Microbes in Production of Biogas Questions in Gujarati

(A) ખાતર (Compost manure) એ સડેલા વનસ્પતિ પદાર્થો,કચરો,સુએજ સ્લજ અને પ્રાણીઓના અવશેષો જેવા જૈવિક પદાર્થોના વિઘટન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. વિઘટન દરમિયાન,પોષક તત્વો વધારવા માટે ઘણીવાર આ સામગ્રીમાં થોડા પ્રમાણમાં રાસાયણિક ખાતરો ઉમેરવામાં આવે છે.

(A) ગાયના છાણનો મુખ્ય અને સૌથી યોગ્ય ઉપયોગ ખાતર તરીકે થાય છે.
ખાતર એ અર્ધ-વિઘટિત કાર્બનિક પદાર્થ છે જે જમીનની ફળદ્રુપતા,માળખું,વાયુમિશ્રણ અને પાણી સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતા જાળવી રાખવા માટે ઉમેરવામાં આવે છે.
તે પ્રાણીઓના કચરા,ખેતરના નકામા પદાર્થો અને સડેલા વનસ્પતિજન્ય પદાર્થોમાંથી મેળવવામાં આવે છે.

(B) મિથેનોઝેન્સ એ આર્કિબેક્ટેરિયાનો એક સમૂહ છે જે સખત અજારક (anaerobic) હોય છે.
તેઓ કાદવવાળા વિસ્તારોમાં અને ગાય તથા ભેંસ જેવા વાગોળતા પ્રાણીઓના જઠરમાં જોવા મળે છે.
આ બેક્ટેરિયા આ પ્રાણીઓના છાણમાંથી મિથેન (બાયોગૅસ) ઉત્પન્ન કરવા માટે જવાબદાર છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) બાયોગેસ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે (મુખ્યત્વે $CH_4$),જે મિથેનોજેન્સની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
મિથેનોજેન્સ,જેમ કે $Methanobacterium$,અજારક બેક્ટેરિયા છે જે વાગોળતા પ્રાણીઓના છાણમાં રહેલા સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર ઉગે છે.
આ બેક્ટેરિયા અજારક પરિસ્થિતિમાં છાણમાં રહેલા કાર્બનિક પદાર્થોનું વિઘટન કરીને બાયોગેસ ઉત્પન્ન કરે છે,જેમાં મિથેન,$CO_2$ અને $H_2$ નો સમાવેશ થાય છે.

(A) મિથેનોજન્સ એ અજારક બેક્ટેરિયાનો એક સમૂહ છે જે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં ચયાપચયની આડપેદાશ તરીકે મિથેન $(CH_4)$ ઉત્પન્ન કરે છે.
આ બેક્ટેરિયા સામાન્ય રીતે ઢોરના આમાશય (rumen) માં અને અજારક કાદવ અથવા સુએજ ટ્રીટમેન્ટ પ્લાન્ટમાં જોવા મળે છે.
બાયોગેસ પ્લાન્ટમાં,મિથેનોજન્સ સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો અને અન્ય કાર્બનિક કચરાનું વિઘટન કરીને બાયોગેસ ઉત્પન્ન કરે છે,જે મુખ્યત્વે મિથેનનો બનેલો હોય છે.
તેથી,મિથેનોજન્સ એ સાચો જવાબ છે.

(C) બાયોગેસ એ અજારક પાચન દરમિયાન સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર મિથેનોજેન્સ (દા.ત.,Methanobacterium) ની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે.
તેમાં મુખ્યત્વે $CH_4$ (મિથેન) હોય છે,જે સામાન્ય રીતે કુલ કદના $50-70\%$ જેટલો હોય છે.
અન્ય ઘટકોમાં $CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ),$H_2$ (હાઇડ્રોજન) અને $H_2S$ (હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ) ના અલ્પ પ્રમાણનો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,મુખ્ય ઘટક મિથેન છે.

(C) ભારતમાં, બાયોગેસ ઉત્પાદન માટેની ટેકનોલોજી મુખ્યત્વે ઇન્ડિયન એગ્રીકલ્ચરલ રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ $(IARI)$ અને ખાદી એન્ડ વિલેજ ઇન્ડસ્ટ્રીઝ કમિશન $(KVIC)$ દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી।
બાયોગેસ પ્લાન્ટ્સ ઘણીવાર ગ્રામીણ વિસ્તારોમાં સ્થાપિત કરવામાં આવે છે જ્યાં પશુઓનું છાણ સરળતાથી ઉપલબ્ધ હોય છે।
છાણ સિવાય, બાયોગેસના ઉત્પાદન માટે જળકુંભી $(Eichhornia \text{ } crassipes)$ નો ઉપયોગ કરવાની પણ ભલામણ કરવામાં આવે છે, કારણ કે તે જળાશયોમાં ખૂબ ઝડપથી વધે છે અને તેને એકત્રિત કરીને મિથેનયુક્ત બાયોગેસ મેળવવા માટે પ્રક્રિયા કરી શકાય છે।

