शाश्वत ऊर्जेच्या शोधात...
स्रोत: Tarun Bharat, Nagpur   दिनांक :19-Jan-2019
महास्फोटातून निर्माण झालेल्या ऊर्जेतून या विश्वाचा जन्म झाला, असे मानले जाते. महास्फोटातील ऊर्जेशी जडत्वाचा संयोग होऊन त्यातून द्रव निर्माण झाले. सुरुवातीला वायुरूपात असणारे हे द्रव तपमान कमी झाल्यामुळे घनीभूत झाले, त्यातूनच तारे आणि ग्रहांची निर्मिती झाली. पृथ्वीवर सजीवांच्या निर्मितीसाठी पोषक वातावरण तयार होऊन प्रथम जैवरेणूंची निर्मिती झाली. हे जैवरेणू वनस्पती आणि प्राणी यांच्या निर्मितीस कारणीभूत ठरले. एकपेशीय प्राण्यांपासून बहुपेशीय प्राण्यांची निर्मिती उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेतून झाली. सजीवांची निर्मिती, विकास आणि अस्तित्व ऊर्जेवर अवलंबून आहे. वनस्पती ही ऊर्जा सूर्यप्रकाशाचा वापर करून प्रकाश संश्र्लेषण प्रकियेद्वारे मिळवतात. प्राणी मात्र वनस्पतीने तयार केलेल्या या ऊर्जेवर प्रत्यक्ष अथवा अप्रत्यक्ष रीत्या अवलंबून असतात. शाकाहारात या ऊर्जेचा प्रत्यक्ष वापर होतो, तर मांसाहारात तो अप्रत्यक्षपणे होतो. मानव सोडल्यास इतर प्राण्यांच्या गरजा अन्न आणि निवारा यापुरत्याच मर्यादित असतात. त्या गरजा ते अन्न आणि त्यातून निर्माण होणार्‍या शारीरिक बळाचा उपयोग करून भागवतात. पक्षी घरटी बांधतात, प्रवास करतात आणि अन्न शोधतात, ही त्याची काही उदाहरणे. मानवी गरजांसाठी तेवढी ऊर्जा पुरत नाही. मानवाला अन्न, वस्त्र, निवारा, स्थलांतर, मनोरंजन, आरोग्य, शस्त्र आणि नवनिर्मिती यासाठी ऊर्जेची गरज भासते. अठराव्या शतकापर्यंत ही गरज मुख्यतः प्राणी आणि वनस्पती इंधनजन्य ऊर्जेचा वापर करून भागवली जात असे. अठराव्या शतकापर्यंत ही स्थिती होती. औद्योगिक क्रंातीनंतर ऊर्जेची गरज अनेक पटींनी वाढली. प्रथम कोळसा, नंतर वीज आणि तेल या इंधनाचा वापर सुरू झाला. त्यानंतर त्यात अणुऊर्जेची भर पडली. विसाव्या शतकाच्या अखेरीस कोळसा, नैसर्गिक वायू आणि तेलाचे साठे मर्यादित आहेत. त्याचप्रमाणे वीजनिर्मिती ही पाण्याच्या उपलब्धतेवर, तर अणुऊर्जा ही युरेनियमसारख्या मूलद्रव्याच्या उपलब्धतेवर अवलंबून आहे, हे सत्य समोर आले आहे. यातूनच अपारंपरिक ऊर्जास्रोेतांचा शोध सुरू झाला. या स्रोतांमध्ये पवनऊर्जा, जैवऊर्जा, भूगर्भ औष्णिक ऊर्जा आणि सौरऊर्जेचा प्रामुख्याने समावेश आहे.
जागतिक पातळीचा विचार केल्यास, खनिज तेलाचे साठे काही देशांपुरतेच मर्यादित आहेत. त्यात व्हेनेझुएला, सौदी अरेबिया, कॅनडा, इराण, इराक हे देश आघाडीवर आहेत. व्हेनेझुएला या देशाकडे सर्वात अधिक म्हणजे 300878 बिलियन बॅरल एवढा प्रचंड तेलसाठा आहे. त्या तुलनेने भारताकडे 24 बिलियन बॅरल एवढाच साठा उपलब्ध आहे. आज ज्या प्रमाणात तेलाचा वापर सुरू आहे त्याचा विचार केल्यास, हे साठे लवकरच संपुष्टात येतील. शिवाय आर्थिक विकासासाठी तेलाची गरज दिवसेंदिवस वाढत जाणार आहे. भारताचा विचार केल्यास 2035 पर्यंत ऊर्जेचा वापर 121 पटीने वाढणार आहे. ही गरज भागविण्यासाठी शाश्वत ऊर्जास्रोेतांचा शोध सुरू आहे. यात सौरऊर्जा, पवनऊर्जा आणि जैवऊर्जा देणार्‍या स्रोेतांचा समावेश आहे. या स्रोेतांना अपारंपरिक ऊर्जास्रोेत असे संबोधन आहे. अपारंपरिक ऊर्जास्रोेतांपैकी सौरऊर्जा, पवनऊर्जा आणि भूगर्भ औष्णिक ऊर्जा प्रदूषण करत नाहीत; मात्र तेल आणि कोळशाच्या ज्वलनातून होणार्‍या प्रदूषणाचा प्रश्नही गंभीर स्वरूपाचा आहे.
