भाष्य : अर्थकारणाला ‘रिचार्ज’ करणारे लिथियम

भविष्यात विजेवरील वाहनांचा बोलबाला असेल. त्याच्या बॅटरींसाठी लिथियम महत्त्वाचा घटक आहे. जम्मू-काश्‍मीरातील रियासी जिल्ह्यात लिथियमचा प्रचंड मोठा साठा सापडल्याने त्याच्या आयातीवर आपल्याला अवलंबून राहावे लागणार नाही. देशाला आत्मनिर्भर बनवण्याची क्षमता त्यात आहे, ही समाधानाची बाब आहे.

कोणत्याही औद्योगिक क्षेत्राच्या प्रगतीसाठी त्याला लागणाऱ्या कच्च्या मालाचा पुरवठा नियमितपणे होणे हे खूप गरजेचे असते. काही दुर्मिळ मालासाठी परदेशांवर अवलंबून राहावे लागते. आगामी काळ विजेवरील वाहनांचा (इव्ही) असेल. बॅटरीवर कार्यान्वित होऊन धावणारी वाहने जगात वाढणार आहेत. यामुळे बॅटरीनिर्मिती उद्योगांना आवश्यक कच्चा-माल, खास करून लिथियमचे क्षार योग्य किमतीत आणि पुरेसे मिळायला पाहिजेत. वाहनांमध्ये पेट्रोल किंवा डिझेलचा वापर करणे सोयीचे आहे. पण त्यामुळे जागतिक तापमानवाढीला साह्य करणारा कार्बन डायॉक्साईड आणि अन्य रसायने धुराद्वारे हवेत मिसळतात. विजेवरील वाहनांमुळे फार कमी प्रदूषण होते.

अमेरिकेत गेल्या वर्षी (२०२२) जेवढ्या मोटारींची विक्री झाली त्यामध्ये सहा टक्के मोटारी बॅटरीवर चालणाऱ्या होत्या. जपानमध्ये बॅटरीवर चालणाऱ्या मोटारींची संख्या तुलनेने कमी आहे, पण हायब्रीड मोटारींचे प्रमाण तब्बल ४०% आहे. हायब्रीड मोटार चालवताना गरजेनुसार पेट्रोल किंवा बॅटरी, असं दोन्ही वापरता येते. मोटारीची बॅटरी पुनर्भारित (रिचार्जेबल) होणारी असते. यासाठी अर्थातच लांबपल्ला गाठणाऱ्या आणि कमी वेळात पुनर्भारित होणाऱ्या बॅटरींची आवश्यकता असते. भारतातील रस्त्यांवरून २०३०पर्यंत तीस टक्के वाहने बॅटरीवर चालतील.

त्यातील निदान सत्तर टक्के औद्योगिक वाहने बॅटरीवर चालावीत, अशी ‘नीती आयोगा’ची अपेक्षा आहे. त्यात चाळीस टक्के बस आणि तीस टक्के खासगी वाहने असतील. बॅटरीवर धावणारी दोन आणि तीन चाकी वाहनांची संख्या बरीच मोठी राहील. विविध माध्यमातून कार्बन उत्सजर्नाचे प्रमाण २०७०पर्यंत शून्य व्हावे, असे प्रयत्न भारतातर्फे होत आहेत.

लिथियमची बॅटरी

विजेवरील वाहनांना गती देणाऱ्या बॅटरीमधील मुख्य घटक म्हणजे लिथियम. महाविस्फोटामुळे (बिगबँग) जी विश्वनिर्मिती होऊ लागली तेव्हा सर्वप्रथम हायड्रोजन, हेलियम आणि लिथियम अशी तीन मूलद्रव्ये तयार झाली. याचा अर्थ तेराशे कोटी वर्षांपूर्वी निर्माण झालेले लिथियम अजूनही या वसुंधरेवर आहे. स्वीडनमधील शास्त्रज्ञ योहान अर्फव्हेडसन यांना १८१७ मध्ये एक दगड सापडला होता. त्यात त्यांना रुपेरी रंगाचे नवीन मूलद्रव्य असल्याचे आढळून आले.

