पर्यायी इंधनाच्या शोधात

स्वयंचलित वाहने पेट्रोल किंवा डिझेलवर धावतात हे आपल्याला माहीत आहे. त्या वाहनांच्या इंजिनांना आय.सी. इंजिने म्हणजे इंटर्नल कंबश्चन इंजिने म्हणतात. याचा अर्थ इंजिनाच्या आतमध्ये इंधन जळते. पेट्रोल किंवा डिझेल यांचा मूलस्रोत असतो त्याला पेट्रोलियम पदार्थ किंवा खनिज तेल म्हणतात आणि पेट्रोलियम पदार्थ हे मानवाने भूगर्भातून उपसण्याचे तंत्र शोधून काढले आणि तेव्हापासून हे उपसण्याचे काम अविरत चालू आहे. त्यामुळे हे साठे संपत आले आहेत. पुढची जेमतेम चाळीस वर्षे हे साठे पुरतील याची जाणीव झाल्यापासून त्याला पर्याय शोधण्याचे प्रयत्न नेटाने चालू झाले. अमेरिकेत मका व सोयाबीन तेल, ब्राझीलमध्ये ऊस, युरोपमध्ये रेपसीड तेल, आग्नेय आशियात पामतेल तर भारतात जेट्रोफा तेल वापरून पेट्रोलियम तेलाला अंशत: पर्याय शोधण्याचे काम चालू आहे.
आज पर्यायी इंधन शोधण्याचे प्रयत्न चालू असले, तरी त्यासंबंधी याआधी काही काम झाले नाही असे नाही. १८८५ साली कार्ल बेन्झ आणि १८९२ साली रुडॉल्फ डिझेल यांनी वनस्पती तेल वापरून आय.सी. इंजिन बनविण्याचा प्रयोग केला होता. रुडॉल्फ डिझेल यांनी तर १९०० साली पॅरिस येथे भरलेल्या जागतिक प्रदर्शनात आपल्या इंजिनाचे प्रात्यक्षिकही सादर केले होते. पण त्यानंतर भूगर्भातल्या तेलाच्या साठय़ांचा शोध आणि ते उपसण्याचे तंत्रही अवगत झाले. वनस्पती तेलापासून तयार केलेल्या इंधनापेक्षा भूगर्भातल्या तेलापासून बनविलेले इंधन स्वस्त आणि अधिक कार्यक्षम असल्याने साहजिकच वनस्पती तेल मागे पडले व जवळजवळ विस्मरणातच गेले. त्या सुमारास म्हणजे १९१२ साली रुडॉल्फ डिझेल म्हणाले होते- ‘‘आय. सी. इंजिनात वनस्पती तेलाचा उपयोग करणे ही आज एक क्षुल्लक बाब वाटत असेल. भविष्यात वनस्पती तेल हे पेट्रोलियम तेल आणि कोलटार यांच्याइतकेच महत्त्वाचे ठरू शकते.’ ही भविष्यवाणी आज प्रत्ययास येत आहे.
भारताला जितके खनिज तेल लागते, त्यापैकी ८० टक्के आयात करावे लागते. म्हणजे आपल्या एकूण आयातीचा एक तृतीयांश भाग हा केवळ क्रूड ऑइलने व्यापला आहे. आपली गरज आणि खनिज तेलाची जागतिक परिस्थिती लक्षात घेतली, तर वाहतुकीकरिता उपयोगी पडेल अशा पर्यायी इंधनाचा विकास करणे अत्यंत आवश्यक आहे. यात तिळमात्र शंका उरत नाही. जगभरात ऊर्जेचे विविध स्रोत वापरले जात आहेत, जसे सौर, पवन, आण्विक ऊर्जा वगैरे. पण वाहनात वापरता येईल अशी ऊर्जा अजून पूर्णपणे विकसित झालेली दिसत नाही.
त्यातल्या त्यात जैव इंधनाचा पर्याय सध्या योग्य वाटतो आहे. वनस्पती तेलावर काही रासायनिक संस्कार केल्यास त्याचे इंधनात रूपांतर करता येते. अशा प्रकारे इंधन बनविण्याच्या दोन पद्धती आहेत, ट्रान्स एस्टेरिफिकेशन आणि कॅटॅलिटिक पायरोलिसिस.
