકન સરકાર એમની ધરપકડ પણ કરી ચૂકી છે અને અમેરિકાએ જ તેમને પુરસ્કારો પણ આપ્યા છે. ગમે તે કહો, પણ હેન્સનને સંપૂર્ણપણે અવગણી શકાય એમ નથી. ડૉ. હેન્સનનું પ્રારંભિક સંશોધન શુક્ર ગ્રહનાં વાદળોની રચના પર કેન્દ્રિત હતું, જેમાં તેમણે સાબિત કર્યું કે આ વાદળો સલ્ફ્યુરિક એસિડનાં બનેલાં છે, પણ 1988માં આખી દુનિયાનું ધ્યાન એમના તરફ ખેંચાયું, એનું કારણ આબોહવા પરિવર્તન વિશે યુએસ સેનેટ સમક્ષ એમણે કરેલી રજૂઆત. તેમણે સૌથી પહેલાં ચેતવણી આપેલી કે ગ્રીનહાઉસ ગેસનું ઉત્સર્જન પૃથ્વીનું તાપમાન વધારી રહ્યું છે, જે ગંભીર પરિણામો લાવી શકે છે. આથી ડૉ. હેન્સનને `ગ્લોબલ વોર્મિંગના પિતા' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આટલી પૂર્વભૂમિકા પછી હવે મૂળ વાત. 1988 પછી બીજા સાડા ત્રણ દાયકા ઉપરાંતનો સમય પસાર થઇ ગયો છે. તેમ છતાં પરિસ્થિતિ બગડતી જ જાય છે. એનું સૌથી મોટું કારણ છે ઊર્જાનો વધતો જતો વપરાશ. સીધો હિસાબ એવો છે કે તમે જેટલી ઊર્જા વાપરો, એટલું પ્રદૂષણ વધે. આપણને એવી ટેક્નોલોજીસની તાતી જરૂર છે જે ઊર્જાના એવા બિનપરંપરાગત સ્રોત ઊભા કરે, જેના ઉપયોગથી પ્રદૂષણ ન ફેલાય. આવો જ એક જબરદસ્ત વિકલ્પ એટલે માઈક્રોબાયલ ફ્યૂઅલ સેલ્સ - (MFCs).
બાયોમાસ (જૈવિક ઇંધણ) એ કાર્બનિક પદાર્થો છે, જેનો ઉપયોગ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે. આ પદાર્થોમાં છોડ, પ્રાણીઓ અને અન્ય જૈવિક સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે, જે ઊર્જાના બિનપરંપરાગત સ્રોત (Renewable sources) તરીકે કામ કરે છે. બાયોમાસનો ઉપયોગ વીજળી, ગરમી અથવા બાયોફ્યૂઅલ (જેમ કે, બાયોગેસ, બાયોડીઝલ અથવા ઇથેનોલ) ઉત્પન્ન કરવા માટે થઈ શકે છે અને બાયોમાસમાંથી જે સેલ ઊર્જા પેદા કરી શકે, એ `માઇક્રોબાયલ ફ્યૂઅલ સેલ (MFC)'. MFC એ બાયોઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ફ્યૂઅલ સેલ સિસ્ટમનો એક પ્રકાર છે, જેને માઇક્રો ફ્યૂઅલ સેલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. MFC સૂક્ષ્મ જીવો(માઇક્રોબ્સ)નો ઉપયોગ કરીને કાર્બનિક પદાર્થો જેવા કે ગંદું પાણી અથવા કાર્બનિક કચરો વગેરેમાંથી વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. હવે આ માઇક્રોબાયલ ફ્યૂઅલ સેલ કામ કઈ રીતે કરે છે એ સમજીએ.
જો તમે સ્કૂલમાં વિજ્ઞાનનો વિષય ધ્યાન દઈને ભણ્યા હોવ (અને એ બધું યાદ હોય) તો સવાલ જ નથી. જો એવું ન હોય તો સૌથી પહેલાં પાવર પેદા કરતા સેલ એટલે કે બેટરીને લગતા કેટલાક શબ્દો સમજી લઈએ. બેટરીમાં બે પ્રકારના વિદ્યુતધ્રુવ આવેલા હોય છે - પોઝિટિવ અને નેગેટિવ. બંને વિદ્યુતધ્રુવો માટે `ઇલેક્ટ્રોડ' શબ્દ વપરાય છે. જે વિદ્યુતધ્રુવ પોઝિટિવ એટલે કે ઘનભાર ધરાવતો હોય, એને `એનોડ' કહેવાય. એ જ પ્રમાણે નેગેટિવ એટલે કે ઋણભાર ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોડને `કેથોડ' કહેવાય. HAVE માઈક્રોબાયલ ફ્યૂઅલ સેલ્સ કઈ રીતે કામ કરે છે એ પ્રક્રિયા સમજીએ. (સાથેની આકૃતિ પણ જોઈ લેવી.)