(C) બ્રાઝિલ વાહનો માટે જૈવ-બળતણ તરીકે ઇથેનોલ (આલ્કોહોલ) ના ઉપયોગમાં વિશ્વમાં અગ્રેસર છે. આ દેશે એક સફળ કાર્યક્રમ અમલમાં મૂક્યો છે,જેમાં તેમના વાહનોનો મોટો હિસ્સો શેરડીમાંથી મેળવેલા ઇથેનોલ અથવા પેટ્રોલ અને ઇથેનોલના મિશ્રણ પર ચાલે છે. આ પહેલ અશ્મિભૂત ઇંધણ પર દેશની નિર્ભરતા ઘટાડવામાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ સાબિત થઈ છે.

(B) જૈવ ગેસ ઉત્પાદનમાં મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયા દ્વારા કાર્બનિક પદાર્થોનું અજારક વિઘટન થાય છે.
સેલ્યુલોઝ એ એક જટિલ પોલીસેકેરાઈડ છે અને વનસ્પતિ કોષ દીવાલનો મુખ્ય ઘટક છે.
સેલ્યુલોઝનું વિઘટન કરવું મુશ્કેલ હોવાથી,તે જૈવ ગેસ ઉત્પાદનની અજારક પાચન પ્રક્રિયામાં દરને મર્યાદિત કરતું પરિબળ (rate-limiting factor) બને છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) મેથોજેનિક બેક્ટેરિયા દ્વારા બાયોગેસનું ઉત્પાદન એ $3$ તબક્કાની પ્રક્રિયા છે:
$1$. દ્રાવ્યીકરણ (Solubilization): સેલ્યુલોઝ અને પ્રોટીન જેવા જટિલ કાર્બનિક પોલિમરનું કોષની બહારના ઉત્સેચકો દ્વારા શર્કરા અને એમિનો એસિડ જેવા સરળ મોનોમર્સમાં વિઘટન થાય છે.
$2$. એસિડોજેનેસિસ (Acidogenesis): મોનોમર્સનું એસિડ બનાવતા બેક્ટેરિયા દ્વારા કાર્બનિક એસિડ (જેમ કે એસિટિક એસિડ) અને $CO_2$ માં રૂપાંતર થાય છે.
$3$. મેથોજેનેસિસ (Methanogenesis): મેથોજેનિક બેક્ટેરિયા (દા.ત.,$Methanobacterium$) અજારક પરિસ્થિતિમાં આ કાર્બનિક એસિડનું મિથેન $(CH_4)$ અને $CO_2$ માં રૂપાંતર કરે છે.

(D) બાયોગેસ એ મિથેનોજેન્સ બેક્ટેરિયાની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે,જે સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર ઉગતા અજારક બેક્ટેરિયા છે.
બાયોગેસ મુખ્યત્વે $CH_4$ (મિથેન) ધરાવે છે,જે સામાન્ય રીતે કુલ રચનાના $50-70\%$ જેટલું હોય છે.
અન્ય વાયુઓ જે ઓછી માત્રામાં હોય છે તેમાં $CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઈડ),$H_2$ (હાઈડ્રોજન),$N_2$ (નાઈટ્રોજન) અને $H_2S$ (હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડ) નો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,બાયોગેસમાં સૌથી વધુ માત્રા મિથેનની હોય છે.

(A) બાયોગેસ એ કાર્બનિક કચરાના અજારક વિઘટન દરમિયાન મિથેનોજેન્સ (દા.ત.,મિથેનોબેક્ટેરિયમ) ની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે.
તેમાં મુખ્યત્વે મિથેન $(CH_4)$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ હોય છે,સાથે હાઇડ્રોજન $(H_2)$,નાઇટ્રોજન $(N_2)$ અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ $(H_2S)$ જેવા અન્ય વાયુઓ અલ્પ માત્રામાં હોય છે.
તેથી,સાચું બંધારણ $CH_4 + CO_2$ છે.

(C) બાયોગેસ પ્લાન્ટમાં,ગોબર જેવા કાર્બનિક પદાર્થોનું અજારક વિઘટન મિથેનોજેન્સ તરીકે ઓળખાતા બેક્ટેરિયાના સમૂહ દ્વારા કરવામાં આવે છે.
આ બેક્ટેરિયા,ખાસ કરીને $Methanobacterium$,ગોબરમાં રહેલા સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર અજારક રીતે વૃદ્ધિ પામે છે.
આ ચયાપચયની પ્રક્રિયાના પરિણામે,તેઓ મોટા પ્રમાણમાં મિથેન $(CH_4)$,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ અને હાઇડ્રોજન $(H_2)$ ઉત્પન્ન કરે છે,જે સામૂહિક રીતે બાયોગેસ બનાવે છે.

