इं‘धन’ खुणावतेय संशोधकांना

द्रवरूप इंधनविरहित प्रदूषणमुक्त वाहनांचे युग २०३०नंतर येईल, असं तंत्रज्ञांना वाटतंय. कार्य करण्याची क्षमता म्हणजे ऊर्जा. ती मिळवायला इंधन पाहिजेच. याचा अर्थ इंधनात ‘धन’ आहे! साहजिकच जगभरच्या संशोधकांना इंधनाचं संशोधन सतत खुणावत आहे.

ताज्या बातम्यांसाठी डाऊनलोड करा ई-सकाळचे ऍप

कार्य करण्याची क्षमता म्हणजे ऊर्जा (एनर्जी), असं भौतिकीशास्त्रज्ञ म्हणतात. रस्त्यावरून धावणाऱ्या वाहनांना ऊर्जा पुरवण्यासाठी पेट्रोल किंवा डिझेल लागतं. ज्या खनिज तेलापासून इंधन मिळतं, ते भारतात पुरेसं मिळत नाही. साहाजिकच भारताला गरजेच्या सुमारे ७० टक्के खनिज तेल आयात करावं लागतं.

सुदैवानं खनिज तेल शुद्धीकरण करण्याच्या तंत्रज्ञानात भारत हा जगातील एक अग्रगण्य देश आहे. पण सध्याच्या काळात खनिज तेलाची उपलब्धता अनेक घटकांवर अवलंबून असते. त्याला मागणी तसा पुरवठा हे कारण आहेच. पण गुंतागुंतीच्या राजकीय परिस्थितीत भारत कच्च्या तेलाची आयात अनेक देशांकडून करतो. त्यात सौदी अरेबिया, कुवेत, इराक हे देश आहेतच; पण आता त्यात इक्वेडोर, कोलंबिया, व्हेनेझुएला, मेक्‍सिको आणि ब्राझील हे देशसुद्धा आहेत. जगभर मागणी वाढल्याने २००८मध्ये खनिज तेलाच्या एका बॅरलचा भाव १६४ डॉलर होता. २१ जानेवारी २०२० रोजी तो प्रतिबॅरल ५८ डॉलर झाला. जाणकारांच्या मते यंदा हा भाव ६०-६५ डॉलर राहील. युद्धजन्य परिस्थितीत तेलाच्या आयात-निर्यातीवर प्रतिबंध येतात. जगात अनेक देशांना खनिज तेलावरील परावलंबित्व आणि चढते भाव त्रस्त करतात हे खरंय. पण खनिज तेल जाळून ऊर्जा प्राप्त करताना पर्यावरणात अनेक विषारी वायूंचं प्रदूषण होतं. त्यामध्ये नायट्रिक ऑक्‍साईड, कार्बन मोनॉक्‍साईड, कार्बन आणि सल्फर डायऑक्‍साईड आणि शिसं हे प्रामुख्यानं असतात. यांसारख्या अनेक अडचणी लक्षात घेतल्यावर नवीन स्वच्छ इंधनांचा शोध घेण्याचे प्रयत्न जगभरचे संशोधक करीत आहेत. 

एथिल अल्कोहोल हे निळ्या ज्योतीनं जळणारं द्रवरूप इंधन आहे. उसापासून साखर उत्पादन करणाऱ्या देशांमध्ये मळी हा एक बायप्रॉडक्‍ट आहे. मळीचा निचरा योग्य पद्धतीने केला नाही, तर त्यापासून हवा, पाणी प्रदूषित होते. मळीमध्ये काही अंश साखरेचा असल्यानं त्यावर सॅख्यारोमायसेस वर्गीय यीस्ट वाढवून अल्कोहोलची निर्मिती करता येते. मका किंवा उसापासून इथेनॉल-उत्पादनाचं तंत्रज्ञान आता जगभर चांगलं ‘सेट’ झालंय. सुमारे पाच ते २० टक्के अल्कोहोल हे पेट्रोल किंवा डिझेलमध्ये मिसळले तरी ऑइल इंजिनमध्ये फेरफार न करता ते कार्य करतं. अल्कोहोलमध्ये ऑक्‍सिजन ‘दडलेला’ आहे. त्यामुळे ‘अँटिनॉकिंग एजंट’ म्हणून शिशाचा अत्यल्प वापर केला तरी चालेल. तेवढी इंधनामध्ये बचत होईल आणि प्रदूषण काहीसं कमी होतं. अल्कोहोल हा कृषिक्षेत्रात पुनरुत्पादित करता येईल असा पदार्थ आहे. त्यामुळे रोजगार वाढतील. अल्कोहोलमुळे ‘संसार’ उद्‌ध्वस्त होताना आपण पाहतो. पण इथं अल्कोहोलमुळे कित्येक नवजोडप्यांचे संसार उत्तम चालतील!