MFCમાં બે મુખ્ય ભાગ હોય છે: એનોડ (નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ) અને કેથોડ (સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ). આ બંને ભાગ એક પટલ (સામાન્ય રીતે પ્રોટોન એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન) દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે. એનોડ ચેમ્બરમાં કાર્બનિક પદાર્થો (જેમ કે, ગંદું પાણી, ખાંડ અથવા અન્ય જૈવિક કચરો) અને સૂક્ષ્મ જીવો (બેક્ટેરિયા) હોય છે, જ્યારે કેથોડ ચેમ્બરમાં સામાન્ય રીતે ઓક્સિજન હોય છે. એનોડ ચેમ્બરમાં ખાસ પ્રકારના બેક્ટેરિયા (જેને ઇલેક્ટ્રોજેનિક બેક્ટેરિયા કહેવાય છે) કાર્બનિક પદાર્થોનું ચયાપચય (મેટાબોલિઝમ) કરે છે. આ પ્રક્રિયામાં બેક્ટેરિયા કાર્બનિક પદાર્થોને તોડીને ઇલેક્ટ્રોન (e-) અને પ્રોટોન (H+) ઉત્પન્ન કરે છે, સાથે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) જેવાં ઉપઉત્પાદનો પણ બને છે.
બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલા ઇલેક્ટ્રોન એનોડ ઇલેક્ટ્રોડ તરફ જાય છે. એનોડથી આ ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય વાયર (સર્કિટ) દ્વારા કેથોડ તરફ વહે છે. આ ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ વીજળીના રૂપમાં ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે, જેનો ઉપયોગ બેટરી ચાર્જ કરવા કે નાનાં ઉપકરણો ચલાવવા માટે થઈ શકે છે.
એનોડમાં ઉત્પન્ન થયેલા પ્રોટોન (H+) પટલ મારફતે કેથોડ ચેમ્બરમાં જાય છે. આ પટલ માત્ર પ્રોટોનને પસાર થવા દે છે અને ઇલેક્ટ્રોનને રોકે છે, જેથી ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય સર્કિટમાંથી જ પ્રવાહિત થાય. કેથોડ ચેમ્બરમાં ઇલેક્ટ્રોન (બાહ્ય સર્કિટમાંથી), પ્રોટોન (પટલ દ્વારા) અને ઓક્સિજન (સામાન્ય રીતે હવામાંથી) ભેગા થાય છે. આ ત્રણેયની પ્રતિક્રિયાથી પાણી (H2O) અથવા અન્ય બાય પ્રોડક્ટ્સ બને છે. જો વૈજ્ઞાનિક પ્રક્રિયાઓને સમીકરણ દ્વારા સમજવાનો કીડો હોય, તો આ રહ્યું સમીકરણ:
4e- + 4H+ + O2 = 2H2O
ઇલેક્ટ્રોનનો એનોડથી કેથોડ સુધીનો પ્રવાહ વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે, જે બાહ્ય ઉપકરણોને શક્તિ આપવા માટે ઉપયોગી છે. એ સિવાય `આમ કે આમ, ગુટલિયોં કે ભી દામ' જેવી બાબત એ છે કે આખી પ્રક્રિયા દરમિયાન કાર્બનિક કચરાનું પ્રમાણ ઘટવાને કારણે ગંદા પાણીનું શુદ્ધીકરણ પણ થઇ જાય છે.
જોકે, હાલમાં MFCનું ઊર્જા ઉત્પાદન પરંપરાગત ઊર્જા સ્રોતોની સરખામણીમાં ઘણું ઓછું છે. વળી, MFCની ડિઝાઇન અને સામગ્રી (જેમ કે, પટલ) મોંઘી પડી જાય એમ બને, પણ ભવિષ્યમાં એનોય કોઈ રસ્તો જરૂર નીકળી આવશે.
