ऊर्जा - एक न दिसणारी बाब पण दिसणार्‍या वस्तूंमध्ये चैतन्य आणणारी शक्ती. म्हणजे असे पाहा की आपल्याला अन्नातून ऊर्जा मिळते आणि आपले शरीर त्यावर चालते. दिवा ही तशी निर्जीव वस्तू पण त्याला ऊर्जा मिळाली की त्यातून आपल्याला प्रकाश मिळतो. स्वयंचलित वाहनांना इंधन पुरवठा केला की ती पळायला लागतात. ऊर्जा जशी उपयुक्त तशीच ती अनेक उत्पातही घडवून आणू शकते. उदाहरणार्थ, अण्वस्त्रांचा स्फोट एखाद्या ठिकाणी असणार्‍या सगळ्या जड, सचेतन वस्तूंना क्षणात नष्ट करु शकतो. ऊर्जेचे अनेक स्त्रोत आहेत. जसे रासायनिक ऊर्जा, विद्युत ऊर्जा, औष्णिक ऊर्जा, यांत्रिक ऊर्जा आणि विद्युत चुंबकीय किरणोत्सर्गाच्या रूपातील ऊर्जा. यांची विभागणी दोन मुख्य प्रकारे केली जाते - अक्षय स्रोतातून आणि अपारंपरिक स्रोतांतून मिळणारी. अक्षय स्रोतांतून मिळणार्‍या ऊर्जेचा परिणाम पर्यावरणावर होत नाही कारण तिचा उगम पर्यावरणातूनच होतो. उदा. सूर्य, वारा, पाणी, समुद्राच्या लाटांपासून मिळणारी ऊर्जा. शिवाय ती शाश्वत असते. ऊर्जेचे अपारंपरिक स्रोत निसर्गावर परिणाम करतात. शिवाय त्यांची उपलब्धताही मर्यादित प्रमाणात आहे. ते पृथ्वीवर असलेल्या साठ्यांमधून काढले जाऊ शकतात. उदा. नैसर्गिक वायू, कोळसा, पेट्रोलियम सारखे जीवाश्म इंधन किंवा आण्विक इंधनासारखे पर्याय.
अपारंपरिक स्रोतांमध्ये आण्विक इंधन हा पर्याय जीवाश्म इंधनाच्या तुलनेत उजवा समजला जातो कारण त्यातून मिळणारी ऊर्जा पर्यावरणावर तुलनेने कमीतकमी परिणाम करते. हा पर्याय अक्षय ऊर्जेच्या तुलनेतही उजवा समजला जातो कारण त्याकरता उभ्या केलेल्या यंत्रणेच्या उत्पादन क्षमतेच्या जवळपास तितकेच उत्पादन घेता येते (कपॅसिटी फॅक्टर). म्हणजे असे की सौर किंवा पवन ऊर्जेसाठी जी यंत्रणा उभी केली जाते त्यातून अनुक्रमे अपेक्षित उत्पादनाच्या केवळ २५% आणि ३५% ऊर्जा निर्माण होते तर जलविद्युत आणि नैसर्गिक वायूद्वारे ऊर्जा निर्माण करण्याच्या यंत्रणेच्या अपेक्षित उत्पादनापैकी अनुक्रमे ४१% आणि ५७% ऊर्जा मिळते तर आण्विक ऊर्जा यंत्रणेतून तब्बल ९२% ऊर्जा निर्माण करता येते. मात्र आण्विक ऊर्जानिर्मिती आणि तिचा वापर तसा धोकादायक. आण्विक ऊर्जेचा विचार केला की प्रथम चेर्नोबीलमधील १९८६ साली झालेली दुर्घटना आठवते. तेथील निसर्ग आणि समाज अद्याप त्यातून सावरतोय. त्यानंतरची मोठी आठवण म्हणजे २०११ साली जपानमध्ये झालेल्या भूकंपाची आणि त्यातून उद्भवलेल्या फुकुशिमा येथील आण्विक वीज प्रकल्पाला निर्माण झालेल्या धोक्याची. तरीही याद्वारे मिळणार्‍या ऊर्जेचे अर्थशास्त्र पाहिले तर ते सगळ्याच देशांना भुरळ पाडते आणि मग याद्वारे ऊर्जा मिळवण्याला प्राधान्य दिले जाते. अगदी अक्षय ऊर्जेच्या फायद्यांकडे काणाडोळा करुन!