बायोडिझेलचा प्रयोग यशस्वी 
अल्कोहोल बनवण्याची पद्धत ‘फर्मेंटेशन’ (किण्वन)वर आधारलेली असल्याने काहीशी वेळखाऊ आहे. यामुळे (मळीमधील) ग्लुकोज-फ्रुक्‍टोज वापरून काही परदेशी संशोधकांनी लवकर तयार होणारं ‘डायमेथिल फ्युरान’ (डीएमएफ) हे द्रवरूप इंधन बनवलं आहे. त्याची उष्णता निर्माण करण्याची क्षमता पेट्रोलएवढीच आहे.

अल्कोहोलचा उत्कलन बिंदू ७८ अंश सें. आहे, तर ‘डीएमएफ’चा ९४ अंश सें. आहे. त्यामुळे अल्कोहोलप्रमाणे त्याचं वेगानं बाष्पीभवन होत नाही. ज्या इंधनात पाच ते पंधरा कार्बनचे अणू असतात ते इंधन उत्तम, असं तज्ज्ञ मानतात. ‘डीएमएफ’मध्ये कार्बनचे सहा, हायड्रोजनचे आठ आणि ऑक्‍सिजनचा एकच अणू आहे. हे इंधन जळल्यानंतर कितपत प्रदूषण होतं, याचा अभ्यास केला जातोय. 

बायोडिझेल तयार करण्यासाठी मोगली एरंडाच्या बियांचं महत्त्व आहे, पण कोणत्याही वनस्पती तेलापासून बायोडिझेल तयार होऊ शकतं. ते अखाद्य असेल तर आर्थिकदृष्ट्या स्वस्त पडेल. यामुळे प्रदूषण होत नाही. बायोडिझेलचा उपयोग केलेले अनेक प्रयोग यशस्वी झाले आहेत. विमान, रेल्वे आणि ट्रक चालवण्यासाठी त्याचा उपयोग होऊ शकतो, हे सिद्ध झालंय. पिकांना पाणी पुरविणारे ऑइल इंजिन यावर कार्य करते. लो लेव्हल टेक्‍नॉलॉजी वापरून बायोडिझेल बनविता येते. पण या इंधनानं अजून अपेक्षित ‘पकड’ घेतलेली नाही. 

कृषी क्षेत्रातील वाया गेलेल्या जैवपदार्थांपासून (किंवा गोबर गॅसपासून) डायमेथिल ईथर (डीएमई) हा अजून एक इंधनवर्गीय द्रवपदार्थ तयार करता येतो. स्वयंपाकघरातील एलपीजी गॅसमधील २० टक्के प्रोपेनची जागा ‘डीएमई’ घेऊ शकतो. वाहनांसाठी हे उत्तम इंधन आहे. याचा उत्कलनांक उणे पंचवीस अंश सेल्सिअस असल्यामुळे थंड अतिथंड प्रदेशातही वाहन धावू शकते. शिवाय कार्बन, सल्फरचे प्रदूषण होत नाही.

‘डीएमई’पासून इतर काही महत्त्वपूर्ण रसायने उत्पादन करता येतात. पुण्याच्या राष्ट्रीय रासायनिक प्रयोगशाळेनं या इंधनाचे कमी किमतीत उत्पादन व्हावं, म्हणून संशोधन चालू ठेवलं आहे. जैव-इंधनाचा वापर गेल्या काही वर्षांत दुपटीनं वाढलेला आहे. अजूनही वाढू शकतो. याचा अर्थ जैवइंधनात नक्कीच ‘धन’ आहे! अक्षय-विकासाच्या दृष्टीने पण ते आदर्श आहे.  

