प्राध्यापक (डॉ.) गणपती यादव
कार्बन डायऑक्साइड निर्माण होणारच, प्रश्न त्याच्या रूपांतराचा आहे, अशी बाजू मांडणाऱ्या लेखाचा हा पूर्वार्ध..
राज्याचा चेहरामोहरा बदलून टाकणारा आणि देशातील ऊर्जाविषयक गरजा मोठय़ा प्रमाणात पूर्ण करू शकणारा प्रकल्प जिथे होणार होता, ते नाणार हे महाराष्ट्रात तसे घरोघरी पोहोचलेले नाव आहे. मला त्यासंदर्भातील राजकारणावर कोणतेही भाष्य करायचे नाही पण त्यासंदर्भातील विज्ञान- तंत्रज्ञानाची चर्चा करायची आहे. पंतप्रधान नरेंद्र मोदी यांनी १५ ऑगस्ट २०२१ रोजी हायड्रोजन मिशनची घोषणा केली. रासायनिक उद्योग तसेच त्यांच्याशी संबंधित इतर उद्योगांशी संबंधित अधिकाऱ्यांपर्यंत, सामान्य लोकांपर्यंत अनेकदा चुकीची माहिती पोहोचवली जाते. त्यामुळे, या उद्योगाबद्दलचे समज-गैरसमज दूर करायला मदत करणे मला आवश्यक वाटते. समाजासाठी एखाद्या तंत्रज्ञानाचा मोठय़ा प्रमाणात आणि अतिवापर झाला तर त्यातून काही समस्या निर्माण होतात आणि त्या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी दुसरे तंत्रज्ञान तितक्याच वेगाने येते असा माझा विश्वास आहे. मी २००६ पासून ज्या आयसीटी म्हणजेच इंडियन केमिकल टेक्नॉलॉजीबरोबर काम करतो आहे त्या आयसीटीच्या, आपण एक अमेरिकी डॉलर प्रति किलोपेक्षाही कमी किमतीत हायड्रोजन निर्मिती करू शकतो, या दाव्याने अलीकडेच झालेल्या ग्रीन हायड्रोजन परिषदेत सगळ्यांचे लक्ष वेधून घेतले आहे. ‘नेट झीरो’ (कोळसा, तेल तसेच वायू यांचा कमीतकमी वापर) ही संकल्पना म्हणजे केवळ घोषणा नाही तर प्रत्यक्षात उतरवण्याचे स्वप्न आहे.
भविष्यात इंधन, रसायने आणि पॉलिमर/साहित्य बनवण्यासाठी कच्चा माल म्हणून क्रूड तेल नाही तर कार्बन डायऑक्साइडचा वापर केला जाईल. २०२० हे मानवजातीसाठी भयानक वर्ष होते. त्या काळात अर्थव्यवस्थेत मंदीची स्थिती असूनही वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइडचे प्रमाण दोन पीपीएमने वाढले, हे वाचायला कदाचित आश्चर्याचे वाटेल. आपल्याला सगळ्यांनाच ऐषोरामी, आरामदायी, दीर्घायुषी जगण्याची सवय झाली आहे. पण आपले हे असे जगणे पूर्णपणे कार्बन डायऑक्साइडवर आधारित जीवनशैलीशी निगडित आहे. गेल्या शतकाहून अधिक काळ आपल्या जीवनशैलीत क्रांतिकारक म्हणता येईल असे बदल झाले आहेत. परंतु त्यातून होणाऱ्या कार्बन डायऑक्साइडच्या उत्सर्जनाच्या प्रश्नावर आपण वेळीच तांत्रिक उपाय शोधला नाही तर त्याचे परिणाम अतिशय गंभीर असतील. सगळ्याच जगाच्या ऊर्जेच्या गरजा दिवसेंदिवस वाढत आहेत आणि कार्बन डायऑक्साइडवर आधारित इंधनांचा वापरही दिवसेंदिवस वाढतच जाणार आहे. आंतरराष्ट्रीय करारांनंतर, पर्यायी इंधनस्रोतांचा वापर वाढला आहे. ‘२०५०पर्यंत नेट झीरो अर्थव्यवस्था’ हा अमेरिकेतील अध्यक्षीय निवडणुकीतील प्रचारादरम्यानचा ज्यो बायडेन यांचा महत्त्वाचा मुद्दा होता. त्यांनी एप्रिल २०२१ मध्ये आयोजित केलेल्या हवामान शिखर परिषदेत भारतही सहभागी झाला होता. युरोपियन युनियनने २०५० पर्यंत नेट झीरो कार्बन अर्थव्यवस्था असे लक्ष्य निश्चित केले आहे. त्यासाठी २०३० पर्यंत त्यांच्याकडून होणाऱ्या कार्बन डायऑक्साइडच्या उत्सर्जनाचे प्रमाण ४० ते ५५ टक्क्यांपर्यंत आणण्याचे ध्येय त्यांनी ठरवले आहे. म्हणजेच १९९० मध्ये त्यांच्याकडून जेवढे कार्बन डायऑक्साइडचे उत्सर्जन होत होते, तेवढय़ा प्रमाणापर्यंत त्यांना २०३० पर्यंत पोहोचायचे आहे. नेट झिरो अर्थव्यवस्थेच्या निर्मितीसाठी इंधन मग ते कोळशापासून बनलेले असोवा जैविक; त्यातील कार्बन डायऑक्साइडचे रूपांतर इंधन, रसायने व इतर घटकांमध्ये करणे गरजेचे असते.
