भविष्यातील इंधन म्हणून हायड्रोजनची जोखीम - Hydrogen as a Fuel of the Future

Hydrogen fuel of the future : हायड्रोजन हरित ऊर्जेचा स्त्रोत म्हणून उदयास येत आहे. हायड्रोजन ऊर्जा वाहक म्हणून महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावू शकतं, परंतु या इंधनाचं उत्पादन, साठवण आणि प्रसारणातील परिणामकारकता त्याच्या अष्टपैलुत्वावर अवलंबून आहे. याबाबत सी. पी राजेंद्रन यांनी माहिती दिलीय.

हैद्राबादHydrogen fuel of the future : हवामान बदल आणि ऊर्जा हे दोन परस्परसंबंधित प्रमुख घटक सध्या डोकेदुखी ठरत आहे. जीवाश्म इंधनांचं ज्वलन, पारंपारिक उर्जा स्त्रोत, कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जित करतं. त्यामुळं पृथ्वीचं तापमान वाढतं. पृथ्वीच्या वातावरणात हरितगृह वायूंचं प्रमाण गेल्या 2 दशलक्ष वर्षांतील सर्वोच्च पातळीवर पोहचलं आहे.

हवामान बदलावरील सरकारनं जारी केलेल्या 2022 हवामान अहवालात, "ग्लोबल वॉर्मिंगला थांबवण्यासाठी CO2 म्हणेज कार्बन उत्सर्जन वातावरणात सोडलं जाणार नाही यांची काळजी घेतली पाहिजे. CO2 मुळं जगाला हरित ऊर्जेचं पर्याय विकसित करण्यास भाग पाडलंय. त्यात हायड्रोजन हरित ऊर्जेचा स्रोत म्हणून उदयास येत आहे. तथापि, व्यावसायिक स्तरावरील मागणी पूर्ण करण्यासाठी हायड्रोजन उत्पादनाची नोंद करणे आव्हान आहे.

हायड्रोजनचा वापर पारंपारिकपणे पेट्रोलियम शुद्धीकरण कार्यात आणि खत उत्पादनांचा घटक म्हणून केला जातो. "ग्रे हायड्रोजन" म्हणून संदर्भित, प्रकारचे हायड्रोजन हवामानासाठी अनुकूल नाही, कारण ते नैसर्गिक वायूचं शुद्धीकरण करून जीवाश्म इंधनातून मिळवलं जातं. उद्योगांद्वारे सध्या जागतिक स्तरावर वापरल्या जाणाऱ्या 70 दशलक्ष टन हायड्रोजनपैकी बहुतेक जीवाश्म इंधनापासून मिळवलं जातं.

अलिकडच्या काळात, "ग्रीन हायड्रोजन" वर लक्ष केंद्रित केलं गेलं आहे. संशोधनातून असं दिसून आलं, की पाणी-विभाजन इलेक्ट्रोलिसिस ही ग्रीन हायड्रोजन तयार करण्याची एक कार्यक्षम पद्धत आहे. युनायटेड स्टेट्स, जर्मनी, दक्षिण कोरिया, चीन, जपान आणि भारत यांसारखे देश आता सौरऊर्जा आणि पवन उर्जा यांसारख्या कमी-कार्बन उर्जा स्त्रोतांपासून तयार होणारे ग्रीन हायड्रोजन तयार करणारे स्टार्ट-अप उभारण्यासाठी तयारी करत आहेत.

भारत सरकारनं जानेवारी 2023 मध्ये राष्ट्रीय हरित हायड्रोजन मिशनसाठी 19 लाख 744 कोटी रुपयांची मंजूरी दिली आहे. भारताला जागतिक स्तरावर ग्रीन हायड्रोजनचा प्रमुख उत्पादक आणि पुरवठादार बनवण्याचं त्यातून उद्दिष्ट आहे. मिशनमध्ये 2030 पर्यंत सुमारे 125 GW च्या संबंधित अक्षय ऊर्जा क्षमतेसह दरवर्षी किमान 5 MMT (दशलक्ष मेट्रिक टन) ग्रीन हायड्रोजन क्षमतेची उर्जा उत्पादन करण्याची क्षमता आहे.

हायड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया सोपी आहे. पाण्याचे (H2O) रेणू वायू H2 (हायड्रोजन) आणि O2 (ऑक्सिजन) मध्ये विभाजित करून हायड्रोजन योग्यरित्या स्टोरेज केलं जाऊ शकतं. डिकार्बोनायझिंग अर्थव्यवस्थेत ऊर्जा वाहक म्हणून हायड्रोजनची भूमिका वाढवत असताना, पीटर फेअरली यांनी 14 डिसेंबर 2023 रोजी नेचर जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेल्या आउटलुक लेखात हायड्रोजन-बर्निंग प्लांट्सच्या मोठ्या जलविज्ञानाचा प्रश्न उपस्थित केला आहे. प्रत्येक किलोग्राम हायड्रोजन (H2) रेणूंना H2O च्या इलेक्ट्रोलिसिससाठी 9 लिटर पाण्याची आवश्यकता असते. प्रति किलोग्रॅम H2 शुद्धीकरणासाठी अतिरिक्त 15 लिटर पाणी वापरलं जाईल. पण हायड्रोलॉजिकल फूटप्रिंट तिथंच संपत नाही. फोटो-व्होल्टेइक सेल आणि विंड टर्बाइनसह सौर पॅनेलच्या निर्मितीच्या टप्प्यात वापरल्या जाणाऱ्या पाण्याचा विचार केल्यास हिरव्या हायड्रोजनच्या पाण्याचा ठसा वाढतो, या वस्तुस्थितीकडं लेख सूचित करतो.