सूर्य हा एक अक्षय ऊर्जास्रोेत आहे. अक्षय हे प्रमाण अर्थातच मानवी आयुष्याशी सापेक्ष आहे. सूर्याच्या केंद्रस्थानी असणार्‍या प्रचंड तपमानामुळे तिथे हायड्रोजनचे अणू एकत्र येऊन हेलियम तयार होतो. या रासायनिक प्रक्रियेतून निर्माण होणारी ऊर्जा प्रकाशकिरण आणि कणांच्या स्वरूपात बाहेर फेकली जाते. सूर्यप्रकाशातून एका तासात पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहचणारी ऊर्जा सर्व जगाची ऊर्जा भागविण्याइतकी असते. शिवाय ती सातत्याने उपलब्ध असते. सौरऊर्जा दोन प्रकारे उपयोगात आणता येते. सूर्यकिरणे एकत्रित करून त्यातून उष्णता शोषली जाते. या उष्णतेचा उपयोग पाणी गरम करणे िंकवा उकळून वाफ तयार करण्यासाठी केला जातो. वाफेचा उपयोग स्वयंपाकासाठी, मशीन चालविण्यासाठी अथवा वीजनिर्मितीसाठी होऊ शकतो. मात्र, वीजनिर्मितीसाठी याहून चांगला पर्याय हा फोटो व्होल्टाईक स्वरूपात उपलब्ध
आहे. यात अर्धवाहक सेमीकंडक्टर पदार्थाचा उपयोग करून सौर घटक बनवतात. या सौर घटावर सूर्यप्रकाश पडल्यास त्यातील इलेक्ट्रॉनचे अलगीकरण होऊन विद्युतप्रवाह निर्माण होतो. ही वीजनिर्मितीची प्रक्रिया प्रदूषणविरहित आहे. यात असणारी मुख्य अडचण ही सूर्यकिरणांतील ऊर्जा विजेमध्ये रूपांतर करण्याची कमी कार्यक्षमता ही आहे. ही कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी संशोधन सुरू आहे. यात निरनिराळ्या मूलद्रव्यांचे विविध प्रमाणात एकत्रीकरण करून कार्यक्षम अर्धवाहक तयार करण्याचे प्रयत्न केले जातात. ही प्रक्रिया खर्चीक असल्यामुळे सौर किरणांपासून निर्माण केली जाणारी ऊर्जा तेल आणि कोळसा वापरून मिळविल्या जाणार्‍या ऊर्जेपेक्षा महाग आहे. शिवाय ढग, पाऊस, धूळ यामुळे सौर घटांच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो. कार्यक्षमता वाढवून ही ऊर्जा कमी दरात उपलब्ध करून देण्याचे प्रयत्न सुरू आहेत. सौर ऊर्जा ही भविष्यकालीन उर्जेचा स्रोेत आहे. याबाबत मात्र एकमत आहे. आजमितीला 300 अब्ज वॉट एवढी ऊर्जा सौरकिरणांपासून मिळविली जाते. ही एकूण वापरल्या जाणार्‍या ऊर्जेच्या प्रमाणात खूपच कमी आहे.

 
ऊर्जेची उपलब्धता आणि वापर याचा विकासाशी संबंध आहे. आज ऊर्जेची उपलब्धता आणि वापर यांचा विचार केल्यास, भारताचे स्थान प्रगत देशांच्या तुलनेत फारच खाली आहे. भारत हा इतर विकसित देशांप्रमाणेच ऊर्जेच्या उपलब्धतेसाठी कोळसा आणि खनिज तेलाचा मोठ्या प्रमाणात वापर करतो. या वापरातून मोठ्या प्रमाणात कार्बन डाय ऑक्साईड निर्माण होतो. जागतिक कराराप्रमाणे भारताला 2005 साली असणारे कार्बन उत्सर्जनाचे प्रमाण 2030 पर्यंत एकतृतीयांश एवढे कमी करायचे आहे. यासाठी अपारंपरिक ऊर्जास्रोतांचा अधिकाधिक प्रमाणात वापर करणे आवश्यक आहे. आज भारत पवनऊर्जेच्या निर्मितीत जगात चौथ्या स्थानावर असला, तरी प्रत्यक्ष ऊर्जानिर्मिती 34 मेगावॉट एवढी अत्यल्प आहे. सौरऊर्जा निर्मितीचे 2020 सालासाठी असणारे 20 गीगावॉट हे लक्ष्य भारताने 2016 सालीच पूर्ण केले आहे. आता 2022 सालापर्यंत 100 गीगा वॉट एवढे लक्ष्य निर्धारित केले आहे.