आण्विक ऊर्जा हीच भविष्यात सगळ्यांच्या गरजा भागवणारी ठरेल असा विश्वास आंतरराष्ट्रीय स्तरावर आहे. पण याला लागणार्‍या युरेनियमसारख्या इंधनाचा साठा मात्र भूगर्भात मर्यादित प्रमाणात आहेच शिवाय त्याची उत्खनन प्रक्रिया खर्चिक व जटील आहे. युरेनियमने समृद्ध असलेल्या देशांमध्ये पहिला क्रमांक लागतो ऑस्ट्रेलियाचा (जगातील २८ टक्के युरेनियम साठा), त्याखालोखाल कझाकस्तान (१५%), कॅनडा (९%) रशिया (८%) आणि नामीबिया (७%) येतात. हे देश जगाची गरज कशी भागवू शकतील यावर प्रश्नचिन्ह आहे. भारत या यादीच्या तळाच्या भागात आहे. सध्या सर्वाधिक उत्खनन (सुमारे ४६%) कझाकस्तानातून होते. गरज सगळ्यांचीच. मग आता या इंधनाचे वेगवेगळे स्रोत शोधण्याचा प्रयत्न चालू आहे. या प्रयत्नात समुद्राच्या पाण्याचा पर्याय तपासला जात आहे कारण त्यातून मोठ्या प्रमाणात पुरवठा होऊ शकतो. समुद्राच्या पाण्यात भूगर्भातील अनुमानीत साठ्याच्या एक हजार पट अधिक साठा (४.५ दशलक्ष मेट्रीक टन) आहे. पण पाण्यातून त्याला ऊर्जावापरासाठी वेगळे कसे करायचे हाच मोठा प्रश्न आहे. कारण पाण्यातल्या प्रति-अब्ज भागात (पीपीबी) त्याचे प्रमाण केवळ ३.३ आहे. गेल्या काही दशकांत भौतिक-रासायनिक पदार्थांद्वारे त्याचे विभाजन करण्याचे प्रयत्न चालू आहेत. याकरता प्रयोगशाळेत विविध प्रकारचे तंतू, रबडी (मिश्रण), मिश्र-सच्छिद्र घन पदार्थ, चिकणमाती आणि झिओलाइट्स यासारख्या अनेक शोषक पदार्थांचा वापर करुन त्यांच्या गतिकी (म्हणजे किती वेळात ते युरेनियमला वेगळे करु शकतात याचा अभ्यास) आणि शोषण क्षमतांच्या चाचण्या केल्या जात आहेत. मात्र आतापर्यंतच्या प्रयोगातून मिळालेले निष्कर्ष व्यावसायिक स्तरावर आर्थिक व्यवहार्यतेच्या निकषावर फार दूरचे आहेत. म्हणून कमीतकमी वेळात अधिकाधिक शोषण आणि विभाजन करुन देईल अशा नव्या शोषकांचा शोध चालूच आहे. यादृष्टीने सेंद्रीय-धातूमिश्रित शोषकांचा उपयोग त्याच्या गुणधर्मांमुळे जास्त फायदेशीर होऊ शकतो असे अनुमान संशोधकांनी काढले आहे आणि यापुढचे संशोधन त्याच दिशेने होत असल्याचे दिसते.
