पर्यावरणशुद्धीचा पर्याय 

श्रीनिवास शारंगपाणी
गुरुवार, 13 सप्टेंबर 2018

उपक्रम
 

आपण रोज विविध माध्यमांद्वारे प्रदूषणाचे बळी आणि तापमान वृद्धीशी संबंधित वृत्त वाचत व ऐकत असतो. शास्त्रज्ञांच्या मतानुसार पृथ्वीवरचं तापमान जर असंच वाढत राहिलं तर अनेक नद्या कोरड्या पडतील; समुद्राची पातळी वाढून किनारपट्टीवरील कित्येक शहरंच काय पण काही देशसुद्धा नष्ट होतील. ही भविष्यवाणी जरी क्षणभर बाजूला ठेवली तरी असह्य उन्हाळा, अवेळी पडणारा पाऊस, अचानक येणारे महापूर हे मात्र आपण प्रत्यक्ष अनुभवतो आहोत आणि या संकटांची तीव्रता दिवसेंदिवस वाढते आहे हे आपल्या सहज लक्षात येण्याजोगं आहे. समस्या गंभीर आहे यात आता शंकेला वाव नसावा. खनिज इंधनांच्या वारेमाप वापरामुळे निर्माण होणाऱ्या विविध रोगांचं (विशेषतः श्वसनाच्या) संकटही आ वासून ठाकलंय. 

समस्येचं मूळ 
वातावरणातील प्रदूषण आणि तापमानवृद्धी या दोन्ही समस्यांचं मूळ मानवी संस्कृतीतच आहे असं म्हटलं, तर ते चमत्कारिक वाटेल पण ते सत्य आहे. ज्या संस्कृतीमुळे मानववंशाचा विकास झाला असं मानण्यात येतं त्यात विस्तवाचा आणि चाकाचा शोध याचा अतिशय महत्त्वाचा वाटा आहे असं मानलं जातं आणि ते खरंही आहे. मात्र ज्या क्षणी विस्तवाचा शोध लागला त्या क्षणापासून मानवानं वातावरणातील कार्बन-डाय-ऑक्‍साइड वायूच्या प्रमाणात वाढ करायला सुरुवात केली हेही तितकंच खरं आहे. दुसरी गोष्ट अशी की विस्तवाचा शोध लागल्यापासून आपण अविरतपणे कार्बनयुक्त इंधनांचा वापर करीत आहोत. सुरुवातीला जगाची लोकसंख्या मर्यादित असल्यानं या दोन्ही कारणांचे परिणाम फारसे जाणवले नाहीत. कदाचित प्राचीन काळातील भीषण दुष्काळांचं आणि निसर्गाच्या कोपाचं कारण हेच असू शकेल. पुढे विकासानं उंच उडी घेतली; खनिज कोळशाचा शोध लागला. वाफेच्या इंजिनाचा शोध लागला. विकासाला अधिक गती निर्माण झाली. पण मोठ्या प्रमाणावर औद्योगिकीकरण होऊन त्याचा परिणाम वातावरणाचं प्रचंड प्रदूषण होण्यात झाला. खनिज तेलाचा आणि वायूचा आणि त्याचबरोबर अंतर्ज्वलन इंजिनाचा शोध लागल्यावर तर प्रगतीनं उड्डाणच केलं. वाहनांमधून ओकला जाणारा धूर आणि अपायकारक वायू यांनी रौद्र आणि राक्षसी रूप धारण केलं आहे. दुर्दैवानं आपण कायम समस्या प्रथम निर्माण करीत आलो आणि परिस्थिती हाताबाहेर गेल्यावर त्यावरती उपाय शोधू लागतो. 

आजचे राहू आणि केतू 
पुराणात राहू आणि केतू या राक्षसांनी सूर्याला गिळंकृत केल्याच्या कथा आहेत. पण आजचे राहू आणि केतू आहेत ज्वलन आणि कार्बनयुक्त इंधनं. ते संपूर्ण वातावरणालाच गिळून टाकीत आहेत. या दोघांशिवाय ऊर्जा निर्माण करता येईल काय याचा शोध घेणं आवश्‍यक झालं आहे. सौर, वात तसेच सागरी लहरी अशा नित्यनूतन ऊर्जास्रोतांचा (Renewable Energy) वापर होतो आहे आणि तो योग्यही आहे. तथापि ऊर्जेची मागणी महाप्रचंड असल्यामुळे आणखी काही स्रोतांचा विचार करणं गरजेचं झालं आहे. 

पेटी-बाह्य विचार 
(Out-of-the-Box Thinking) 
या दुधारी संकटांमधून बाहेर येण्यासाठी पेटी-बाह्य विचारच आवश्‍यक आहे. एका बाजूनं ऊर्जा आणि ऊर्जेचा सतत व वाढती मागणी तर दुसऱ्या बाजूनं पारंपरिक ऊर्जास्रोतांमुळं निर्माण होणारी संकटं अशी इकडे आड तर तिकडे विहीर अशी मानवजातीची अवस्था सध्या झाली आहे. आपण सध्या शोधत असलेले उपाय हे संकटांची तीव्रता कमी करणारे आहेत. त्यांना समूळ नष्ट करणारे नाहीत. 