ट्रान्स एस्टेरिफिकेशन पद्धतीत वनस्पती तेलावर इथेनॉल, मिथेनॉलसारख्या अल्कोहोलने प्रक्रिया केली जाते. ही प्रक्रिया अ‍ॅसिड किंवा अल्कली गुणधर्माच्या कॅटालिस्टच्या सान्निध्यातच घडवावी लागते. त्यातून ग्लिसरॉल आणि कमी घट्ट असे मोनो अल्कील एस्टर हे पदार्थ मिळतात. मोनो अल्कील एस्टर हे फॅटी अ‍ॅसिडशी मिळतेजुळते असते आणि ते वाहनाच्या इंजिनमध्ये थेट किंवा डिझेल तेलात मिसळून वापरता येते.
कॅटॅलिटिक पायरोलिसिस पद्धतीत नळीसारखा एक रिअ‍ॅक्टर (भट्टी) वापरतात. खास विकसित केलेला एक घनरूप कॅटॅलिस्ट (उत्प्रेरक)त्या नळीत भरला जातो. तापमान सुमारे ४०० अंश ते ४५० अंश सेल्सिअस इतके सतत ठेवले जाते. ते झाल्यावर त्या नळीतून वनस्पती तेल सोडले जाते. त्यातून द्रवरूप हायड्रोकार्बन पदार्थ मिळतात. त्यांना स्पेस स्क्रूड असे नाव दिले गेले. या प्रक्रियेतून वायुरूप हायड्रो कार्बन पदार्थही मिळतात. हे आपल्या स्वयंपाकाच्या गॅससारखे असतात. यातील द्रवरूप हायड्रो कार्बन पदार्थ आणखी शुद्ध करत गेल्यास वेगवेगळ्या टप्प्यांवर विविध पदार्थ मिळवता येतात जसे पेट्रोल, डिझेल तेल वगैरे. ही पद्धत ट्रान्स एस्टरिफिकेशन पद्धतीहून नक्की सरस आहे. वाहनांकरिता इंधन बनविण्याच्या दृष्टीने वनस्पती तेलाचे काही गुणधर्म अडचणीचे ठरतात. वनस्पती तेल घट्ट असते व त्याचा उत्कलनबिंदू उच्च असतो. वनस्पती तेले ही ऑक्सिजनयुक्त संयुगे असतात. त्यामुळे त्यापासून कमी पातळीची ऊर्जा मिळते.
कॅटॅलिटिक पायरोलिसिस पद्धतीमध्ये वनस्पती तेलातला बहुतेक ऑक्सिजन, कार्बन डायऑक्साइडच्या रूपात काढून टाकला जातो आणि त्यामुळे त्यापासून मिळणाऱ्या पदार्थाची ऊर्जा पातळी वाढते. या पद्धतीचा विकास १९७०-८० च्या दशकात इस्रोच्या विक्रम साराभाई अंतराळ केंद्रात केला गेला. डॉ. वसंतराव गोवारीकर यांच्या नेतृत्वाखाली अग्निबाणांच्या इंधनावर प्रयोग चालू होते. त्या वेळी ही पद्धत हाती लागली, तिचा पाठपुरावाही करण्यात आला. पेट्रोल, डिझेल यांचे तत्कालीन भाव इतके कमी होते की त्यामुळे हा प्रयोग मागे पडला. आज पेट्रोल, डिझेल यांचे भडकते भाव आणि भूगर्भातले खनिज तेलाचे संपत चाललेले साठे या पाश्र्वभूमीवर कॅटॅलिटिक पायरोलिसिस पद्धतीचा विकास भारताच्या ऊर्जा स्वावलंबनाला हातभार लावू शकेल.
डॉ. वसंतराव गोवारीकरांना इस्रोने विशेष प्राध्यापक म्हणून घोषित केले. ते पद सार्थ करावे या हेतूने त्यांनी आपला मागे पडलेला, पण हळूहळू महत्त्वाचा होत चाललेला प्रयोग पुनरुज्जीवित करायचे ठरविले. जागा, उपकरणे व तज्ज्ञमंडळी जमेपर्यंत २००९ साल उजाडले. तोवर पुणे विद्यापीठाशी करार करण्यात आला. त्या परिसरात एक इमारत बांधण्यात आली, उपकरणांची व तज्ज्ञांची जमवाजमव झाली आणि खऱ्या अर्थाने बायो हायड्रो कार्बन प्रकल्पाची सुरुवात झाली. येथे पूर्वीचा धागा पकडून कामाला सुरुवात झाली. त्यात उल्लेखनीय प्रगती होत आहे.