सर्व हरितगृह वायूंमध्ये कार्बन डायऑक्साइड आणि मिथेन हे मुख्य घटक असतात. ते बहुतांश मानवनिर्मित हरितगृह परिणाम आणि हवामान बदल यांचे कारण ठरतात. कार्बन डायऑक्साइडच्या उत्सर्जनावर देखरेख करणाऱ्या त्यासंदर्भातील भविष्यातील सर्व प्रक्रिया किंवा संकल्पनांनी वातावरणात आता उत्सर्जित केला जातो आहे, त्यापेक्षा जास्त कार्बन डायऑक्साइड निर्माण केला जाणार नाही आणि उत्सर्जित केला जाणार नाही याची खात्री देणे आवश्यक आहे. कार्बन डायऑक्साइडच्या वातावरणीय सांद्रतेची वाढती पातळी कमी करण्यासाठी उत्सर्जनाचे विविक्तन (सीक्वेस्ट्रेशन) हा एक महत्त्वाचा पर्याय मानला जातो. मात्र, जीवाश्म इंधनांचा वापर सुरू ठेवण्यास परवानगी दिल्याबद्दल टीका केली जाते. हवामान बदलाचा परिणाम कमी करण्यासाठी रासायनिक इंजिनीयरिंग, तंत्रज्ञान तसेच कॅटॅलिस्टिक केमिस्ट्री या संकल्पनांचा सर्वार्थाने वापर केला जात आहे. कार्बन डायऑक्साइड उपयोगिता तंत्रज्ञान हे व्यावहारिक उपाय म्हणून वेगाने विकसित होत आहे. त्यात कार्बन डायऑक्साइडचा विविध औद्योगिक संयुगांमध्ये तसेच फीडस्टॉक सामग्रीत पुनर्वापर केला जातो. कार्बन डायऑक्साइडचा कमी खर्चात वापर किंवा पुनर्वापर करण्यामध्ये अनेक आव्हाने आहेत. ऊर्जास्रोतांचा सर्वोत्तम वापर कसा करायचा हे ठरवणे हे एक मोठे आव्हान आहे, कारण कार्बन डायऑक्साइडचे इंधन आणि रसायनांमध्ये रूपांतर करण्यासाठी अधिक ऊर्जेची गरज असते. नवीन उत्प्रेरक (कॅटॅलिस्ट) आणि वितंचक (एंजाइम) यांनुसार नवे प्रतिक्रिया मार्ग शोधणे हे आणखी एक आव्हान असते. नवीन उत्पादनाच्या निर्मितीसाठी कार्बन डायऑक्साइडच्या वापराचे विविध मार्ग शोधणे महत्त्वाचे आहे. या तंत्रज्ञानाच्या व्यवहार्यतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी स्वदेशी संशोधनाची गरज आहे.
प्लास्टिक शुद्धीकरणातून हरितगृह वायू निर्मिती होते. इथिलीन उत्पादनातून कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जन २०१५ ते २०३० दरम्यान ३४ टक्क्यांपर्यंत वाढण्याचा अंदाज आहे. उदाहरणार्थ, पॉलीविनाइलक्लोराइड हे (पीव्हीसी) मोठय़ा प्रमाणावर वापरले जाणारे थर्माप्लास्टिक पॉलिमर आहे. कारण स्थिरता, परवडण्यायोग्य किंमत आणि कार्यक्षमता हे त्याचे गुण त्याच्या वापरासंदर्भात महत्त्वाचे ठरतात. हे एक बहुउपयोगी प्लास्टिक मोठय़ा प्रमाणावर बांधकाम, नागरी साहित्य आणि इतर अनेक ग्राहकोपयोगी वस्तूंमध्ये वापरले जाते. पीव्हीसी पॉलिमर विद्युतरोधक आहे. परंतु ते पॉलीप्रोपायलीन (पीपी) व पॉलीथिलीन (पीई) पेक्षा कमी दर्जाचे आहे. पीव्हीसी, पॉलीप्रोपायलीन (पीपी) आणि पॉलीथिलीन (पीई) सामान्यत: पाइपिंग, जलशुद्धीकरण आणि वैद्यकीय क्षेत्राशी संबंधित उद्योगांमध्ये वापरले जाते. पीपी मोठय़ा प्रमाणावर उष्णतारोधक असते आणि पीव्हीसीपेक्षा जास्त तापमान सहन करू शकते. कार्बन फूटप्रिंट आणि ग्लोबल वॉर्मिगमध्ये हे पॉलिमर उपयोगी ठरतात. पीव्हीसीमध्ये जास्त ऊर्जेचा वापर आणि कार्बन डायऑक्साइडचे जास्त उत्सर्जन होत असलेले दिसते. इतर प्लास्टिकच्या तुलनेत जागतिक तापमानवाढीमध्ये त्याची क्षमता अधिक आहे. त्याचप्रमाणे, पीव्हीसीच्या पुनर्वापराचा हवामान बदलाचा परिणाम कमी होण्यात मोठय़ा प्रमाणात हातभार लागल्याचे दिसून आले आहे.