ग्रीक भाषेत ‘लिथॉस’ म्हणजे दगड. यामुळे नवीन मूलद्रव्याला लिथियम नाव मिळाले. हा धातू पाण्यावर ठेवला तर तरंगतो. कारण तो पाण्याहून निम्म्या वजनाचा आहे. लिथियम खूप क्रियाशील असल्यामुळे पाण्याबरोबर त्याची जोरदार प्रक्रिया होते. यासाठी लिथियम कोरड्या जागी, पॅराफीनसारख्या द्रवात किंवा अरगॉन या ‘निष्क्रिय’ वायूमध्ये ठेवतात. उच्च तापमानात टिकून राहणाऱ्या काचा तयार करण्यासाठी आणि सिरॅमिक्स (मृत्तिका) निर्मितीमध्ये लिथियमचा उपयोग होतो. तसेच अतिथंड आणि अतिउच्च तापमानात टिकून राहणाऱ्या वंगणात (ग्रीसमध्ये) लिथियम स्टीरिएट वापरतात.

तथापि आता लिथियमचा मुख्य उपयोग रिचार्जेबल विद्युतघट (बॅटरी) निर्मितीसाठी केला जातोय. घड्याळे, मोबाईल, लॅपटॉप, डिजिटल कॅमेरा, श्रवणयंत्र, हार्ट-पेसमेकर इत्यादी उपकरणांमध्ये लिथियमची बॅटरी नेहमीच वापरली जाते. ॲल्युमिनिअम-लिथियमचे मिश्रधातू विमान, अतिवेगवान रेल्वे आणि सायकल यांच्यामध्ये वापरतात. हायड्रोजन सामावून घेण्यासाठी लिथियम हायड्राईडचा चांगला उपयोग होतो. याचा अर्थ लिथियम ऊर्जानिर्मितीसह अनेक ठिकाणी उपयोगी पडतो. अणुसंमीलनाद्वारे (न्यूक्लिअर फ्युजन) ऊर्जा प्राप्त करताना त्या यंत्रणेत लिथियम उपयुक्त असते. साहजिकच आता लिथियम धातूचा उल्लेख ‘पांढरे सोने’ किंवा ‘व्हाईट गोल्ड’ म्हणून केला जात आहे.

बॅटरीकरीता लिथियम धातूपेक्षाही लिथियम आयॉनचा उपयोग महत्त्वाचा आहे. आयॉन म्हणजे लिथियमचा धनभारित अणू. बॅटरीचा ॲनोड भाग धनभारित (+) असून तेथे लिथियम साठलेले असते. बॅटरीचा वापर करताना, म्हणजे डिस्चार्ज होताना ॲनोडकडून धनभारित लिथियम आयन हे ऋणभारित (-) कॅथोडकडे जात असतात. या उलट क्रिया बॅटरी पुनर्भारित होताना घडते (कॅथोडकडून लिथियम आयन ॲनोडकडे जातात). हे घडून येण्यासाठी माध्यम म्हणून एथिलिन कार्बोनेट सारखे द्रवरूप इलेक्ट्रोलाईट आवश्यक असते.