कॅटॅलिस्ट याला उत्प्रेरक म्हणतात. ह्य़ाचे वैशिष्टय़ असे, की हा प्रक्रियेला जलद होण्यास मदत करतो पण त्याच वेळी त्याच्यावर रासायनिक पदार्थ परिणाम करत नाहीत. हे उत्प्रेरक गरजेनुसार बनविले गेले पण प्रत्येक प्रयोगाच्या वेळी नवीन उत्प्रेरक बनविणे किंवा विकत घेण्यात वेळ व पैसा जात राहतो. तेव्हा प्रकल्पात काम करणाऱ्या वैज्ञानिक तंत्रज्ञांनी पुन्हा पुन्हा वापरता येईल असा उत्प्रेरक बनविला.
या प्रयोगासाठी लागणारा रिअ‍ॅक्टर करवून घेतला पण तो आवश्यकतेपेक्षा फार मोठा होता. आपल्याला तर १ लिटर तेलावर प्रयोग करायचे होते. मग इथे काम करणाऱ्या वैज्ञानिक-तंत्रज्ञांनी आपल्याला हवा त्या मापाचा रिअ‍ॅक्टर बनवला व काम सुरू केले. प्रयोगासाठी वनस्पती तेल आणावे लागते. विश्वास बसणार नाही पण अखाद्य तेल खाद्यतेलापेक्षा तुलनेने महाग असते. प्रकल्पातले वैज्ञानिक- तंत्रज्ञ पर्याय शोधू लागले. त्यात त्यांना जो पर्याय मिळाला तो सविस्तर सांगायला हवा.
खाद्यपदार्थ विकणाऱ्या दुकानातून तळणीचे काम चालू असते. त्याच तेलाचा पुन्हा पुन्हा तळणीसाठी उपयोग केल्यास ते त.ेल आरोग्याला घातक ठरते. त्यात तळलेले पदार्थ खाल्ल्यास ते किडनीला इजा करू शकतात. तसेच ह्य़ा तेलात फ्री रॅडिकल्स (मुक्तकण) आणि अ‍ॅक्रिलामाइडसारखे  कॅन्सरला आमंत्रण देणारे घटक असतात. असे हे टाकाऊ तेल प्रकल्पातील शास्त्रज्ञांनी आपल्या प्रयोगात वापरून बघितले. त्याचे रूपांतर बायो हायड्रो कार्बन पदार्थात करण्यात त्यांना यशही मिळाले आहे. तसेच इंजिनात वंगण म्हणून वापरून झालेले तेलही त्यांनी आपल्या प्रयोगासाठी वापरून त्याचेही बायो हायड्रोकार्बन पदार्थात रूपांतर केले. कोणतीही पद्धत वापरली, कोणताही पदार्थ वापरला तरी मिळणारे जैवइंधन हे परिपूर्णच असले पाहिजे ही महत्त्वाची बाब आहे. त्या इंधनाचे पदार्थ वैज्ञानिक आणि रासायनिक गुणधर्म प्रमाणित असण्याकडे कटाक्षाने लक्ष दिले गेले पाहिजे. जैव-इंधनात अ‍ॅसिडच (आम्ल) प्रमाण (पातळी) कमी असले पाहिजे, त्याचा घट्टपणा विशिष्ट मर्यादेतच असला पाहिजे आणि ह्य़ा इंधनाचा थिजण्याचा िबदू कमी असला पाहिजे. हे घटक ठीक असले तरच हे इंधन वापरात आणण्यास योग्य ठरते. असे परिपूर्ण इंधन बनविताना अनेक समस्या उभ्या राहत आहेत. प्रामुख्याने उच्च आम्ल पातळी आणि थिजण्याचा उच्च िबदू यांचा उल्लेख करावा लागेल. पण हा प्रश्न सोडविणे ही राष्ट्रीय गरज आहे असे मानून प्रकल्पातील वैज्ञानिक तंत्रज्ञ झटत आहेत.