पीव्हीसीच्या उत्पादनाचे प्रमाण वाढू शकते आणि त्याचबरोबर जागतिक तापमानवाढदेखील कमी करू शकते. तीनही प्रकारच्या पॉलिमरमध्ये, पीव्हीसीकडून जास्त ऊर्जेचा वापर व कार्बन डायऑक्साइडचे जास्त उत्सर्जन होते. अशा प्रकारे, इतर प्रकारच्या पॉलिमरच्या तुलनेत ग्लोबल वॉर्मिगमध्ये त्याचा सहभाग अधिक आहे. जगभरात, सुमारे ४० टक्के प्लास्टिकचा पॅकेजिंगसाठी वापर केला जातो. हे पॅकेजिंगचे प्लास्टिक तीन वेगवेगळ्या प्रकारे हाताळले जाऊ शकते : पुरणे, जाळणे किंवा पुनर्वापर. सीआयईएलच्या अहवालानुसार, २०१५ मध्ये प्लास्टिक जाळण्यातून अमेरिकेने जे उत्सर्जन केले ते ५.९ दशलक्ष म. टन कार्बन डायऑक्साइडच्या उत्सजनाएवढे होते. जागतिक ऊर्जा परिषदेच्या मते, प्लास्टिकचे उत्पादन आणि ते जाळणे याचे प्रमाण अपेक्षेनुसार वाढले तर हरितगृह वायू २०३० पर्यंत ४९ दशलक्ष मेट्रिक टनपर्यंत; तर २०५० पर्यंत ९१ दशलक्ष मेट्रिक टनपर्यंत वाढेल. प्लास्टिक पुरण्यामुळे होणारा परिणाम कमी हानिकारक आहे. पण प्लास्टिकचा हा कचरा जिथे पुरला जाईल, ती जमीनदेखील पर्यावरणदृष्टय़ा तितकीच नापीक असली पाहिजे. प्लास्टिकचा पुनर्वापर ही वेगळीच समस्या आहे. कमी किमतीच्या, वापर न झालेल्या साहित्याच्या तुलनेत पुनर्वापर केलेल्या प्लास्टिकची किंमत जास्त असते आणि त्याचे व्यावसायिक मूल्य कमी असते. यामुळे पुनर्वापर क्वचितच फायदेशीर ठरतो. म्हणून त्याला बऱ्यापैकी सरकारी अनुदानाची आवश्यकता असते. तथापि, एलेन मॅकआर्थर फाऊंडेशनने सुचवले आहे की केवळ दोन टक्के प्लास्टिकचा तेवढय़ाच क्षमतेने पुनर्वापर होतो. आठ टक्के प्लास्टिकचा तुलनेत कमी दर्जाच्या वस्तूंसाठी पुनर्वापर होतो. उर्वरित प्लास्टिक जमिनीत पुरले जाते किंवा जाळले जाते.
प्लास्टिक-संबंधित उत्सर्जन कमी करण्यासाठी सर्वसमावेशक धोरणाची गरज आहे. कचरा-निर्मितीच कमी होईल असे पाहणे, वस्तूची दुरुस्ती वा पुनर्निर्मिती/ फेरवापर करणे. रासायनिक पुनर्वापरामध्ये तीन तंत्रे असतात. त्याद्वारे आपली रेणवीय रचना न बदलता पॉलिमर प्लास्टिकपासून वेगळे होते. अशा पद्धतीने नवीन पॉलिमरची निर्मिती केली जाऊ शकते. स्टायरोफोम कचऱ्यापासून हायड्रोजन आणि मिथेन उत्पादन केले जाते. एकदा वापरण्याजोग्या वस्तूंच्या निर्मितीसाठी पॉलिमरचा पुनर्वापर आता सर्वत्र होतो. मात्र यासाठी ग्राहक, महानगरपालिका व पेट्रोकेमिकल उद्योग यांच्यातील परस्परसंबंध वाढवणे आवश्यक आहे. तरच या जागतिक संकटावर तोडगा काढला जाऊ शकतो.
लेखक ‘इन्स्टिटय़ूट ऑफ केमिकल टेक्नॉलॉजी, मुंबई’चे माजी कुलगुरू व सुप्रतिष्ठ प्राध्यापक, तसेच विज्ञान-तंत्रज्ञान क्षेत्रातील कार्याबद्दल ‘पद्मश्री’चे मानकरी आहेत. (उत्तरार्ध गुरुवारच्या अंकात)