समुद्राचं पाणी हायड्रोजनचा अमर्याद स्त्रोत प्रदान करतं, परंतु ज्या उत्पादन प्रक्रियांना डिसेलिनेशन प्लांट्सची आवश्यकता असते, ते गंभीर पर्यावरणीय परिणामांची शक्यता वाढवतात. डिसॅलिनेशन प्लांट्स समुद्राच्या पाण्यामधून ताजे पाणी काढतात. त्यानंतर रसायनांसह अवशिष्ट ब्राइन पुन्हा समुद्रात फेकले जातात. ज्यामुळं समुद्राच्या पाण्याच्या रसायनशास्त्रात बदल होतो आणि माशांसह सागरी जीवन नष्ट होते. तसंच अति-खारट ब्राइनच्या पेशींचं निर्जलीकरण करतात आणि त्यांना मारतात. सध्या, लँडलॉक्ड पर्शियन गल्फच्या आसपास सुमारे 50 टक्के डिसेलिनेशन क्षमता केंद्रित आहे. सागरी प्रदूषण बुलेटिनच्या डिसेंबर 2021 च्या अंकात प्रकाशित झालेल्या एका पेपरमध्ये हवामान बदलाच्या डिसॅलिनेशनमुळं 2050 पर्यंत किनारपट्टीवरील पाण्याचं तापमान किमान 3 अंश सेल्सिअसनं वाढेल असा अंदाज आहे. या प्रदेशात अवकाळी, मुसळधार पाऊस आणि अचानक आलेल्या पुराच्या रूपात हवामान बदलाचे संकेत आधीच दिसत आहेत.

21 एप्रिल 2024 रोजी CNN नं त्यांच्या साइटवर प्रकाशित केलेल्या ब्लॉगमध्ये समुद्राच्या पाण्यामधून कार्बन डायऑक्साइड तयार करणाऱ्या प्रक्रियेत कार्बन डाय ऑक्साईड चालू करण्यासाठी प्लांट तयार करण्याच्या यूएस-आधारित स्टार्टअपच्या महत्त्वाकांक्षी योजना आहेत.

आम्लयुक्त पाणी समुद्राच्या पाण्याचे पीएच सामान्य करण्यासाठी खडकांमध्ये मिसळलं जाऊन परत ते समुद्रात जातं. ज्यामुळं कार्बन डायऑक्साइड घन कॅल्शियम कार्बोनेट सारखी सामग्री तयार होते. ज्यापासून सीशेल्स तयार होतात. यामुळे समुद्राच्या पाण्यातील अतिरिक्त कार्बन हजारो वर्षांपासून बंद करण्यात मदत होते.

अनेकांना वाटतं की, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचं विभाजन करण्यासाठी पुनर्वापर केलेल्या सांडपाण्यामध्ये अधिक प्रयत्न केल्यास हरित ऊर्जा निर्माण करताना जलसंवर्धनात खूप मदत होईल. नवीन इलेक्ट्रोलिसिस तंत्रज्ञान आणि अभियांत्रिकी एकत्रीकरणांनी ग्रीन हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन तयार करण्यासाठी सांडपाण्याच्या अपारंपरिक वापराचा खर्च कमी करण्यास सक्षम असावे, असं संशोधकांचं मत आहे.

हे संशोधनाचं एक सक्रिय क्षेत्र बनलं आहे. जे केवळ हिरव्या हायड्रोजनच नाही तर, उपउत्पादन म्हणून ऑक्सिजन देखील देतं. ज्याचा उपयोग कचरा खाणारे सूक्ष्मजीव टिकवून ठेवण्यासाठी केला जाऊ शकतो. सध्या, सांडपाणी वनस्पती पंप केलेल्या हवेचा वापर करतात आणि ऑक्सिजनचा वापर करून जलद कचरा पचन होते. सिडनीच्या म्युनिसिपल वॉटर अथॉरिटी आणि सिडनी युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांनी अशी गणना केली आहे की शहराच्या 13.7 गिगालिटर न वापरलेल्या सांडपाण्यापासून दरवर्षी 0.88 मेगाटन ग्रीन हायड्रोजन मिळू शकतं. सांडपाण्याचा वापर करून ग्रीन हायड्रोजन तयार करण्यासाठी बेंगळुरूसारखी भारतीय शहरे पर्याय होऊ शकतात.

ऊर्जा वाहक म्हणून पृथ्वीच्या खोल भागांमध्ये उद्भवू शकणाऱ्या नैसर्गिक हायड्रोजनसह हायड्रोजनची ऊर्जा प्रणालीचे डीकार्बोनायझेशन करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका असू शकते, परंतु या इंधनाचं उत्पादन, साठवण आणि प्रसारणातील परिणामकारकता यावर अवलंबून असते.