(D) બાયોગેસનું ઉત્પાદન મિથેનોજેન્સ દ્વારા કાર્બનિક પદાર્થોના અજારક વિઘટનથી થાય છે.
તે નીચે મુજબ ફાયદાકારક છે:
$1$. તે ઉર્જાનો અત્યંત કાર્યક્ષમ અને પુનઃપ્રાપ્ય સ્ત્રોત છે.
$2$. બાયોગેસ ઉત્પાદન પછી વધેલું સ્લરી (કચરો) પોષક તત્વોથી ભરપૂર હોય છે અને તે ઉત્તમ જૈવિક ખાતર તરીકે કામ કરે છે.
$3$. અજારક પાચનની પ્રક્રિયા કચરામાં રહેલા ઘણા રોગાણુઓનો નાશ કરે છે,જેનાથી રોગોનો ફેલાવો અટકે છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા છે.

(B) બાયોગેસ એ મિથેનોજેન્સ (દા.ત.,મિથેનોબેક્ટેરિયમ) દ્વારા કાર્બનિક પદાર્થોના અજારક વિઘટન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે.
તે મુખ્યત્વે મિથેન $(CH_4)$,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ અને હાઇડ્રોજન $(H_2)$ ધરાવે છે.
તેથી,સાચું બંધારણ $CH_4, CO_2, H_2$ છે.

(A) ગોબર ગેસ પ્લાન્ટમાં અજારક જીવાણુઓ,ખાસ કરીને $Methanogens$ (દા.ત.,$Methanobacterium$) નો ઉપયોગ થાય છે.
આ જીવાણુઓ છાણ (ગોબર) માં રહેલા સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર અજારક સ્થિતિમાં વૃદ્ધિ પામે છે.
તેઓ મોટા પ્રમાણમાં મીથેન $(CH_4)$,કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$ અને હાઈડ્રોજન $(H_2)$ ઉત્પન્ન કરે છે,જે સામૂહિક રીતે બાયોગેસ બનાવે છે.

(C) ભારતમાં જૈવગેસના ઉત્પાદન માટેની ટેકનોલોજી મુખ્યત્વે ઇન્ડિયન એગ્રીકલ્ચરલ રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ $(IARI)$ અને ખાદી અને ગ્રામોદ્યોગ કમિશન $(KVIC)$ ના પ્રયાસોને કારણે વિકસાવવામાં આવી હતી.
આ સંસ્થાઓએ ગ્રામીણ વિસ્તારોમાં ઊર્જા અને જૈવિક ખાતરના ટકાઉ સ્ત્રોત પૂરા પાડવા માટે જૈવગેસ પ્લાન્ટને પ્રોત્સાહન આપવામાં અને અમલમાં મૂકવામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવી હતી.

(D) બાયોગેસ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે (જેમાં મુખ્યત્વે મિથેન હોય છે) જે કાર્બનિક કચરા પર મિથેનોજેન્સની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
અજારક આથવણ દરમિયાન,મિથેનોજેન્સ (જેમ કે $Methanobacterium$) સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો અને અન્ય કાર્બનિક દ્રવ્યોનું વિઘટન કરે છે.
બાયોગેસના બંધારણમાં સામાન્ય રીતે $CH_4$ (મિથેન),$CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ) અને અલ્પ માત્રામાં $H_2$ (હાઇડ્રોજન),$H_2S$ (હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ) અને $N_2$ (નાઇટ્રોજન) નો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,બાયોગેસમાં ઉપર જણાવેલ તમામ ઘટકો હાજર હોય છે.

(D) બાયોગેસ એ સૂક્ષ્મજીવોની જૈવિક પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે (જેમાં મુખ્યત્વે $CH_4$ હોય છે). બાયોગેસનું બંધારણ સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા કાર્બનિક કચરાના પ્રકાર અને અજારક પાચન પ્રક્રિયામાં સામેલ ચોક્કસ પ્રકારના સૂક્ષ્મજીવો (મિથેનોજેન્સ) પર આધાર રાખે છે. તેથી,સૂક્ષ્મજીવોનો પ્રકાર અને કાર્બનિક કચરાનો પ્રકાર બંને ઉત્પન્ન થતા વાયુના સ્વરૂપને નિર્ધારિત કરે છે.

(B) બાયોગેસ એ કાર્બનિક પદાર્થોના અજારક વિઘટન દરમિયાન મિથેનોજેન્સ (દા.ત.,$Methanobacterium$) ની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે. બાયોગેસના મુખ્ય ઘટકો મીથેન $(CH_4)$,કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$ અને હાઈડ્રોજન $(H_2)$ છે. મીથેન એ મુખ્ય દહનશીલ ઘટક છે,જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ અને હાઈડ્રોજન ઓછી માત્રામાં હાજર હોય છે.