ॲनोडकडून लिथियम आयनची इलेक्ट्रोडकडे हालचाल (जा-ये) होताना मुक्त इलेक्ट्रॉन्स विद्युत प्रवाह निर्माण करतात. जगात लिथियम निर्यात करणाऱ्या अग्रगण्य देशांमध्ये चिली (८,२०० टन), ऑस्ट्रेलिया (५,५०० टन), चीन (२,८०० टन) आणि अर्जेंटिना (२,७०० टन) हे देश आघाडीवर आहेत. भारताला बहुतेक सर्व लिथियम आयात करावे लागते. या बाबतीत आपण आत्मनिर्भर नाही. भारताने २०२०-२१ या आर्थिक वर्षामध्ये चीन (हॉंगकॉंग), जपान आणि व्हिएतनाम यांच्याकडून आठ हजार ८११कोटी रुपयांचे लिथियम आयॉन खरेदी केले होते. हे प्रमाण पाच वर्षांत दुप्पट झाले आहे. एका मोटारीच्या बॅटरीमध्ये साधारण आठ किलोग्रॅम लिथियम वापरलेले असते. हे लक्षात घेऊन लिथियम बाबतीत देश स्वयंपूर्ण व्हावा, असे भारतीयांना वाटल्यास नवल नाही.

‘पांढरे सोने’ सापडले!

जिऑलॉजिकल सर्व्हे ऑफ इंडिया या संस्थेने आपल्या देशाच्या विविध भागात लिथियमयुक्त खनिज द्रव्य शोधण्याचे प्रयत्न बऱ्याच वर्षांपासून चालवले होते. अरुणाचल प्रदेश, मेघालय, कर्नाटक आणि राजस्थान या राज्यात अत्यंत कमी प्रमाणात लिथियमची खनिजे मिळालेली होती. कर्नाटकमध्ये मंड्या जिल्ह्यामध्ये मार्लागल्ला आणि अल्लापतना दरम्यान अग्निजन्य दगडात सोळाशे टन लिथियम सापडले आहे. मात्र यावर्षी फेब्रुवारी महिन्यातच जम्मू-काश्मीरमध्ये (जगाच्या तुलनेत) खूप मोठ्या प्रमाणात लिथियम मूलद्रव्य असलेले खनिज सापडलेले आहे.

हा भाग रियासी जिल्ह्यातील सलाल- हैमाना म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या भागात आहे. तो मुलूख जम्मू आणि उधमपूर यांच्यापासून ७०-८० किलोमीटरवर आहे. येथे चिनाब नदीवरील सलाल धरण असल्यामुळे खनिज द्रव्य स्वच्छ करण्यासाठी पाण्याची सोय होऊ शकते. आता कमी पाण्यात, किमान प्रदूषण करणाऱ्या लिथियम शुद्धीकरणाच्या पद्धती विकसित करण्यात आल्या आहेत. प्राथमिक अंदाजात सलाल-हैमाना भागात निदान ५९ लाख टन खनिज द्रव्य असू शकेल, असा अंदाज आहे. याचा अर्थ लिथियम आणि लिथियमचे क्षार मिळवण्यासंदर्भात आपण निश्चित स्वयंपूर्ण होण्याची स्पष्ट चिन्हे आहेत.

लिथियम सर्वात हलका धातू असला तरी भारताच्या ऊर्जा सुरक्षेला तो भक्कम आधार ठरणार आहे. मात्र कच्च्या खनिजापासून ९९.९% बॅटरी ग्रेड लिथियम हायड्रॉक्साइड किंवा लिथियम कार्बोनेट वेगळे काढण्यासाठी आपल्या संशोधकांना प्रयत्न करावे लागतील. ते प्रशिक्षित असल्यामुळे त्यात त्यांना यश पण मिळेल. बॅटरी तयार करताना कोबाल्ट, मँगॅनीज, निकेल, कॉपर, ग्रॅफाइट आणि अन्य घटक देखील आवश्यक असतात. त्याचीही मुबलक उपलब्ध असणे गरजेचे आहे. अनेक घटक अनुकूल असले तरी काही प्रतिकूल बाबींचा सामना करावा लागेल. ऊर्जा निर्मितीच्या दृष्टीने अत्यंत महत्त्वपूर्ण मानलेले ‘पांढरे सोने’ किंवा व्हाईट गोल्ड मिळवण्यासाठीचे तंत्रज्ञान प्रदूषणमुक्त असले पाहिजे. पण मुळात लिथियम सापडलं, हीच मोठी जमेची बाजू आहे.