હાઇડ્રોજન પેટ્રોલ-ડીઝલ અને વીજળીનો કેટલી હદે વિકલ્પ બની શકશે?

તમે સ્કૂલની પ્રયોગશાળામાં આ પ્રયોગ કર્યો હશે. જેમાં ધાતુની બે પટ્ટીઓને પાણીમાં ડુબાડીને પછી તેમને બેટરી સાથે જોડવાથી ધાતુની પટ્ટી પર પરપોટા થાય છે. હકીકતમાં તે ઑક્સિજન અને હાઇડ્રોજનનાં પરપોટા હોય છે એટલે કે H2O.

પાણીના તત્ત્વોનું વિઘટન થઇને તે ઑક્સિજન અને હાઇડ્રોજનમાં ફેરવાય છે.

આ હાઇડ્રોજનનો ઇંધણ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. તેનાથી ખોરાક રાંધી શકાય છે. માત્ર ગાડીઓ જેવાં વાહનો જ નહીં પરંતુ આ ઊર્જાનો ઉપયોગ વિમાન ઉડાવવા માટે પણ થઈ શકે છે.

પેટ્રોલ કે કોલસાને કારણે કાર્બન વાયુ બને છે અને તે પર્યાવરણને નુકસાન પહોંચાડે છે. પરંતુ હાઇડ્રોજનની સૌથી સારી વાત એ છે કે તેનું દહન થયા પછી ઑક્સિજન અને હાઇડ્રોજન બંને પાણીમાં રૂપાંતરિત થઇ જાય છે અને કાર્બન ઉત્સર્જન થતું નથી.

વૈજ્ઞાનિકોનું માનવું છે કે આ પુન:પ્રાપ્ય ઊર્જા સાબિત થઈ શકે છે અને ક્લાઈમેટ ચૅન્જની સમસ્યાને હલ કરવામાં પણ મદદરૂપ થઈ શકે છે.

હાઇડ્રોજનમાંથી કઇ રીતે બને છે બળતણ?

બ્રિટનની યુનિવર્સિટી ઑફ શેફિલ્ડમાં કેમિકલ ઍન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર અને ત્યાંની સંસ્થાઓમાં હાઇડ્રોજનના ઉપયોગ પર સંશોધન કરી રહેલા રચેલ રૉથમેન કહે છે કે હાઇડ્રોજનનું ઘણી રીતે દહન કરીને તેનો ઉપયોગ બળતણ તરીકે કરી શકાય છે.

તેમના મતે "હાઇડ્રોજનનું દહન કરવાથી વરાળ ઉત્પન્ન થાય છે. આપણે નાના બૉઈલરની ટાંકીમાં અથવા મોટાં કારખાનાઓમાં કે મોટાં વાહનોની ટાંકીમાં હાઇડ્રોજનનું દહન કરી શકીએ છીએ. તેને વાહનોના કમ્બશન ઍન્જિનમાં ભરીને પણ બાળી શકાય છે અથવા બેટરીના સેલમાં રાખીને પણ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકાય છે."

હાઈડ્રોજન ઘણી રીતે બનાવી શકાય છે, પરંતુ તે સ્વચ્છ રીતે જ બને તે જરૂરી છે.

રચેલ રૉથમૅન કહે છે, "હાઇડ્રોજન પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે મળતો નથી પરંતુ તે પાણી અને હાઇડ્રોકાર્બનના સ્વરૂપમાં કોલસો, ગૅસ અને તેલના રૂપમાં મળે છે. હાઇડ્રોકાર્બન સ્ત્રોત એટલે કે કુદરતી ગેસમાંથી હાઇડ્રોજન મેળવવાની પ્રક્રિયાને સ્ટીમ મિથેન રિફૉર્મિંગ કહેવામાં આવે છે અને તેનો વિશ્વભરમાં ઉપયોગ થાય છે. દર વર્ષે 120 મિલિયન ટન હાઇડ્રોજન બનાવવામાં આવે છે."

"પરંતુ તેની સાથે સમસ્યા એ છે કે તે કાર્બન વાયુ પણ બહાર કાઢે છે. તેથી હાઇડ્રોજન બનાવવાની સૌથી સારી રીત તેને પાણીમાંથી બનાવવાની છે, જેને ઇલેક્ટ્રૉલિસિસ કહે છે. આ પ્રક્રિયામાં માત્ર ઓક્સિજન જ બહાર આવે છે."