(B) બાયોગેસના ઉત્પાદનમાં મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયા દ્વારા કાર્બનિક પદાર્થોનું અજારક વિઘટન થાય છે.
કાર્બનિક કચરામાં સામાન્ય રીતે સેલ્યુલોઝ,હેમીસેલ્યુલોઝ અને લિગ્નીન જેવા જટિલ પોલિમર હોય છે.
સેલ્યુલોઝ અને હેમીસેલ્યુલોઝ એ પોલિસેકેરાઇડ્સ છે જે અજારક પાચન દરમિયાન સૂક્ષ્મજીવોના ઉત્સેચકો દ્વારા સરળતાથી વિઘટિત થઈ શકે છે.
જ્યારે લિગ્નીન એ એક જટિલ ફિનોલિક પોલિમર છે જે અજારક પરિસ્થિતિઓમાં સૂક્ષ્મજીવીય વિઘટન સામે ખૂબ જ પ્રતિરોધક છે.
તેથી,બાયોગેસ પ્લાન્ટમાં લિગ્નીન મોટાભાગે વિઘટન પામ્યા વગરનું રહે છે.

(D) સીવેજના દ્વિતીયક ઉપચાર દરમિયાન,અજારક બેક્ટેરિયા કાદવ (sludge) માં રહેલા કાર્બનિક દ્રવ્યોનું પાચન કરે છે. આ પ્રક્રિયાને અજારક પાચન (anaerobic digestion) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,અજારક બેક્ટેરિયા વાયુઓનું મિશ્રણ ઉત્પન્ન કરે છે,જેમાં મુખ્યત્વે મિથેન $(CH_4)$,હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ $(H_2S)$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ હોય છે. મિથેનને સામાન્ય રીતે માર્શ વાયુ (marsh gas) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેથી,સાચો જવાબ માર્શ વાયુ છે.

(D) હાઈડ્રોજન $(H_2)$ ને એક સ્વચ્છ અને કાર્યક્ષમ ઊર્જાબળતણ માનવામાં આવે છે. તે દહન દરમિયાન મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે અને આડપેદાશ તરીકે માત્ર પાણી $(H_2O)$ ઉત્પન્ન કરે છે,જે તેને પર્યાવરણને અનુકૂળ બનાવે છે. સૂક્ષ્મજીવોના સંદર્ભમાં,બાયોગેસ પ્લાન્ટમાં મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયા દ્વારા કાર્બનિક કચરાના અજારક પાચન દરમિયાન પણ હાઈડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(D) ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ નો ઉપયોગ વાહનોમાં જૈવ-બળતણ (biofuel) તરીકે અથવા ગેસોલિનમાં ઉમેરણ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.
તે યીસ્ટ $(Saccharomyces \ cerevisiae)$ જેવા સૂક્ષ્મજીવો દ્વારા શર્કરાના આથવણની પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
પરંપરાગત અશ્મિભૂત બળતણની તુલનામાં ઇથેનોલને વધુ સ્વચ્છ બળતણ માનવામાં આવે છે,જે ગ્રીનહાઉસ વાયુઓના ઉત્સર્જનને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

(A) મિથેનોજેન્સ એ અજારક બૅક્ટેરિયાનો એક સમૂહ છે જે અજારક પરિસ્થિતિમાં ચયાપચયની આડપેદાશ તરીકે મિથેન $(CH_4)$ ઉત્પન્ન કરે છે.
આ બૅક્ટેરિયા સામાન્ય રીતે સુએજ ટ્રીટમેન્ટ દરમિયાન અજારક કાદવમાં અને ઢોરના આમાશય (જઠરનો એક ભાગ) માં જોવા મળે છે.
આમાશયમાં,આ બૅક્ટેરિયા સેલ્યુલોઝના વિઘટનમાં મદદ કરે છે,જે ઢોર દ્વારા ખાવામાં આવતા ખોરાકનો મુખ્ય ઘટક છે,અને $CO_2$ તથા $H_2$ ની સાથે મોટા પ્રમાણમાં મિથેન ઉત્પન્ન કરે છે.

(D) રુમેન એ ગાય-ભેંસ જેવા વાગોળતા પ્રાણીઓના જઠરનો પ્રથમ ભાગ છે.
રુમેનમાં $Methanogens$ (મિથેનોજિન્સ) નામના બૅક્ટેરિયાનો મોટો સમૂહ જોવા મળે છે.
આ બૅક્ટેરિયા અજારક હોય છે અને તે સેલ્યુલોઝના પાચનમાં મદદ કરે છે,જે ઢોર દ્વારા ખાવામાં આવતા ખોરાક (ઘાસ/ચારો) નો મુખ્ય ઘટક છે.
આ આથવણની પ્રક્રિયાના આડપેદાશ તરીકે,$Methanogens$ મોટા પ્રમાણમાં મિથેન $(CH_4)$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે,તેથી જ તેઓ બાયોગેસના ઉત્પાદનમાં પણ મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

(A) બાયોગેસ એ કાર્બનિક કચરા પર મિથેનોજેન્સ (અજારક બેક્ટેરિયા) ની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે.
બાયોગેસના મુખ્ય ઘટકો નીચે મુજબ છે:
$1$. મિથેન $(CH_4)$: મુખ્ય દહનશીલ ઘટક.
$2$. કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$: આડપેદાશ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે.
$3$. હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડ $(H_2S)$: અલ્પ માત્રામાં હાજર હોય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(i), (ii)$ અને $(iii)$ છે.