मी स्वतः या समस्येवर अभ्यास सुरू केला. ज्वलनाशिवाय आणि कार्बनयुक्त इंधनाशिवाय ऊर्जा मिळू शकेल काय याचा शोध घेतला. नित्यनूतन ऊर्जास्रोत तसेच परमाणू-ऊर्जा ज्ञात आहेतच परंतु त्यामध्ये अनेक आव्हानं आहेत असं लक्षात आलं. अलीकडे विद्युतवाहनांचा (Electric vehicles) आग्रह धरला जात आहे परंतु या बाबतीत असं म्हणता येईल, की वीजनिर्मितीसाठी आज प्रामुख्यानं पारंपरिक इंधनाचाच वापर जास्त करून होतो. त्यामुळं एके ठिकाणचं (शहरी भागातलं) संकट दूरच्या ठिकाणी पोचवण्याखेरीज काहीच साध्य होत नाही. विद्युत वाहनांच्या बाबतीत आणखीही एक समस्या आहे. विद्युत घटाचं प्रभारण (Battery charging) अतिशय वेळखाऊ आहे. याशिवाय एका प्रभारणामध्ये वाहन मर्यादित अंतर कापीत असल्यानं पुन्हा पुन्हा दीर्घकालीन प्रभारणाची आवश्‍यकता निर्माण होते. एवंच विद्युत वाहनांचे प्रश्न आजमितीला पूर्णपणे सोडवले गेलेले नाहीत. त्वरित प्रभारण आणि प्रभारणानंतर मोठं अंतर कापण्याची क्षमता हे खनिज इंधनांचे मोठे फायदे आहेत. पण आपल्याला तर त्यापासून सुटका हवी आहे. रासायनिक विघटन प्रक्रियेतून ऊर्जा निर्माण होऊ शकते. खरं तर पदार्थाच्या अवस्था बदलतात त्यातूनही ऊर्जा निर्माण होऊ शकते. उदा. पाण्याची वाफ करून ती कोंडल्यास त्यावर वाफेचं इंजिन (संयंत्र) चालू शकतं हे आपल्याला कित्येक शतकांपासून माहीत आहे. परंतु यासाठीही ज्वलनाची आवश्‍यकता आहे. 

अमोनियम संयुगं 
विघटन प्रक्रियेचा अभ्यास करताना असं लक्षात आलं की अनेक अमोनिअम संयुगांचं विघटन होताना ऊर्जा निर्माण होते. त्या सर्वांमध्ये अमोनिअम नायट्रेट हा पदार्थ उपयुक्त आहे असं दिसून आलं. या पदार्थाचं विघटन होताना ऊर्जा निर्माण तर होतेच पण एका विशिष्ट परिस्थितीत विघटनामुळं निर्माण होणारे वायू हे नायट्रोजन, प्राणवायू (ऑक्‍सिजन) आणि पाण्याची वाफ हे आहेत. म्हणजेच कार्बनविरहित असलेला अमोनिअम नायट्रेट हा पदार्थ ज्वलनाशिवाय ऊर्जा निर्माण करतो आणि उप-उत्पादन (by-product) म्हणून कोणतेही अपायकारक पदार्थ निर्माण न करता प्राणवायूसह उपयुक्त वायू निर्माण करतो. या प्रक्रियेवरून असं दिसून येईल, की अमोनिअम नायट्रेटवर आधारित संयंत्र (इंजिन) बनवणं शक्‍य आहे. असं इंजिन वापरात आणल्यास पर्यावरणाची हानी आणि तापमान-वृद्धी पूर्णपणे रोखता येतील. खरं तर शेकडो वर्षं आपण खराब केलेलं वातावरण पूर्ववत शुद्ध करता येईल. 

संघर्ष 
विविध शास्त्रीय संस्था, शास्त्रज्ञ तसंच सरकारी अधिकारी-मंत्री यांच्याशी या संबंधात संपर्क साधून ही कल्पना पुढं नेण्यात बराच काळ गेला. अपेक्षित प्रतिसाद न मिळाल्यानं काय करावं अशा मनःस्थितीत असताना स्नेही शास्त्रज्ञ सुरेश नाईक (पूर्व-संचालक, भारतीय अंतराळ संस्था-ISRO) यांनी या विषयावर शास्त्रीय निबंध लिहून नामांकित वैज्ञानिक नियतकालिकात पाठवावयास सूचना केली. त्यानुसार A Green Engine Concept - Need of the Hour हा माझा शास्त्रीय निबंध "Journal of Applied Chemistry` या विख्यात नियतकालिकात मार्च २०१८ मध्ये प्रसिद्ध झाला. हे नियतकालिक आंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक संशोधन संस्था (International Organization of Scientific Research-IOSR) यांच्यातर्फे प्रसिद्ध केलं जातं. 