 |
| रेखाचित्र: कार्यकारी आयनिक सच्छिद्र सेंद्रीय-धातूमिश्रित शोषकाद्वारे इतर ऋणायनच्या मिश्रणातून युरेनिल आयनचे संग्रहण. स्रोतः संदर्भ १. |
पुण्याच्या भारतीय विज्ञान शिक्षण आणि संशोधन संस्‍थेतील संशोधकांनी यावर नुकतेच त्यांचे संशोधन निष्कर्ष रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट्रीच्या शोधनियतकालिकात प्रकाशित केले आहेत आणि ते नक्कीच महत्त्वाचा टप्पा ठरतील असे आहेत, त्याचा हा आढावा. त्यांनी एक अनुपमेय असा सेंद्रीय-धातूमिश्रित स्पंजासारखा शोषण करणारा पदार्थ निर्माण केला. आयनांची अदलाबदली करुन पाण्यातून निवडकपणे युरेनियम वेगळे करण्याच्या संकल्पनेचा त्यांनी यात वापर केला आहे. सुरुवातीच्या प्रयोगादरम्यान त्यांनी अर्थात प्रयोगशाळेतच समुद्राच्या पाण्याचे गुणधर्म असलेले ३५ मिलिलिटर पाणी तयार केले आणि त्यांनी निर्माण केलेल्या १० मिलिग्रॅम वजनाच्या शोषकाचा उपयोग करुन त्यातील युरेनियम वेगळे केले. त्यांनी निर्माण केलेल्या शोषकाचा उपयोग करुन केवळ दोन तासात पाण्यातले ९६.३% युरेनियम वेगळे करता येऊ शकते असे त्यांना दिसून आले. पाण्यातले एवढे युरेनियम वेगळे करायला उपलब्ध तंत्रज्ञानाच्या मदतीने आतापावेतो काही दिवस ते महिन्यांचा कालावधी लागत असे. या आशादायक निष्कर्षांनंतर मग त्यांनी मुंबईतल्या जुहू किनार्‍यावरुन पुढील प्रयोगासाठी समुद्राचे पाणी आणले. त्यातल्या ६० लिटर पाण्यासाठी केवळ ४.८ मिलिग्रॅम वजनाचा शोषक वापरला. या दरम्यान त्यांना असे दिसून आले की या शोषकाची युरेनियम शोषून घेण्याची क्षमता दर हजार लिटर पाण्यातून पहिल्या २ दिवसात ६ मिलिग्रॅम आणि २५ दिवसात २८.६ मिलिग्रॅम आहे. जसा वेळ जातो तसे शोषणाचे प्रमाण कमी होत जाते. याला कारणं दोन. एक तर शोषकाची क्षमता कमी होत जाते कारण त्याची काही छिद्रं शोषलेल्या युरेनियमने बुजतात आणि दुसरे म्हणजे पाण्यातल्या युरेनियमचे प्रमाणही कमी-कमी होत जाते. सध्या बाजारात उपलब्ध असलेल्या शोषकांच्या क्षमतेपेक्षा संशोधकांना त्यांनी निर्माण केलेल्या शोषकाचा वापर करुन थोड्या काळात कितीतरी मोठ्या प्रमाणात युरेनियम वेगळे करता आले आहे. एवढेच नाही तर या शोषकाचा अनेक आवर्तनादरम्यान पुनर्वापर करणेही शक्य असल्याचे ते नमूद करतात.
अफलातून असलेला शोषकाचा निवडक्षमतेचा गुणधर्म, अतिशय कमी वेळात अधिकाधिक मात्रेने युरेनियम वेगळे करण्याची त्याची क्षमता आणि अनेकदा पुनर्वापर करता येणे शक्य असल्याने त्यांनी तयार केलेला सेंद्रीय-धातूमिश्रित शोषक, यापुढे समुद्राच्या पाण्यातून युरेनियम वेगळे करण्यासाठी योग्य पदार्थ म्हणून त्याला उज्वल भवितव्य आहे असा संशोधकांचा दावा आहे. आयनांची अदलाबदली करुन, समुद्राच्या पाण्यातून आर्थिकदृष्ट्या परवडणाऱ्या खर्चात, युरेनियमचा अमर्याद पुरवठा यामुळे होऊ शकतो. हे नाविन्यपूर्ण तंत्रज्ञान महासागरातून युरेनियम आणि इतर खनिजांच्या उत्खननाच्या नव्या संधी निर्माण करणारे ठरावे.
संदर्भ:
- Mollick, S. et al. Benchmark uranium extraction from seawater using an ionic macroporous metal–organic framework. Energy and Environmental Science. 8; 2022. https://doi.org/10.1039/D2EE01199A
- Nuclear Power is the Most Reliable Energy Source and It's Not Even Close. https://www.energy.gov/ne/articles/nuclear-power-most-reliable-energy-source-and-its-not-even-close
- Uranium Production by Country 2022. https://worldpopulationreview.com/country-rankings/uranium-production-by-country
- Uranium Reserves: Top 5 Countries (Updated 2022) https://investingnews.com/daily/resource-investing/energy-investing/uranium-investing/top-uranium-countries-by-reserves/
हा लेख दैनिक हेराल्डच्या १४ सप्टेंबर २०२२ च्या अंकात प्रसिद्ध झाला.
कोणत्याही टिप्पण्‍या नाहीत:
टिप्पणी पोस्ट करा