सायटेक : कर्ब वायूचे सदुपयोग

आपण श्वसनक्रियेत प्राणवायू फुफ्फुसात घेतो आणि कार्बन डायऑक्‍साईड बाहेर सोडतो. हे दोन्ही वायू जीवसृष्टीच्या अस्तित्वासाठी अत्यावश्‍यक आहेत. वनस्पती हवेतील कार्बन डायॉक्‍साईड वापरून वाढत असतात, त्या वेळी अन्य सजीवसृष्टीला प्राणवायूचा पुरवठा करतात. हा वायू आग नियंत्रणात आणण्यासाठी वापरतात. सोडा, लेमनसारख्या एरेटेड पेयांची चव मजेदार व्हावी म्हणूनही कार्बन डायॉक्‍साईड वापरतात. लोकरीचे किंवा इतर किमती कपड्यांचे ड्राय-क्‍लिनिंग करण्यासाठी हा वायू उपयोगी असल्याचे आढळले आहे. या वायूच्या गोठलेल्या पांढऱ्या भुकटीला सुका बर्फ किंवा ड्राय आइस म्हणतात.

अन्न किंवा औषधे टिकवण्यासाठी ड्राय आइस उपयुक्त ठरतो. या वायूचे इतर खूप उपयोग आहेत. तरीही तो वातावरणात किंचितही वाढू नये, म्हणून प्रयत्न केले जातात. कारण हा वायू अनिष्ट अशा हरितगृह परिणामाला, ("ग्रीनहाउस इफेक्‍ट'ला) मदत करतो. पृथ्वीवर सूर्यकिरणांमुळे तापमान वाढते. रात्रीच्या वेळी या उष्णतेचे वातावरणात उत्सर्जन होते. त्या वेळी वातावरणातील बाष्प, मिथेन, कार्बन डायऑक्‍साईड आदी घटकांचे रेणू ही उष्णता सामावून घेऊन अडथळा निर्माण करतात. अशा रीतीने उष्णता पृथ्वी लगत थोपवून धरली जाते. परिणामी वसुंधरेचे तापमान वाढत जाते. साहजिकच कार्बन डायऑक्‍साईड वायू उपयुक्त असला, तरी हरितगृह परिणाम टाळण्यासाठी त्याचे प्रमाण आटोक्‍यात ठेवणे गरजेचे आहे, असे जाणकारांचे सांगणे असते. 

सध्या पृथ्वीच्या वातावरणात 750 अब्ज टन एवढ्या मोठ्या प्रमाणात कार्बन डायऑक्‍साईड वायू (विरळ स्थितीत) उपलब्ध आहे. वातावरणातील कार्बन डायऑक्‍साईडचे प्रमाण नियंत्रित करण्यासाठी वृक्षांची लक्षणीय मदत होते. एक मध्यम आकाराचे झाड प्रतिवर्षी 22 किलोग्रॅम कार्बन डायऑक्‍साईडचे शोषण करते. यामुळे भारताने आपली भूमी निदान 33 टक्के जंगलांनी समृद्ध करावी, असे ठरवलंय.

आता हवेतून थेट कार्बन डायॉक्‍साईड शोषून घेणारी यंत्रणा अभियंत्यांनी तयार केली आहे. सध्या ही यांत्रिक पद्धत बरीच महाग आहे. एक टन कार्बन डायऑक्‍साईड शोषून घ्यायला सात ते पंधरा हजार रुपये लागतात. मात्र हा खर्च कमी करता येईल, असे तंत्रज्ञ म्हणतात. महासागरांमध्ये वातावरणातील कार्बन डायॉक्‍साईड थेट विरघळतो आणि त्यामुळे त्याचे प्रमाण निसर्गतः नियंत्रणात राहते. 

खनिज तेलावर चालणारी वाहने त्यांच्या धुरामार्फत बाहेरील हवेत कार्बन डायऑक्‍साईड आणि अन्य अपायकारक वायू सोडतात. हे लक्षात घेऊन भारताने विद्युत ऊर्जेवर (बॅटरीवर) चालणाऱ्या वाहानांना उत्तेजन द्यायचे धोरण स्वीकारले आहे. जगात आता बॅटरीच्या जोरावर वाहने चालवण्याचे यशस्वी प्रयोग होत आहेत. 