इंजिनाचं स्वरूप 
सध्या विचारात असलेल्या संकल्पनेनुसार अमोनिअम नायट्रेट घन पावडर स्वरूपात किंवा पाण्यातील द्रावणाच्या स्वरूपात ३०० अंश सेल्सिअस तापमानाच्या एका कक्षात पाठवलं जाईल. तिथं त्याचं स्फोटक विघटन होऊन उच्च दाबाचे नायट्रोजन, प्राणवायू व बाष्प हे वायू निर्माण होतील. सलगपणे सोडण्यात आलेल्या अमोनिअम नायट्रेट इंधनामुळे थोड्याच काळात प्रचंड प्रमाणातील हे वायू निर्माण होतील. ते एका सीलबंद टाकीत साठवून त्यावर चक्र (Turbine) फिरवून गतीचा वाहन, पंप वा विद्युत जनित्रासाठी उपयोग केला जाईल. 

माध्यमांसाठी परिषद 
मात्र हे संशोधन शास्त्रीय नियतकालिकातच न राहता सामान्यांसमोर आलं पाहिजे असं अनेकांचं मत पडलं. पर्यावरणाचा ऱ्हास आणि तापमान-वृद्धी याला उपाय आहे हे लोकांसमोर आणण्याची गरज आहे असं लक्षात आलं. त्याला अनुसरून २५ एप्रिल २०१८ रोजी एक पत्रकार परिषद घेण्यात आली. त्यामध्ये माझ्यासमवेत सुरेश नाईक व इतर अधिकारी व्यक्तींनी पर्यावरणपूरक हरित इंजिनाची संकल्पना समजावून सांगितली. इतर वृत्तपत्रांसह सकाळ व सकाळ टाइम्सनं या संकल्पनेला प्रसिद्धी दिली. मात्र अपेक्षेप्रमाणे माध्यमांनी अशा इंजिनाचं प्रारूप (Prototype) तयार आहे का असं विचारलं. पण पूर्णपणे नवीन तंत्रज्ञान असल्यानं प्रारूप करणं खूपसं खर्चिक आणि वेळखाऊ आहे. 

प्रतिसाद 
मात्र वृत्तपत्रांनी विशेषतः ‘सकाळ’ने वृत्तपत्रांतील सविस्तर बातमीमुळे काही कंपन्यांनी आणि तंत्रज्ञांनी प्रारूपासाठी मदत करण्याची तयारी दाखवली. आता प्रारूपावर काम चालू असून काही वर्षांनंतर संकल्पनेतील इंजिन प्रत्यक्षात उतरेल अशी आशा आहे. अर्थात आजही आम्ही स्थापन केलेल्या कार्यगटाला आर्थिक आणि तांत्रिक मदतीची गरज आहे. असा आधार मिळाल्यास पर्यावरणपूरक हरित इंजिनाचं स्वप्न लवकरच साकार होईल आणि जगाला भेडसावत असलेल्या समस्यांचं कायमचं निराकरण होईल. 

आव्हानं 
हरित इंजिन व्यापारी दृष्ट्या सफल करण्याच्या मार्गामध्ये अनेक शंका आणि आव्हानं आहेत. त्यातील एक शंका म्हणजे अमोनिअम नायट्रेटची उपलब्धता. अमोनिअम नायट्रेट हे आजही लाखो टनांमध्ये उत्पादित होतं. त्याचा उपयोग प्रामुख्यानं स्फोटक आणि खत म्हणून केला जातो. सध्या त्याच्या विक्रीवर निर्बंध आहेत. अजून एक प्रश्न असा केला जातो,की अमोनिअम नायट्रेट्‌च्या उत्पादनात आज मोठ्या प्रमाणावर नैसर्गिक वायूचा (मिथेन) वापर केला जातो. हा वायू पर्यावरणाला हानिकारक आहे. याला उत्तर असं आहे की अमोनिअम नायट्रेटच्या उत्पादनाच्या अनेक पद्धती आहेत. त्यात आयनायु (Plasma synthesis) म्हणजे विद्युद्भाराचा उपयोग आणि चक्क नायट्रोजन, पाणी इ. वापरून संश्‍लेषणाचीही पद्धत आहे. या पद्धतीत सुधारणा करून ती वापरावी लागेल. दुसरं एक आव्हान असं आहे की अमोनिअम नायट्रेटच योग्य तऱ्हेनं प्राणवायू, नायट्रोजन आणि बाष्प यात विघटन होण्यासाठी त्याला ३०० अंश सेल्सिअस तापमानापर्यंत उष्णता द्यावी लागते. प्रस्तावित इंजिनात सुरुवातीला बॅटरीच्या साह्यानं हे तापमान साध्य केलं जाईल. परंतु प्रक्रिया उष्मदायी (Exothermic) असल्यानं एकदा इंजिन सुरू झालं की बाह्य उष्णतेची गरज भासणार नाही. 
सर्व आव्हानं आणि शंकांचं खरंखुरं निरसन होण्यासाठी मात्र प्रारूप बनवण्याची गरज आहे. आमचा कार्यगट सध्या संकल्पनेच्या प्रायोगिक सिद्धतेची तयारी करीत आहे.

संबंधित बातम्या