युग इलेक्‍ट्रिक मोटारींचे
इंधनाच्या संदर्भात वीजनिर्मिती करणाऱ्या फ्युएल सेलचे नाव आता सर्रास ऐकू येतं. ॲनोड, कॅथोड आणि इलेक्‍ट्रोलाईट असे तीन भाग फ्युएल सेलमध्ये असतात. हायड्रोजन (आयॉन) ॲनोडपासून कॅथोडकडे जात असताना, त्यातील एक इलेक्‍ट्रॉन एका उत्प्रेरकाच्या सान्निध्यात मुक्त होतो. अशा इलेक्‍ट्रॉनचा ओघ म्हणजे विद्युतप्रवाह. हायड्रोजन पाण्यापासूनही तयार करता येणं शक्‍य असल्यामुळे ऊर्जानिर्मिती पाण्यापासूनही करता येईल. हायड्रोजन स्फोटक असल्यामुळे सुरक्षित हायड्रोजन निर्मिती करणं गरजेचं आहे. (म्हणजे आवश्‍यक असतानाच त्याची निर्मिती; ‘ऑन द स्पॉट’). आघाडीवरील तीन मोटार उद्योजकांनी हायड्रोजनवर धावणारी वाहने तयार केली आहेत. ती पूर्णतः प्रदूषणमुक्त आहेत. कारण अशा गाड्या त्यांच्या धुराड्यातून फक्त ‘डायहायड्रोजन ऑक्‍साईड’ म्हणजे फक्त पाण्याची वाफ बाहेर सोडतात.               

जपानने गेल्या काही वर्षांत पुनर्भारित करता येतील अशा इलेक्‍ट्रिक बॅटरीवर चालणाऱ्या मोटारींचे प्रमाण वाढवायला सुरुवात केली आहे. सध्या जपानमध्ये फक्त बॅटरीवर पळणाऱ्या एक लाखांपेक्षा जास्त मोटारी आहेत, तसेच बॅटरी किंवा आवश्‍यकतेनुसार पेट्रोलवर धावणाऱ्या ‘हायब्रीड’ मोटारींची संख्या एक लाख आहे. यामुळे आवाजाच्या आणि धुराच्या प्रदूषणाला काही प्रमाणात आळा बसलाय. आता काही मिनिटांमध्ये चार्ज होणारी लिथियम आयॉन बॅटरी तयार झाली आहे. एवढंच नव्हे तर मोटार धावताना स्वतःहून बॅटरी चार्ज करणाऱ्या मोटारीची चाचणी केली जात आहे.

एकदा बॅटरी चार्ज केल्यावर मोटार १५० कि.मी. अंतर पार करते. (लवकरच हे अंतर ८०० कि.मी. होईल). या मोटारीची किंमत लिथियम महाग असल्यामुळे जास्त असेल. विम्याचा खर्चही जास्त असेल, पण देखभालीचा आणि दुरुस्तीचा खर्च कमी राहील.  
द्रवरूप इंधनविरहित प्रदूषणमुक्त वाहनांचे युग २०३०नंतर येईल असं तंत्रज्ञांना वाटतंय. भारतात विजेवरील वाहनांची संख्या चार लाख आहे. बॅटरी वापरून धावणाऱ्या बस, रिक्षा, मोटार आणि मोटारसायकली २०२०मध्ये अनेक ठिकाणी दिसू लागतील.

अशा वाहनांना थोडीफार करसवलतही आहे. सिलिगुडीमध्ये सूर्यप्रकाशाची ऊर्जा ग्रहण करून धावणाऱ्या रिक्षा दिसू लागल्या आहेत. परदेशात काही अग्रगण्य कंपन्यांच्या बस आता लांबच्या अंतरावर सौर ऊर्जा वापरून धावताना दिसत आहेत. कार्य करण्याची क्षमता म्हणजे ऊर्जा. ती मिळवायला इंधन पाहिजेच. याचा अर्थ इंधनात ‘धन’ आहे! साहजिकच संशोधकांना इंधनाचं संशोधन सतत खुणावत आहे!