હાઇડ્રોજન બનાવવાની પ્રક્રિયાઓ વાદળી, લીલા અથવા ભૂરા રંગના ચાર્ટમાં બતાવવામાં આવે છે, જે દર્શાવે છે કે તે પ્રક્રિયા કેટલી સ્વચ્છ છે, એટલે કે તે પ્રક્રિયામાંથી કેટલો કાર્બન બહાર આવે છે.

રચેલ રૉથમેન કહે છે કે અત્યારે મિથેન સ્ટીમ રિફૉર્મિંગની બ્રાઉન પ્રક્રિયાથી કાર્બન વાયુ પણ નીકળે છે અને તે હવામાં ભળે છે.

બ્લૂ પ્રક્રિયામાં માત્ર એટલો જ તફાવત છે કે તેમાંથી નીકળતો કાર્બન વાયુ એકત્ર કરી અન્ય કોઈ હેતુ માટે તેને વાપરી શકાય છે.

સૌથી સારી ગ્રીન પ્રક્રિયા છે અને તે છે ઇલેક્ટ્રૉલિસિસ એટલે કે પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન બનાવવાની પ્રક્રિયા. જોકે બ્લૂ અને ગ્રીન પ્રક્રિયાઓમાંથી જ આપણને જરૂરી બધી ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવી વધુ સારું રહેશે.

રચેલ રૉથમૅન કહે છે, "જળવાયુ પરિવર્તનને રોકવા માટે આપણે કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડવા માટે જે નેટ ઝીરો લક્ષ્યાંક નક્કી કર્યો છે તેના માટે જરૂરી જથ્થામાં ઇલેક્ટ્રૉલિસિસ દ્વારા હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન થતું નથી અને તેના માટે જે પ્રકારની જરૂરી ટેકનૉલૉજી જોઇએ તેને વિકસાવવામાં સમય લાગશે."

"ત્યાં સુધી આપણે બ્લૂ અને બ્રાઉન પ્રક્રિયામાંથી હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરવાનું ચાલુ રાખીશું."

સહારાના રણમાં સૌરઊર્જા પૅનલો પાથરીને ઈલેક્ટ્રોલિસિસ દ્વારા હાઈડ્રોજન બનાવીને વિશ્વને સપ્લાય ન કરી શકાય?

રચેલ રૉથમેન કહે છે કે આમાં ઘણી સમસ્યાઓ છે, "સહારા રણમાં વીજળી બનાવવી અને તેને અન્ય સ્થળોએ પહોંચાડવી સરળ નથી. હાઇડ્રોજનના અણુઓ ખૂબ જ સૂક્ષ્મ હોય છે અને હવામાં સહેલાઈથી ભળી જઇ શકે છે. તેથી જો હાઇડ્રોજનને મોટા કન્ટેનરમાં ભરીને મોકલવામાં આવે છે, તો લક્ષ્ય સુધી પહોંચતા પહેલાં જ હાઇડ્રોજનનો મોટો જથ્થો લીક થઇ જશે."

"બીજી વાત એ છે કે તેને લાવવા લઈ જવા માટે મોટાં જહાજોની જરૂર પડશે કે જે ડીઝલ પર ચાલતા હોય. તો પછી કાર્બન ઓછો કરવાનું લક્ષ્ય તો ત્યાં જ રહી જશે."

આના પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે જ્યાં ઉપયોગ થતો હોય ત્યાં જ હાઇડ્રોજન બનાવવો જોઈએ. પરંતુ શું તેને બનાવવા માટે ઘરના પાછળના યાર્ડ જેવી જગ્યાએ ઈલેક્ટ્રોલાઈઝર જેવાં સાધનો લગાવી શકાય?

રચેલ રૉથમેન કહે છે કે સૈદ્ધાંતિક રીતે તે શક્ય છે, પરંતુ પડકાર એ છે કે તેને પરવડે તેવા ખર્ચે મોટા પાયે બનાવવો જેથી તે એક વ્યવહારુ અને ટકાઉ વિકલ્પ બની જાય, જે અત્યારે સરળ લાગતું નથી.

વિમાન, ટ્રેન અને ગાડીઓ

પરિવહનનાં સાધનો પર મોટા પ્રમાણમાં ઊર્જા ખર્ચાય છે અને તેઓ કાર્બન ઉત્સર્જનનો એક મુખ્ય સ્ત્રોત પણ છે.