प्रदूषण न करणार्‍या ऊर्जास्रोतांचा शोध हे भारतापुढील मोठे आव्हान असणार आहे. या स्रोतांमध्ये भूगर्भातील औष्णिक स्रोत आणि हायड्रोजन वायू यांचा प्रामुख्याने समावेश करता येईल. पृथ्वीची निर्मिती ही तप्त वायूंपासून झाली. कालांतराने पृथ्वीचा पृष्ठभाग थंड झाला तरी भूगर्भ अद्याप तप्त स्वरूपात आहे. गरम पाण्याचे झरे त्याचप्रमाणे ज्वालामुखी त्याची साक्ष देतात. ही उपलब्ध ऊर्जा वापरता आल्यास चाळीसहून अधिक देशांची ऊर्जेची गरज भागू शकते. अर्थात, यासाठी लागणार्‍या तंत्रज्ञानाचा विकासही त्यातील मोठी अडचण आहे. हायड्रोजन वायूचे ज्वलन झाल्यास त्यातून ऊर्जा मिळते. या ज्वलनातून पाणी निर्माण होत असल्याने प्रदूषण होत नाही, हा त्याचा फायदा आहे. कृत्रिम रीत्या हायड्रोजन वायू निर्माण करण्याच्या अनेक पद्धती उपलब्ध आहेत. त्यात पाण्याचे विघटन या पद्धतीचा समावेश होतो. विजेचा प्रवाह वापरून पाण्याचे विघटन करता येते. मात्र, ही पद्धती खर्चीक आहे. यात मिळणार्‍या ऊर्जेइतकीच िंकवा त्याहून अधिक ऊर्जा खर्ची पडते. शास्त्रज्ञांनी याला पर्याय शोधला आहे. यासाठी कार्बन संश्लेषण (फोटोिंसथेसिस) करणार्‍या एकपेशीय वनस्पतींचा (अल्गी) वापर करतात. वनस्पती अन्न तयार करण्यासाठी सूर्यप्रकाशाचा उपयोग करतात. यात कार्बन डाय ऑक्साइडचे संयुगीकरण होते, त्याचबरोबर पाण्याचे विघटन होते. यातून हायड्रोजनचे धनभारित अणू तयार होतात. यातील बहुतेक अणऊर्जानिर्मितीसाठी वापरले जातात. मात्र, यातील काही अणूंचा संयोग होऊन हायड्रोजनचे रेणू (वायू) तयार होतात. हा हायड्रोजन एकत्र करून त्याचा वापर इंधनासाठी करण्याचे प्रयत्न सुरू आहेत. या प्रक्रियेत अन्न तयार होताना हायड्रोजन कमी प्रमाणात बाहेर पडतो. हायड्रोजनचे प्रमाण वाढविण्यासाठी वनस्पतीला मिळणार्‍या सल्फरचे प्रमाण कमी करतात. यामुळे हायड्रोजन वायू अधिक प्रमाणात तयार होतो. अन्नाची निर्मिती कमी प्रमाणात झाल्याने अल्गी कमकुवत होतात. सल्फरचे प्रमाण वाढवून त्यांना पुन्हा पूर्वस्थितीत आणता येते. हायड्रोजन निर्मितीची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी या वनस्पतीमध्ये जनुकीय बदल घडवून आणले जात आहेत. हे प्रयोगही काही प्रमाणात यशस्वी झाले आहेत. या प्रक्रियेची कार्यक्षमता वाढल्यास हा शाश्वत ऊर्जानिर्मितीसाठी एक चांगला पर्याय ठरू शकतो.
या विश्वात पृथ्वीव्यतिरिक्त इतरत्र सजीवांचे अस्तित्व आहे का? याविषयी शोध चालू आहे. सजीवांचे अस्तित्व सिद्ध झाल्यास ते किती प्रगत आहेत, याचा शोध घेणे आवश्यक ठरते. हे ठरविण्यासाठी त्या ग्रहावर ऊर्जेचा वापर किती होतो, हा निकष लावता येईल. पृथ्वीवर मानवाने विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने विकास घडवून आणला आहे. यापुढील काळातही विकासाची प्रक्रिया सुरू राहणे आवश्यक आहे. मात्र, विकासामुळे जैवविविधता नष्ट होणार नाही त्याचप्रमाणे प्रदूषणावर व जागतिक तपमानवाढीवर नियंत्रण राहील, याचीही काळजी घ्यावी लागेल. प्रदूषणविरहित शाश्वत ऊर्जास्रोतांचा शोध आणि वापर त्यासाठी महत्त्वाचा ठरणार आहे.
- डॉ. पंडित विद्यासागर
माजी कुलगुरू,
स्वामी रा. ती. मराठवाडा विद्यापीठ
...................