शुद्ध ऊर्जास्रोताचा मार्ग कठीण

मानवी जीवन पृथ्वीवर तगून राहायचे असेल, तर पृथ्वीचे तापमान वाढणार नाही याची दक्षता घेणे सर्वात जास्त महत्त्वाचे आहे. तापमानवाढीमुळे जीवन जगणे कठीण होईल आणि याची परिणती सजीव प्रजाती व मानवाचा नाश होण्यात होईल. म्हणूनच जिवंत राहण्यासाठी जगभरातील देश आणि वैज्ञानिक हवामान बदलावर उपाय करण्यासाठी एकत्रित प्रयत्न करत आहेत.

वातावरणातील कार्बनच्या अतिउत्सर्जनामुळे (हरितगृह वायू) पृथ्वीचे तापमान वाढत आहे. आपण सध्या वापरत असलेले ऊर्जास्रोत (कोळसा, तेल आणि गॅस) वातावरणात कार्बनच्या उत्सर्जनास कारणीभूत ठरतात. यावर नियंत्रण मिळवणे हे आपल्यासमोरील सर्वात मोठे आव्हान आहे. कार्बन उत्सर्जन कमी होईल, असे पर्यायी ऊर्जास्रोत शोधण्यासाठी जगभरातील वैज्ञानिक कठोर परिश्रम घेत आहेत. वायू ऊर्जा आणि सौर ऊर्जा हे शुद्ध ऊर्जेचे असे दोन स्रोत आहेत जे अनेक देशात वापरले जात आहेत; पण या दोन्ही स्रोतांना काही मर्यादा आहेत.

दुसरा स्रोत आहे अणुविभाजन प्रक्रिया, जे तंत्रज्ञान अणुबॉम्बमध्ये वापरले जाते. भारतासह अनेक देशांत अणुभट्ट्या आहेत, ज्यात ऊर्जानिर्मिती केली जाते. या प्रक्रियेलासुद्धा अनेक मर्यादा आहेत, त्याची चर्चा पुढे आहे. ऊर्जानिर्मितीसाठी अणू एकत्रीकरणावर जगभरात अनेक दशकांपासून संशोधन केले जात आहे. कारण हा शून्य कार्बनउत्सर्जन करणारा आणि अमर्याद ऊर्जानिर्मिती करणारा सर्वात शुद्ध ऊर्जास्रोत असेल. ज्यामुळे जगाची ऊर्जेची गरज भागवली जाईल.

सूर्यासह सर्व ताऱ्यांमध्ये अणू एकत्रीकरणाची प्रक्रिया सातत्याने घडते. जो अमर्याद ऊर्जेचा स्रोत मानला जातो. अणू एकत्रीकरणाच्या प्रक्रियेतून सूर्याला त्याची ऊर्जा मिळते. उच्चदाबाखाली ठेवल्यानंतर हायड्रॉनसारखे छोटे अणू एकत्र येतात, ज्याद्वारे अवजड मूलद्रव्ये तयार होतात. उदाहरणार्थ सूर्यामध्ये हायड्रोजनचे अणू एकत्र येऊन हेलियमचा अणू तयार होतो, जो गुरुत्वाकर्षणाखाली सर्वात अवजड घटक आहे.

हायड्रोजनसारख्या हलक्या मूलद्रव्यांच्या एकत्र येण्यामुळे ऊर्जेची निर्मिती होते, जिचा उपयोग आपल्या सौरमालेला होतो. एका नियंत्रित वातावरणात ही प्रक्रिया आपण कृत्रिम पद्धतीने करू शकलो, तर ऊर्जाटंचाईवर मात करण्यास आपण समर्थ बनू. त्यामुळे ही प्रक्रिया पृथ्वीवर तयार करण्यासाठी ५० देशांतील शास्त्रज्ञ १९६० पासून प्रयत्न करत आहेत. असे करण्यात अनेकांना यश आले आहे; पण यात एक समस्या कायमची आहे. एकत्रीकरणाची प्रक्रिया सुरू करण्यासाठी लहान अणूंना एकत्र आणण्यास जे तापमान आणि दाब लागतो, त्यासाठी मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वापरली जाते; पण या प्रक्रियेतून जी ऊर्जा निर्माण होते, ती अत्यंत तोकडी असते.