(C) બાયોગૅસ એ કાર્બનિક કચરા પર મિથેનોજેન્સની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે. બાયોગૅસના મુખ્ય ઘટકો $CH_4$ (મિથેન),$CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઈડ) અને અલ્પ માત્રામાં $H_2S$ (હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડ),$H_2$ (હાઈડ્રોજન) અને $N_2$ (નાઈટ્રોજન) છે. કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ એ બાયોગૅસનો સામાન્ય ઘટક નથી. તેથી,કાર્બન મોનોક્સાઈડ એ અસંગત વિકલ્પ છે.

(C) $STPs$ (સીવેજ ટ્રીટમેન્ટ પ્લાન્ટ્સ) માં,પ્રાથમિક પ્રવાહીને મોટા એરેશન ટાંકામાં મોકલવામાં આવે છે જ્યાં તેને યાંત્રિક રીતે હલાવવામાં આવે છે અને તેમાં હવા પંપ કરવામાં આવે છે. આનાથી જારક સૂક્ષ્મજીવોની વૃદ્ધિ ફ્લોક્સ (flocs) સ્વરૂપે થાય છે. ત્યારબાદ,આ પ્રવાહીને સેટલિંગ ટાંકામાં મોકલવામાં આવે છે જ્યાં બેક્ટેરિયલ ફ્લોક્સ નીચે બેસી જાય છે. આ અવક્ષેપને એક્ટિવેટેડ સ્લજ કહેવામાં આવે છે. એક્ટિવેટેડ સ્લજનો થોડો ભાગ ફરીથી એરેશન ટાંકામાં પંપ કરવામાં આવે છે,અને બાકીનો મુખ્ય ભાગ મોટા ટાંકાઓમાં પંપ કરવામાં આવે છે જેને અજારક સ્લજ ડાયજેસ્ટર્સ કહેવાય છે. આ ડાયજેસ્ટર્સમાં,અન્ય પ્રકારના બેક્ટેરિયા જે અજારક રીતે વૃદ્ધિ પામે છે,તેઓ સ્લજમાં રહેલા બેક્ટેરિયા અને ફૂગનું પાચન કરે છે. આ પાચન દરમિયાન,બેક્ટેરિયા મિથેન,હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ જેવા વાયુઓનું મિશ્રણ ઉત્પન્ન કરે છે,જે બાયોગૅસ બનાવે છે.

(D) બાયોગેસ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે (જેમાં મુખ્યત્વે $CH_4$ હોય છે) જે મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયાની જૈવિક પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
આ મિથેનોજેન્સ સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર અજારક રીતે વૃદ્ધિ પામે છે.
ઉત્પન્ન થતા બાયોગેસનું ચોક્કસ બંધારણ તે કયા પ્રકારના સબસ્ટ્રેટ (કાર્બનિક કચરો) પર પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે અને ડાયજેસ્ટરમાં કયા પ્રકારના સૂક્ષ્મજીવો (બેક્ટેરિયા) હાજર છે તેના પર આધાર રાખે છે.
તેથી,બેક્ટેરિયા અને સબસ્ટ્રેટનો પ્રકાર બંને વાયુના અંતિમ બંધારણને નિર્ધારિત કરે છે.

(C) બાયોગેસના ઉત્પાદન દરમિયાન,મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયા (મિથેનોજેન્સ) કાર્બનિક કચરામાં રહેલા સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર પ્રક્રિયા કરે છે.
આ બેક્ટેરિયા સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર અજારક શ્વસન દ્વારા વૃદ્ધિ પામે છે અને મોટા પ્રમાણમાં મિથેન $(CH_4)$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે,જેની સાથે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$ અને હાઈડ્રોજન $(H_2)$ પણ મુક્ત થાય છે.
તેથી,બાયોગેસમાં મિથેન એ મુખ્ય અને સૌથી વધુ પ્રમાણમાં ઉત્પન્ન થતો વાયુ છે.