હવે આપણે રસ્તાઓ પર પણ ઇલૅક્ટ્રિક વાહનો જોઈ રહ્યા છીએ જે લિથિયમ બેટરી પર ચાલે છે. પરંતુ બેટરીની ક્ષમતા મોટી ટ્રક, ટ્રૅન અને બૉટ ચલાવવા માટે પૂરતી નથી. આ સાધનો ચલાવવા માટે પણ હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

ક્લીન ઍર ટાસ્ક ફૉર્સના મેનેજર થૉમસ વૉકર કે જેમની સંસ્થા વિશ્વભરની સંસ્થાઓને સ્વચ્છ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવાની રીતો પર સલાહ આપે છે તેઓ કહે છે કે કાર્ગો શિપ અને ટ્રક હાઇડ્રોજન દ્વારા સંચાલિત થઈ શકે છે.

તેઓ કહે છે, "વિશ્વમાં પરિવહન સાઘનોમાંથી થતાં કાર્બન ઉત્સર્જનમાં મોટાં કાર્ગો જહાજોનો હિસ્સો 2-3 ટકા છે. આ જહાજોમાં ઈંધણ તરીકે એમોનિયા એટલે કે નાઈટ્રોજન અને હાઈડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડી શકાય છે."

માલસામાનના પરિવહન માટે વપરાતી ટ્રકોમાં, બેટરીને બદલે કમ્બશન એન્જિનમાં હાઇડ્રોજન ભરીને ચલાવવાથી કોઇ ફેર પડશે?

થૉમસ વૉકર કહે છે કે, "ટ્રક લાંબી યાત્રાઓ કરતા હોય છે અને બેટરી પર તેને ચલાવવામાં એ સમસ્યા છે કે તેને વારેવારે ચાર્જ કરવી પડશે. આ બેટરીઓ ખૂબ મોટી હોય છે અને 1000 કિલોવૉટની બેટરી ચાર્જ કરવામાં પાંચ કલાક જેટલો સમય લાગી શકે છે. પરંતુ આ જ ટ્રકમાં હાઇડ્રોજન ભરવામાં માત્ર 20 મિનિટ લાગે છે."

"પરંતુ હાઇડ્રોજન સાથે એક સમસ્યા એ પણ છે કે તેને ભરવા માટે જટિલ પ્રકારનાં ઉપકરણોની જરૂર પડે છે. કારણ કે દબાણને કારણે તે ખૂબ ગરમ થઈ જાય છે એટલે એ ધ્યાન રાખવું જરૂરી બને છે કે ટ્રકમાં ભરતી વખતે હાઇડ્રોજન વાયુ યોગ્ય પરિસ્થિતિમાં હોય અને દબાણ પણ યોગ્ય હોય."

જો સાધનસામગ્રી અને ટેકનૉલૉજીની સમસ્યાનું નિરાકરણ આવે તો પણ તે સુનિશ્ચિત કરવું પડશે કે પર્યાપ્ત સંખ્યામાં હાઈડ્રોજન પંપ દરેક જગ્યાએ ઉપલબ્ધ છે કે નહીં.

વૉકર કહે છે કે આ માટે ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર બનાવવું પડશે અને તેને પ્રોત્સાહન આપવા માટે સરકારે કેટલીક છૂટછાટો પણ આપવી પડશે.

શું વિમાન ચલાવવા માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરી શકાય?

થૉમસ વૉકર માને છે કે આ દિશામાં કેટલાક પ્રયાસો કરવામાં આવી રહ્યા છે, “મને લાગે છે કે હવાઈ પરિવહનમાં હાઈડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને ઘણા બધા ફેરફારો લાવી શકાય છે. પરિવહનમાંથી ઉત્પન્ન થતાં કુલ કાર્બન ઉત્સર્જનમાંથી 10 ટકા કાર્બન ઉત્સર્જન વિમાનોમાંથી જ આવે છે."

"અમે તાજેતરમાં જોયું છે કે નાના ઍરક્રાફ્ટમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને સારાં પરિણામો મળ્યાં છે."

"હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરવા માટે વિમાનોનાં એન્જિનમાં પણ ફેરફાર કરવામાં આવી રહ્યા છે."