सोप्या भाषेत सांगायचे झाले, तर अधिकचे पैसे मिळण्याच्या आशेने मुदत ठेवीमध्ये पैसे ठेवले, पण अपेक्षेपेक्षा कमी पैसे मिळाले, असे हे आहे. अणू एकत्रीकरण प्रक्रियेच्या आतापर्यंतच्या एकाही प्रयोगातून या प्रक्रियेसाठी जेवढी ऊर्जा लागते त्यापेक्षा जास्त ऊर्जा निर्माण झाली नाही. अनेक दशकांपासून शास्त्रज्ञ हा अडथळा पार करू शकले नाहीत; पण एलएलएनएलने हा अडथळा पार केला आहे. अणू एकत्रीकरणाची प्रक्रिया घडवण्यासाठी जेवढी ऊर्जा लागते त्यापेक्षा जास्त ऊर्जा निर्माण करण्यात त्यांना यश आले आहे. अणू एकत्रीकरणाची प्रक्रिया घडवून आणण्यासाठी त्यांनी २.०५ मेगाज्युल्स (एमजे) ऊर्जेचा वापर केला; पण या प्रक्रियेतून ३.१५ एमजे ऊर्जा निर्माण झाली. म्हणजे दीडपट जास्त ऊर्जा निर्माण झाली. म्हणजे २ ची गुंतवणूक करून त्यावर १.१५ चा निव्वळ नफा मिळाला. त्यामुळेच ही एक प्रगतीच आहे. आपल्याला हे माहीत आहे, की अणू एकत्रीकरणाच्या प्रक्रियेत भविष्यासाठी ऊर्जास्रोत होण्याची क्षमता आहे.

आपल्या ऊर्जेची गरज भागवण्यासाठी अणू एकत्रीकरण हा सर्वोत्तम पर्याय का आहे, हे आता समजून घेऊया. औद्योगिक क्रांती सुरू झाल्यापासून कोळसा आणि तेल हे आपल्यासाठी सर्वात मोठे ऊर्जा स्रोत आहेत; पण हे बिलकूल पर्यावरणस्नेही नाहीत. कोळसा आणि तेल जाळल्याने वातावरणात मोठ्या प्रमाणात हरितगृह वायूचे उत्सर्जन होते. जे पर्यावरण बदलाचे मुख्य कारण आहे. हवामान बदल हा सध्या सर्वात ज्वलंत मुद्दा बनत असताना जगातील नेत्यांनी या इंधनांवर बंदी आणावी आणि पर्यायी ऊर्जास्रोताचा वापर करावा, यासाठी अधिक भर दिला जात आहे. पर्यायी ऊर्जास्रोतांमध्ये पवन ऊर्जा, सौर ऊर्जा, गॅस आणि अणू एकत्रीकरणातून निर्माण होणारी ऊर्जा आहे;

पण प्रत्येकाच्या स्वतःच्या मर्यादा आहेत. पवन आणि सौर ऊर्जा हे शुद्ध ऊर्जास्रोत आहेत; पण ते वातावरणावर अवलंबून आहेत. वारा नेहमीच वाहत नाही आणि ढगाळ वातावरणात सौरऊर्जेचा वापर केला जाऊ शकत नाही. तसेच, ही ऊर्जा दीर्घकाळासाठी साठवणे आणि वितरित करणे सध्या कठीण आहे. गॅस हा तेल आणि कोळशापेक्षा शुद्ध आहे; पण हा ऊर्जेचा पूर्णपणे शुद्ध प्रकार नाही. त्यानंतर अणू विभाजनातून निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेचा पर्याय आहे. यात अवजड मूलद्रव्ये खंडित होऊन हलके मूलद्रव्ये तयार होऊन ऊर्जानिर्मिती होते. हे अणू एकत्रीकरण प्रक्रियेच्या विरुद्ध आहे. जिथे हलकी मूलद्रव्ये एकत्र येत अवजड मूलद्रव्ये तयार होतात. अणुविभाजन प्रक्रियेतून निर्माण होणारी ऊर्जा उपयुक्त आहे; पण यातून निर्माण होणारे किरणोत्सर्गी पदार्थ हे सजीवांसाठी अतिशय घातक आहेत. चेर्नोबिल आणि फुकोशिमा येथील अणुभट्ट्यांमध्ये गळती झाल्याने जवळच्या प्रदेशांमध्ये अनेक वर्षांपर्यंत मोठे नुकसान झाले. या प्रक्रियेतन निर्माण झालेल्या किरणोत्सर्गी कचऱ्याची विल्हेवाट लावणे हे अतिशय कठीण आहे. किरणोत्सर्गी कचरा काळजीपूर्वक शेकडो वर्षे जतन करून ठेवणे आवश्यक आहे, जे अतिशय त्रासदायक आहे.