(B) ખાદી અને ગ્રામોદ્યોગ આયોગ એ ભારત સરકાર દ્વારા સંસદના '$1956$ ના ખાદી અને ગ્રામોદ્યોગ આયોગ અધિનિયમ' હેઠળ રચાયેલી એક વૈધાનિક સંસ્થા છે.
તેને સામાન્ય રીતે $KVIC$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ સંસ્થા ખાદી અને ગ્રામીણ ઉદ્યોગોના વિકાસ અને પ્રચારમાં સામેલ છે,જે ઘણીવાર ગ્રામીણ વિકાસ માટે અન્ય એજન્સીઓ સાથે મળીને કામ કરે છે,જેમાં ગ્રામીણ વિસ્તારોમાં બાયોગેસ કાર્યક્રમોનો અમલ પણ સામેલ છે.

(B) $Biogas$ (બાયોગેસ) પ્લાન્ટ એ એક એવી સુવિધા છે જે અજારક પાચન (anaerobic digestion) દ્વારા કાર્બનિક કચરા પર પ્રક્રિયા કરે છે.
આ પ્રક્રિયા દ્વારા $Biogas$ (મુખ્યત્વે $CH_4$) ઉત્પન્ન થાય છે,જે રસોઈ અને પ્રકાશ માટે ઊર્જાના પુનઃપ્રાપ્ય સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે.
પાચન પ્રક્રિયા પછી બાકી રહેલો કાદવ (slurry) પોષક તત્વોથી ભરપૂર હોય છે અને તેનો ઉપયોગ પાક માટે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા જૈવિક ખાતર તરીકે થાય છે.

(B) બાયોગેસ ઉત્પાદનની પ્રક્રિયામાં,કાર્બનિક પદાર્થોના અજારક પાચન પછી બાકી રહેલા કચરાને 'સ્પેન્ટ સ્લરી' (વધેલો કાદવ) કહેવામાં આવે છે. આ સ્પેન્ટ સ્લરી નાઈટ્રોજન,ફોસ્ફરસ અને પોટેશિયમથી ભરપૂર હોય છે,જે તેને પાક માટે ઉત્તમ જૈવિક ખાતર બનાવે છે. તેથી,તેને બાયોગેસ પ્લાન્ટમાંથી બહાર કાઢીને ખેતરોમાં ખાતર તરીકે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.

(B) બાયોગેસ એ ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં સૂક્ષ્મજીવોની પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે (જેમાં મુખ્યત્વે $CH_4$ હોય છે).
મિથેનોજિન્સ,જેમ કે $Methanobacterium$,એ અજારક બેક્ટેરિયા છે જે સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર ઉગે છે.
આ બેક્ટેરિયા સામાન્ય રીતે સુએજ ટ્રીટમેન્ટ દરમિયાન અજારક સ્લજમાં અને ઢોરના રૂમેન (જઠરનો એક ભાગ) માં જોવા મળે છે.
રૂમેનમાં,આ બેક્ટેરિયા સેલ્યુલોઝના વિઘટનમાં મદદ કરે છે અને ઢોરના પોષણમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
તેથી,મિથેનોજિન્સ એ મુખ્ય સજીવો છે જેનો ઉપયોગ બાયોગેસ પ્લાન્ટમાં કાર્બનિક કચરામાંથી મિથેન વાયુ ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે.

(D) બાયોગેસ પ્લાન્ટમાં એક કોંક્રિટની ટાંકી (ડાયજેસ્ટર) હોય છે જેમાં જૈવિક કચરો એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને છાણનું સ્લરી (મિશ્રણ) ઉમેરવામાં આવે છે.
$1$. કોંક્રિટની ટાંકી ગાયના છાણ અને જૈવિક કચરા (ખેતીનો કચરો,વનસ્પતિના અવશેષો,વગેરે) ના સ્લરીથી ભરવામાં આવે છે.
$2$. મિથેનોજેન્સ (જેમ કે $Methanobacterium$) એ અજારક બેક્ટેરિયા છે જે આ સ્લરીમાં વૃદ્ધિ પામે છે અને બાયોગેસ ઉત્પન્ન કરે છે.
$3$. તેથી,ટાંકીમાં ભરવામાં આવતી પ્રાથમિક સામગ્રી ગાયનું છાણ અને જૈવિક કચરો છે,જે મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયા માટે સબસ્ટ્રેટ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$4$. આમ,સાચું સંયોજન $(ii)$ અને $(iv)$ છે.

(B) ગ્રામ્ય વિસ્તારોમાં $Biogas$ (બાયોગેસ) પ્લાન્ટ આર્થિક અને સ્વચ્છતા એમ બંને દ્રષ્ટિએ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.
$1$. આર્થિક મહત્વ: તે રસોઈ અને પ્રકાશ માટે ઉર્જાનો સસ્તો અને પુનઃપ્રાપ્ય સ્ત્રોત (મિથેન) પૂરો પાડે છે,જેનાથી લાકડા કે મોંઘા બળતણ પરની નિર્ભરતા ઘટે છે.
$2$. સ્વચ્છતા: તે પશુઓના છાણ અને ખેતીના કચરાનું અસરકારક રીતે વ્યવસ્થાપન કરે છે,જે ગ્રામ્ય વાતાવરણમાં સ્વચ્છતા જાળવવામાં અને રોગોના ફેલાવાને રોકવામાં મદદ કરે છે.
$3$. ખાતર: બાયોગેસના ઉત્પાદન પછી વધેલું કાદવ (slurry) પાક માટે ઉત્તમ જૈવિક ખાતર તરીકે કામ કરે છે,જે જમીનની ફળદ્રુપતામાં વધારો કરે છે.