પરંતુ થૉમસ વૉકર એ પણ યાદ અપાવે છે કે હવાઇ પરિવહનના ક્ષેત્રમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરતા ઓછાંમાં ઓછાં 10 થી 20 વર્ષનો સમય લાગી શકે છે.

ઘર અને ઉદ્યોગોમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ

હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ રસોડામાં ખાવાનું બનાવવામાં અને ઘરને ગરમ રાખવામાં પણ થઇ શકે છે.

ન્યૂકૅસલ યુનિવર્સિટીમાં ઊર્જા વિષયના પ્રૉફેસર સારા વૉકર કહે છે કે બ્રિટનમાં અત્યારે ખાવાનું બનાવવામાં કે ઇમારતોને ગરમ રાખવામાં 80 ટકાથી વધુ નેચરલ ગેસનો ઉપયોગ થાય છે.

કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડવાનું લક્ષ્ય હાંસલ કરવા માટે હાઇડ્રોજન તેનો વિકલ્પ બની શકે છે.

વર્ષ 2019 થી બ્રિટન સરકારે કેટલાક વિસ્તારોમાં પ્રયોગ તરીકે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું છે. પરંતુ તેમાં હજુ કેટલાક ફેરફારોની જરૂર પડશે.

તેઓ કહે છે કે, "આપણે ઘરો અને ઇમારતોમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવી રહેલા એ બૉઇલરોને બદલવા પડશે જે નેચરલ ગેસથી કામ કરે છે. એ જ પ્રમાણે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરવા માટે ખોરાક રાંધવા માટેનાં વાસણો પણ બદલવાં પડશે."

"અમે જોઈ રહ્યા છીએ કે તેનાથી લોકોના જીવનને કેવી રીતે અસર પડી રહી છે. તેઓ આ પરિવર્તન સાથે કેવી રીતે અનુકૂલન સાધી રહ્યાં છે અને હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરી રહ્યા છે."

પ્રયોગો

સારા વૉકર કહે છે કે કીલ યુનિવર્સિટીમાં હાઇડ્રોજન દ્વારા ગરમીની જરૂરિયાતને સંપૂર્ણપણે પૂરી કરવા માટે એક પ્રયોગ કરવામાં આવ્યો હતો અને તેના પરિણામો પણ સારા હતા.

વિશ્વના ઘણા દેશો 2030 સુધીમાં નેટ ઝીરો કાર્બન ઉત્સર્જન લક્ષ્ય હાંસલ કરવા માંગે છે. પણ તેમણે નક્કી કરવું પડશે કે હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન અને સપ્લાય નેટવર્ક ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરના નિર્માણમાં કઇ રીતે રોકાણ કરવું કે પછી વીજળી ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર બનાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું.

સમગ્ર વિશ્વ હાલમાં કુદરતી ગેસના ભાવમાં ઉછાળાનો સામનો કરી રહ્યું છે ત્યારે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરવાની કિંમત શું ચૂકવવી પડશે?

એ કહે છે કે એ વાત સ્વાભાવિક છે કે હાઇડ્રોજન ગેસ મોંઘો થશે કારણ કે બ્રિટનમાં અત્યારે 97 ટકા હાઇડ્રોજન ગેસ પ્રાકૃતિક ગેસમાંથી બનાવાય છે. જોકે આ રસ્તો સ્વચ્છ છે પરંતુ આપણે એ પણ જોવાનું છે કે આપણે સ્વચ્છ ઊર્જા ઓછામાં ઓછી કિંમતે કઇ રીતે બનાવી શકીએ?

સારા વોકર એમ પણ કહે છે કે હાઇડ્રોજનને ઇંધણ તરીકે અપનાવવાના પ્રારંભિક તબક્કામાં ઇમારતોને ગરમ કરવાને બદલે મોટા ઉદ્યોગોમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો વધુ સારું રહેશે.

તેમના મતે, “હાઈડ્રોજનનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ કાચ, ધાતુ અને અન્ય રાસાયણિક ફેક્ટરીઓ જેવા ઉદ્યોગોને ઉર્જા પૂરો પાડવા માટે થવો જોઈએ જ્યાં ઊંચા તાપમાનની જરૂર હોય. ત્યાં હાઈડ્રોજનનો ઉપયોગ શરૂઆતમાં સરળ નીવડી શકે છે.”