वरील सर्व ऊर्जास्रोतांशी तुलना करता अणू एकत्रीकरण प्रक्रियेतून निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेचे अनेक फायदे आहेत. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे या प्रक्रियेसाठी लागणारा मुख्य घटक हायड्रोजन हा पृथ्वीवर मुबलक प्रमाणात उपलब्ध आहे. समुद्राचे पाणी आणि लिथियमपासून हायड्रोजन मोठ्या प्रमाणात मिळू शकतो. याचा अर्थ लाखो वर्षांपर्यंत ऊर्जेचा पुरवठा सातत्याने आणि मुबलक होईल. म्हणजे आपल्याला ऊर्जेची चिंता करण्याची गरज नाही. दुसरे म्हणजे हे सर्वात शुद्ध ऊर्जास्रोतांपैकी एक आहे जे वातावरणात शून्य-कार्बन उत्सर्जित करेल. कार्बन उत्सर्जन धोकादायक आहे. कारण सूर्यापासून येणारी ऊर्जा यामुळे वातावरणात अडकून राहते, यामुळे तापमानात वाढ होते. त्यामुळे काही काळानंतर सजीवांचे जगणे कठीण होते. तिसरे म्हणजे यात अणु विभाजन प्रक्रियेप्रमाणे मोठ्या प्रमाणात किरणोत्सर्गी कचऱ्याची निर्मिती होत नाही. त्यांना मोठ्या काळासाठी साठवून ठेवण्याची गरज पडत नाही. थोडक्यात हा अतिशय पर्यावरणस्नेही ऊर्जास्रोत आहे. या सर्व कारणांमुळे आपल्या ऊर्जेची निकड भागवणारा हा सर्वोत्तम पर्याय आहे. इतर ऊर्जास्रोतांसारखा हा आपल्यावर कोणताही नकारात्मक परिणाम करत नाही. त्यामुळे २०५० पर्यंत शून्य कार्बन उत्सर्जनाचे ध्येय गाठणारी अणू एकत्रीकरण प्रक्रियेतून निर्माण होणारी ऊर्जा निर्माण करण्यास आपण सक्षम आहोत का, हा खरा प्रश्न आहे. आणि वैज्ञानिक जगताचे असे मत आहे की, हे सध्या शक्य नाही. एलएलएनएलने केलेल्या प्रयोगातून ३.१५ एजे ऊर्जा निर्माण झाली, ज्याद्वारे फक्त काही भांड्यात पाणी उकळले जाऊ शकते. एवढ्या ऊर्जेतून अद्याप एका घरातही वीज येऊ शकत नाही. जगातील सर्व घरांना ऊर्जा पुरवण्यासाठी खूप मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा निर्माण होण्याची गरज आहे. यासाठी असंख्य संशोधन, चाचण्यांची आवश्यकता आहे. यासाठी कोट्यवधी रुपयांची गरज आहे,

हे सांगायला नकोच. एलएलएनएलला एवढी ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी ३.५ बिलियन अमेरिकन डॉलर लागले. त्यामुळे २०६०-७० पर्यंत अणू एकत्रीकरण प्रक्रियेतून निर्माण होणारी ऊर्जा वापरात येणे शक्य नाही, असे समजले जाते; पण हे कदाचित असे होऊ शकते. आपल्याला माहीत आहे की, जगातील तंत्रज्ञानाची प्रगती संकटकाळातच झालेली आहे. दोन महायुद्धांच्या काळात शिपिंग, शस्त्रास्त्र, उड्डाण यंत्रणा, अंतराळातील उपक्रम हे काही दशकातच एका नव्या उंचीवर पोहोचले. मानवाने हे सिद्ध केले आहे

की, जेव्हा त्याच्या जगण्याचा प्रश्न उपस्थित होतो तेव्हा त्याने अपवादात्मक अशी कामगिरी केली आहे. सध्या युरोपियन युनियनमध्ये शुद्ध ऊर्जास्रोताची निर्मिती करण्यासाठी आणि हवामान बदलाचे नियंत्रण करण्यासाठी ३५० वैज्ञानिक कार्यरत आहेत. जगातील इतर देशातही याच उद्देशासाठी हजारो शास्त्रज्ञ कार्यरत आहेत. जर अमेरिका आणि एलएलएनएलने त्यांचे ज्ञान इतरांना सांगितले, तर अणू एकत्रीकरण ऊर्जेला वास्तवात आणण्याचे तंत्रज्ञाने २०६०-७० च्या आधीच अस्तित्वात येईल; पण जरी यासाठी जास्त वेळ लागला, तरी आपल्यासाठी आनंदाची गोष्ट आहेच. यासाठी प्रतीक्षा करणेही योग्य आहे. कारण यातून भविष्यातील पिढ्यांसाठी शून्य कार्बन उत्सर्जन असणारी आणि शुद्ध ऊर्जा मिळणार आहे.

अमेरिकेचा ऊर्जा विभाग ‘लॉरेन्स लिवरमोर नॅशनल लॅबोरटरी’ (एलएलएनएल)ने कॅलिफोर्निया येथे नुकतेच जाहीर केले की, अधिकची ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी त्यांनी आण्विक एकत्रीकरण प्रक्रिया घडवली आहे. ज्यात या प्रक्रियेसाठी लागणाऱ्या ऊर्जेपेक्षा जास्त ऊर्जा निर्माण करण्यात त्यांना यश आले आहे. जगाची ऊर्जेची गरज भागवण्याच्या दृष्टीने आणि हवामान बदलाचे व्यवस्थापन करण्याच्या दृष्टीने ही महत्त्वाची घडामोड आहे. त्यात भविष्यात जगाचा ऊर्जास्रोत होण्याची क्षमता आहे. म्हणून ही प्रक्रिया नेमकी काय आहे आणि ती का महत्त्वाची आहे, हे समजून घेऊया.

nairmalini2013@gmail.com