हा वायू वातावरणातून विनामूल्य मिळवता येतो. त्याचा विनियोग उपयुक्त रसायने मिळवण्यासाठी होईल. प्रयोगशाळांमध्ये कार्बन डायऑक्‍साईड पासून इंधन किंवा मौल्यवान रसायने तयार करण्याचे संशोधन चालू आहे. हे रूपांतर अर्थातच गतिमान आणि स्वस्तात व्हायला पाहिजे. जगातील शेतकरी युरियाला एक महत्त्वाचे खत मानतात. युरियाची औद्योगिक क्षेत्रात निर्मिती करताना हवेतील कार्बन डायऑक्‍साईड मोठ्या प्रमाणात वापरला जातो. युरिया रेझीन, पॉलिकार्बोनेट्‌स, पॉलियुरेथांस, मेलामाईन, सॅलिसिलिक आम्ल, अशी अनेक उपयुक्त रसायनांची निर्मिती करताना हा वायू वापरला जातो. 

एखादा उत्प्रेरक वापरून कार्बन डायॉक्‍साईडचे क्षपण (हायड्रोजनचा भरणा, रिडक्‍शन) करता आले की त्यापासून मिथेनवायूसह मिथेनॉलसारखी अनेक उपयुक्त रसायने-इंधने तयार होऊ शकतात. सुरवातीला कार्बन डायऑक्‍साईडचे रूपांतर कार्बन मोनॉक्‍साइड मध्ये करणे गरजेचे असते. यासाठी एक उत्प्रेरक म्हणून तांबे या धातूच्या पृष्ठभागाचा उपयोग होतो. एकदा कार्बन मोनॉक्‍साईड तयार झाला की त्याचे रूपांतर मिथेन या इंधनवर्गीय वायूमध्ये करण्याचा मार्ग मोकळा होतो.

वरकरणी ही प्रक्रिया सुलभ वाटली तरी त्यासाठी दोन स्वतंत्र यंत्रणांची गरज असते. पहिल्या यंत्रणेत मिथेन वायू तयार होतो आणि दुसऱ्या यंत्रणेत तो शुद्ध होऊन एकत्रित साठवला जातो. या दोन्ही प्रक्रिया एकाच रिऍक्‍टरमध्ये करता आल्या, तर हवेतून मोफत मिळणाऱ्या कार्बन डायऑक्‍साईड पासून मिथेनवायू किफायतशीर खर्चात तयार करता येणे शक्‍य आहे. हे लक्षात घेऊन अमेरिकेच्या डेलावेअर विद्यापीठातील संशोधकांनी विद्युत-रासायनिक (इलेक्‍ट्रोकेमिकल) प्रक्रियांचे तत्त्व वापरून नियोजित प्रक्रिया साध्य केली आहे. यासाठी त्यांनी रिऍक्‍टरच्या आतील तांब्याच्या पृष्ठभागावर विशिष्ट संरचनेचा नॅनोवर्गीय चांदीचा लेप लावला. प्रथम कार्बन डायॉक्‍साईडचे रूपांतर कार्बन मोनॉक्‍साईडमध्ये होते.

अतिसूक्ष्म चांदीचा लेप कार्बन मोनॉक्‍साइडला आकर्षित करतो. या वायूचे रूपांतर क्षपण क्रियेमार्फत मिथेनमध्ये करण्यासाठी तांब्याचा लेप उपयुक्त पडतो. या यंत्रणेसाठी लागणाऱ्या विद्युतजोडामध्येही (इलेक्‍ट्रोड) नावीन्यता आहे. या सुधारित डिझाइनमुळे सर्व प्रक्रिया एकदम घडून मिथेनवायू जास्त प्रमाणात आणि कमी खर्चात तयार होतो. या संभाव्य व्यावसायिक प्रक्रियेमध्ये तांबे आणि चांदी यांच्या संरचनेतील गुणवत्तेचे आणि गुणोत्तराचे प्रमाण गुप्त ठेवण्यात आले आहे. 

पर्यावरणाच्या रक्षणासंबंधी जागृती, वृक्षसंवर्धन, वाहनांसाठी बॅटरीचा वापर आणि वातावरणातून मोफत उपलब्ध होत असलेल्या कार्बन डायॉक्‍साईडचा युरिया आणि मिथेनसारख्या रसायनांमध्ये रूपांतर करणे हे सर्व पर्यावरण अनुकूल पर्याय आहेत. यामुळे "ग्लोबल वॉर्मिंग'च्या समस्येची तीव्रता कमी होऊ शकते.