જ્યાં સુધી ઘરો અને ઇમારતોને ગરમ રાખવાની વાત છે, સારા વૉકર કહે છે કે અત્યારે આપણે તેના માટે અન્ય ઈંધણનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

શું આ બધી વાતો હવામાં થઇ રહી છે?

રૉબર્ટ હાવર્થ જીવવિજ્ઞાની અને પર્યાવરણીય મામલાઓના વિશેષજ્ઞ છે. તેઓ અમેરિકાની કૉર્નેલ યુનિવર્સિટીના પ્રૉફેસર છે અને હાઇડ્રોજનને ઈંધણ તરીકે વાપરવાને લઇને તેમને અનેક સંદેહ છે.

તેઓ કહે છે કે, "હાઇડ્રોજનનો અગાઉ ક્યારેય ઈંધણ તરીકે ઉપયોગ થયો નથી. તેનો ઉપયોગ ખાતર, શુદ્ધ પેટ્રોલિયમ અથવા પ્લાસ્ટિક જેવી અન્ય વસ્તુઓ બનાવવા માટે કરવામાં આવે છે."

કેટલાક ઊર્જા નિષ્ણાંતો કહે છે કે તે કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડવામાં કામ કરશે, પરંતુ મને લાગે છે કે હાઇડ્રોજન કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડવામાં ભૂમિકા ભજવશે, પરંતુ તે ખૂબ જ નાની ભૂમિકા ભજવશે. પરંતુ છેલ્લાં કેટલાંક વર્ષોમાં તેની ભૂમિકાને અતિશયોક્તિ કરીને બતાવવામાં આવી રહી છે."

રૉબર્ટ હાવર્થ કહે છે કે પાણીથી વીજળી માટે ઈલેક્ટ્રોલિસિસની પ્રક્રિયા દ્વારા હાઇડ્રોજન બનાવવું એ વીજળીનો સારો ઉપયોગ નથી.

"ઇલેક્ટ્રોલિસિસથી હાઇડ્રોજન બનાવવો એ પરવડે તેવો રસ્તો નથી કારણ કે તેમાં વીજળીથી પેદા થનારી લગભગ 40 ટકા ઊર્જા નકામી થઇ જશે અને જે હાઇડ્રોજન બનશે તેને પણ બીજી જગ્યાએ લઇ જવા દરમિયાન તેમાંથી એક મોટો ભાગ લીકેજ થઇ જશે. તેનો ઉપયોગ ઘરના રસોડામાં કે પછી ઘરોને ગરમ રાખવામાં કરવો એ જરાય વ્યાવહારિક નથી."

રૉબર્ટ હાવર્થ માને છે કે આના કરતાં વધુ સારી રીત એ તો એ છે કે ઘરોને ગરમ કરવા માટે વીજળીનો ઉપયોગ કરવો. તેઓ બ્લૂ હાઇડ્રોજન એટલે કે ગેસ અથવા તેલમાંથી કાઢવામાં આવેલા હાઇડ્રોજનની પણ ટીકા કરે છે.

"બ્લૂ હાઇડ્રોજન બનાવવાનું કામ 10 વર્ષથી ચાલી રહ્યું છે પરંતુ આ પ્રક્રિયાથી કાર્બન ઉત્સર્જનમાં કોઈ નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો નથી."

"બીજી બાજુ, જ્યારે હાઇડ્રોજન પર્યાવરણમાં ભળી જાય છે, ત્યારે તે પૃથ્વીના તાપમાનમાં વધારો કરે છે કારણ કે તે અન્ય વાયુઓ અને પર્યાવરણના તત્વો સાથે ભળીને તેમની રાસાયણિક રચનામાં ફેરફાર કરી નાખે છે."

"જ્યારે હાઇડ્રોજન વાતાવરણમાં હાજર ઓક્સિજન સાથે ભળે છે, ત્યારે વરાળ પણ બને છે અને તાપમાન વધે છે."

તમે બીબીસી ગુજરાતીને સોશિયલ મીડિયા પર અહીં ફૉલો કરી શકો છો

Facebook પર સમાચાર વાંચવા અહીં ક્લિક કરો.

Instagram પર બીબીસી ગુજરાતીને અહીં ફૉલો કરો.

YouTube પર બીબીસી ગુજરાતીના વીડિયો જોવા માટે અહીં ક્લિક કરો.

Twitter પર બીબીસી ગુજરાતીની ફૉલો કરવા અહીં ક્લિક કરો.