सर्च-रिसर्च :  ‘निळ्या ऊर्जे’च्या दिशेने...

वाढत्या लोकसंख्येच्या ऊर्जेची गरज भागविण्यासाठी पर्यावरणपूरक ऊर्जास्रोतांचा शोध जगभरातील शास्त्रज्ञ घेत आहेत. ऊर्जेची गरज भागविण्यासाठी पृथ्वीचा ७५ टक्के पृष्ठभाग व्यापणाऱ्या महासागरांइतका सर्वोत्तम आणि शाश्‍वत पर्याय तो कोणता! जिथे सागराला नदी मिळते, तिथे खाऱ्या आणि गोड पाण्याच्या मंथनातून हजारो वॉट वीज मिळविण्याची शक्कल शास्त्रज्ञांनी लढविली आहे. वाहनांतील रासायनिक बॅटऱ्या ज्याप्रमाणे धन आणि ऋण प्रभारित आयनांच्या विभवांतर निर्माण करून विद्युत धारा मिळवतात, त्यामाणे महासागराच्या खाऱ्या आणि गोड पाण्यातील आयनांमध्ये विभवांतर निर्माण करत हजारो वॉट विद्युतधारा मिळविण्याचा घाट शास्त्रज्ञांनी घातला आहे. महासागरांतून मिळणाऱ्या या पर्यावरणपूरक ऊर्जेला ‘निळी ऊर्जा’ असे नाव देण्यात आले आहे. दरवर्षी सुमारे ३७ हजार घन किलोमीटर गोड पाणी नद्यांद्वारे समुद्राला मिळते. त्यातून दोन हजार टेरावॉट इतकी ऊर्जा मिळेल, असे स्पष्ट झाले आहे. एवढी ऊर्जा मिळविण्यासाठी तब्बल दोन हजार अणुविद्युत केंद्रांची गरज भासेल! समुद्रातील खाऱ्या पाण्यातील धन प्रभारी सोडिअम अथवा पोटॅशिअमचे आयन आणि गोड्या पाण्यातील ऋण प्रभारीत क्‍लोराइड यांचे मोठ्या प्रमाणावर विलगीकरण केले आणि त्यांच्या मध्ये कंडक्‍टिंग वायर ठेवली, तर इलेक्‍ट्रॉनचे ऋण प्रभारित आयनांतून धन प्रभारित आयनांकडे वहन होत विद्युतधारा मिळेल. याच सिद्धांताचा वापर करत समुद्रात आयनांचे दोन मोठाले साठे तयार करण्याचा शास्त्रज्ञांचा प्रयत्न आहे.

- ताज्या बातम्यांसाठी डाऊनलोड करा ई-सकाळचे ऍप

आयन विलग करणारे मेंब्रेन 
२०१३ मध्ये पहिल्यांदा फ्रेंच शास्त्रज्ञांनी आयनांना विलग करण्यासाठी सेमीपरमेबल मेंब्रेन विकसित केले. त्यात त्यांनी सिलिकॉन नायट्राइडचा वापर करत बोरॉन नायट्राइट नॅनोट्यूब्स (बीएनएनटी) विकसित केल्या. या नॅनोट्यूब्स ऋण प्रभारीत असल्यामुळे फक्त धन प्रभारित आयनांना झिरपण्याची परवानगी देतात, म्हणजेच ऋण प्रभारित आयनांचे त्यातून वहन होत नाही. पर्यायाने त्या मेंब्रेनच्या एका बाजूला धन प्रभारित आणि दुसऱ्या बाजूला ऋण प्रभारित आयनांचा संचय होईल. लाखो छिद्रांच्या एक वर्ग सेंटिमीटर आकाराच्या अशा मेंब्रेनमधून ३० मेगावॉट प्रतिवर्ष एवढी ऊर्जा निर्माण करता येईल. यातून तीन घरांना वर्षभर पुरेल एवढी वीज मिळेल. परंतु आतापर्यंत पोस्टाच्या स्टॅम्पएवढ्या आकाराचेही मेंब्रेन तयार करण्यात शास्त्रज्ञांना यश आले नव्हते. 

अमेरिकेतील न्यू जर्सी येथील विद्यापीठातील संशोधकांना नुकतेच ६.५ मायक्रोमीटर जाडीचे पॉलिमर विकसित करण्यात यश आले आहे, की जे बोरॉन नायट्राइट नॅनोट्यूब्स सेमीपरमेबल मेंब्रेनप्रमाणे कार्य करते. हे पॉलिमर मेंब्रेन विकसित करण्यासाठी संशोधकांनी ऋण प्रभारित पॉलिमरच्या नळ्या धनप्रभारीत कोटिंगने रंगविल्या, परंतु त्यातील रेणू ‘बीएनएनटी’पेक्षा फारच मोठे होते आणि त्यामुळे त्यांची उपयुक्तता राहिली नाही. त्यानंतर संशोधकांनी ऋण प्रभारीत पदार्थांत चुंबकीय लोह ऑक्‍साइडचे मिश्रण केले आणि धन प्रभारित कोटिंग्जना चिकटवले. यानंतर संशोधकांनी या पॉलिमरच्या नळ्यांना चुंबकीय क्षेत्र लागू केले, तेव्हा ट्यूबमधील बहुतेक पॉलिमर निश्‍चित केलेल्या फिल्ममध्ये संरेखित झाले. त्यानंतर त्यांनी पॉलिमरमध्ये सुधारणा करण्यासाठी त्यांना अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाशात ठेवले आणि बंद केले. शेवटी, प्लाझ्मा बीमचा वापर करत ट्यूबच्या दोन्ही बाजू उघडल्या गेल्या. तयार झालेल्या पॉलिमरच्या सेमीपरमेबल मेंब्रेनमध्ये प्रति घन सेंटिमीटरला सुमारे दहा दशलक्ष ‘बीएनएनटी’ होते. तयार झालेल्या या एकसंध सेमीपरमेबल मेंब्रेनमध्ये महासागरातील निळ्या ऊर्जेला प्रवाहित करण्याचे सामर्थ्य आहे.