(A) $1$. બાયોગૅસ એ સૂક્ષ્મજીવોની પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે (મુખ્યત્વે $CH_4$).
$2$. અમુક બેક્ટેરિયા,જે સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર અજારક રીતે વૃદ્ધિ પામે છે,તેઓ મોટા પ્રમાણમાં $CH_4$,$CO_2$ અને $H_2$ ઉત્પન્ન કરે છે. આ બેક્ટેરિયાને સામૂહિક રીતે મિથેનોજિન્સ કહેવામાં આવે છે.
$3$. મિથેનોજિન્સ સામાન્ય રીતે સુએજ ટ્રીટમેન્ટ દરમિયાન અજારક સ્લજમાં અને ઢોરના રૂમેન (જઠરનો એક ભાગ) માં જોવા મળે છે.
$4$. ઢોરનો મળ (છાણ),જેને સામાન્ય રીતે 'ગોબર' કહેવામાં આવે છે,તે આ બેક્ટેરિયાથી ભરપૂર હોય છે. તેથી,બાયોગૅસના ઉત્પાદન માટે છાણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
$5$. આમ,વિધાન $A$ અને કારણ $R$ બંને સાચાં છે,અને $R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(B) બાયોગૅસ ઉત્પાદનની પ્રક્રિયામાં,અજારક બેક્ટેરિયા (મિથેનોજેન્સ) સેલ્યુલોઝ,હેમી-સેલ્યુલોઝ અને લિપિડ જેવા કાર્બનિક પદાર્થોનું વિઘટન કરે છે. જોકે,$Lignin$ (લિગ્નિન) એ એક જટિલ કાર્બનિક પોલિમર છે જે અજારક પરિસ્થિતિઓમાં સૂક્ષ્મજીવો દ્વારા થતા વિઘટન સામે ખૂબ જ પ્રતિરોધક છે. તેથી,તે બાયોગૅસ પ્લાન્ટના સ્લરીમાં મોટાભાગે અપાચિત રહે છે.

(C) બાયોગેસ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે (મુખ્યત્વે $CH_4$) જે મિથેનોજિન્સની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
મિથેનોજિન્સ એ અજારક બેક્ટેરિયા છે જે અજારક પરિસ્થિતિઓમાં વૃદ્ધિ પામે છે,જેમ કે ઢોરના આમાશયમાં અને સુએજ ટ્રીટમેન્ટ પ્લાન્ટમાં.
તેઓ સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થોનું વિઘટન કરીને મોટા પ્રમાણમાં $CH_4$,$CO_2$ અને $H_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) ગોબર ગેસ, જેને બાયોગેસ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયા દ્વારા કાર્બનિક પદાર્થો (જેમ કે પ્રાણીઓના છાણ) ના અજારક વિઘટન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે। આ ગેસનો મુખ્ય ઘટક મિથેન $(CH_4)$ છે, જે સામાન્ય રીતે કુલ કદના $50-70\%$ જેટલો હોય છે। અન્ય ઘટકોમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$, હાઇડ્રોજન $(H_2)$ અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ $(H_2S)$ ના અંશોનો સમાવેશ થાય છે।

(A) $1$. તૃણાહારી પ્રાણીઓ,જેમ કે ઢોર,સેલ્યુલોઝથી ભરપૂર આહાર લે છે.
$2$. આ પ્રાણીઓના આમાશય (જઠરનો એક ભાગ) માં મિથેનોજેન્સ (દા.ત.,Methanobacterium) નામના બેક્ટેરિયા હાજર હોય છે.
$3$. આ મિથેનોજેન્સ અજારક રીતે સેલ્યુલોઝનું પાચન કરે છે,જેના પરિણામે મિથેન $(CH_4)$ વાયુ સાથે $CO_2$ અને $H_2$ ઉત્પન્ન થાય છે.
$4$. આ મિથેન વાયુ પ્રાણીઓના પાચન માર્ગ દ્વારા વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે.
$5$. તેથી,વિધાન $A$ અને કારણ $R$ બંને સાચાં છે અને કારણ $R$ એ વિધાન $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(B) બાયોગૅસ પ્લાન્ટ ગ્રામ્ય વિસ્તારો માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે બે મુખ્ય હેતુઓ પૂરા પાડે છે:
$1$. આર્થિક: તે રસોઈ અને પ્રકાશ માટે ઊર્જાનો સસ્તો અને પુનઃપ્રાપ્ય સ્ત્રોત (મિથેન) પૂરો પાડે છે.
$2$. સ્વચ્છતા: તે પશુઓના છાણ અને કૃષિ કચરાનો અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરે છે,જે સ્વચ્છતા જાળવવામાં અને પર્યાવરણમાં રોગકારકોના ફેલાવાને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

(A) બાયોગૅસ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે,જેમાં મુખ્યત્વે મિથેન $(CH_4)$ હોય છે. તે સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થોના અજારક વિઘટન દરમિયાન મિથેનોજેન્સ (દા.ત.,મિથેનોબેક્ટેરિયમ) જેવા સૂક્ષ્મજીવોની પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. આ બેક્ટેરિયા સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર અજારક રીતે વૃદ્ધિ પામે છે અને $CO_2$ તથા $H_2$ ની સાથે મોટા પ્રમાણમાં મિથેન ઉત્પન્ન કરે છે. તેથી,મિથેન એ મુખ્ય ઘટક છે.

(D) બાયોગૅસ એ મિથેનોજેન્સ નામના અજારક બેક્ટેરિયાની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાયુઓનું મિશ્રણ છે.
આ બેક્ટેરિયા સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર ઉછરે છે અને મોટા પ્રમાણમાં મિથેન,$CO_2$ અને $H_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.
તેથી,બાયોગૅસ મુખ્યત્વે મિથેન $(CH_4)$,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ અને હાઇડ્રોજન $(H_2)$ ધરાવે છે.

(B) બાયોગૅસના ઉત્પાદન માટે જવાબદાર બૅક્ટેરિયાના સમૂહને $Methanogens$ (મિથેનોજિન્સ) કહેવામાં આવે છે.
આ બૅક્ટેરિયા અજારક (anaerobic) હોય છે અને સામાન્ય રીતે સુએજ ટ્રીટમેન્ટ દરમિયાન અજારક સ્લજમાં અને ઢોરના આમાશય (rumen) માં જોવા મળે છે.
તેઓ સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થોના અજારક વિઘટનને પરિણામે $CH_4$ (મિથેન) સાથે $CO_2$ અને $H_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.

(B) બાયોગૅસ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે (જેમાં મુખ્યત્વે $CH_4$ હોય છે) જે સૂક્ષ્મજીવોની પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને તેનો ઉપયોગ બળતણ તરીકે થઈ શકે છે.
પશુઓના છાણમાં મિથેનોજેન્સ પુષ્કળ પ્રમાણમાં હોય છે,જે એવા બેક્ટેરિયા છે જે સેલ્યુલોઝયુક્ત પદાર્થો પર અજારક રીતે વૃદ્ધિ પામે છે અને મોટા પ્રમાણમાં $CH_4$,$CO_2$ અને $H_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.
ભારતમાં પશુઓના છાણને સામાન્ય રીતે 'ગોબર' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તેથી તેમાંથી ઉત્પન્ન થતા બાયોગૅસને લોકપ્રિય રીતે 'ગોબરગેસ' કહેવામાં આવે છે.

(B) બાયોગૅસ પ્લાન્ટમાં કોંક્રિટની ટાંકી (પાચક) હોય છે જે $10-15$ ફૂટ ઊંડી હોય છે,જેમાં જૈવિક કચરો એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને છાણનું મિશ્રણ (સ્લરી) ઉમેરવામાં આવે છે. આ સ્લરી પર એક તરતું આવરણ મૂકવામાં આવે છે,જે મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયાની સૂક્ષ્મજીવી પ્રવૃત્તિને કારણે ટાંકીમાં ઉત્પન્ન થતા ગૅસ સાથે ઉપર આવે છે. મેટ્રિક એકમોમાં,આ ઊંડાઈ આશરે $3$ થી $5$ મીટર જેટલી હોય છે.

(D) બાયોગૅસ પ્લાન્ટમાં કોંક્રિટનો એક ટાંકો (ડાયજેસ્ટર) હોય છે જેમાં જૈવિક કચરો એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને છાણનું મિશ્રણ (સ્લરી) ઉમેરવામાં આવે છે.
આ જૈવિક કચરો અને છાણનું મિશ્રણ મિથેનોજેનિક બેક્ટેરિયા માટે ખોરાક (સબસ્ટ્રેટ) તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ બેક્ટેરિયા અજારક પરિસ્થિતિમાં કાર્બનિક પદાર્થોનું વિઘટન કરીને બાયોગૅસ ઉત્પન્ન કરે છે,જે $CH_4$,$CO_2$ અને $H_2$ જેવા વાયુઓનું મિશ્રણ છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયામાં જૈવિક કચરો અને છાણ બંનેનો ઉપયોગ થાય છે.