హైడ్రోజన్: పెట్రోల్-డీజిల్, విద్యుత్‌‌లకు ప్రత్యామ్నాయం ఇదేనా?

మెటల్ స్ట్రిప్స్‌ను నీటిలో ముంచి, వాటిని బ్యాటరీతో అనుసంధానించినప్పుడు వాటిపై బుడగలు రావడంపై ఒక స్కూల్ ల్యాబోరేటరీలో ప్రయోగం జరిగింది. సాధారణంగా ఈ బుడగలు ఆక్సిజన్, హైడ్రోజన్ అంటే హెచ్2ఓ వల్ల పుట్టినవి.

నీటి మూలకాలను విచ్ఛిన్నం చేసిన తర్వాత, ఇవి ఆక్సిజన్, హైడ్రోజన్‌గా మారతాయి.

ఈ హైడ్రోజన్‌ను ఇంధనంగా వాడొచ్చు. వంటకు ఉపయోగించవచ్చు. వాహనాలే కాక విమానాలను నడపడానికి కూడా వాడొచ్చు.

పెట్రోల్ లేదా బొగ్గు నుంచి కార్బన్ గ్యాస్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. అది పర్యావరణానికి హానికరంగా నిలుస్తుంది.

హైడ్రోజన్‌తో మరో ప్రయోజనం ఏంటంటే, ఇది మండిన తర్వాత, ఆక్సిజన్, హైడ్రోజన్ కలిసి నీరుగా మారతాయి. దీని వల్ల ఎలాంటి కర్బన్ ఉద్గారాలు ఉత్పత్తి కావు.

ఇది పునరుత్పాదక శక్తి(రిన్యూవబుల్ ఎనర్జీ )గా నిరూపించుకుంటుందని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు.

వాతావరణ మార్పుల సమస్యకు పరిష్కారంగా ఉపయోగపడుతుందన్నారు.

మన ఇంధన సమస్యలను హైడ్రోజన్ తీర్చగలదా? అనే దాన్ని అర్థం చేసుకునేందుకు ప్రయత్నిద్దాం..

హైడ్రోజన్ నుంచి ఇంధనం ఎలా తయారు చేస్తారు?

యూకేలోని షెఫీల్డ్ యూనివర్సిటీకి చెందిన కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ శాఖకు చెందిన ప్రొఫెసర్ రచెల్ రాథ్‌మన్, యూకే సంస్థలలో హైడ్రోజన్ వాడకంపై పరిశోధన చేస్తున్నారు.

హైడ్రోజన్‌ను వివిధ రూపాలలో మండించడం ద్వారా ఇంధనంగా దీన్ని వాడుకోవచ్చని చెప్పారు.

‘‘హైడ్రోజన్‌ను మండించడం ద్వారా ఆవిరి ఉత్పత్తి చేయొచ్చు. చిన్న బాయిలర్ ట్యాంకులలో లేదా పెద్ద ఫ్యాక్టరీల్లో, లేదా పెద్ద వెహికిల్ ట్యాంకులలో మనం హైడ్రోజన్‌ను మండించవచ్చు. వాహనాల్లోని కంబశ్చన్ ఇంజిన్‌లో నింపి కూడా మండించవచ్చు. లేదా బ్యాటరీ సెల్‌లో పెట్టి విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయొచ్చు’’ అని ఆయన తెలిపారు.

హైడ్రోజన్‌ను ఎలాగైనా ఉత్పత్తి చేయొచ్చు. కానీ, దీన్ని స్వచ్ఛమైన రీతిలో ఉత్పత్తి చేయడం ఎంతో అవసరం.

‘‘హైడ్రోజన్‌ను మనం ప్రకృతి ద్వారా సహజంగా పొందలేం. కానీ, నీరు, హైడ్రోకార్బన్ అలాగే గ్యాస్ లేదా ఆయిల్‌ రూపంలో దీన్ని పొందొచ్చు. హైడ్రోకార్బన్ వనరు అంటే సహజ గ్యాస్ నుంచి మనం హైడ్రోజన్‌ను వెలికితీసే ప్రక్రియను స్టీమ్ మిథేన్ రీఫార్మింగ్ అంటాం. దీన్ని ప్రపంచవ్యాప్తంగా వాడుతున్నారు. ప్రతి ఏడాది 12 కోట్ల టన్నుల హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. ’’ అని రచెల్ రాథ్‌మన్ అన్నారు.

కానీ, ఇక్కడ సమస్య ఏంటంటే, దీని ద్వారా కర్బన్ గ్యాస్ బయటికి వెలువడుతుంది. అందుకే, నీటి నుంచి హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి చేయడం ఉత్తమమైన విధానం. దీన్నే ఎలక్ట్రోలిసిస్ అంటారు. ఈ ప్రక్రియలో కేవలం ఆక్సిజన్ మాత్రమే బయటికి వస్తుంది.

హైడ్రోజన్ తయారీ విధానాలను నీలం, ఆకుపచ్చ, గోధుమ రంగు ఛార్ట్‌లో చూపిస్తారు. అంటే ఈ ప్రక్రియలు ఎంత శుద్ధికరమైనవో ఈ రంగులు తెలుపుతాయి.

ఏ ప్రక్రియలో ఎంత కార్బన్ బయటికి వస్తుందో తెలుస్తుంది.

ప్రస్తుతం మిథేన్ స్టీమ్ రిఫార్మింగ్‌కి చెందిన నీలం రంగు ప్రక్రియ ద్వారా గాలిలోకి కార్బన్ గ్యాస్ విడుదలవుతుందని రచెల్ రాథ్‌మన్ అన్నారు.

అయితే, నీలం ప్రక్రియలో విడుదలైన కార్బన్ గ్యాస్‌ను సేకరించి, దీన్ని ఇతర అవసరాల కోసం వాడుతున్నారు.

ఆకుపచ్చ ప్రక్రియలు చాలా ఉన్నతమైనవి. ఇవే ఎలక్ట్రోలిసిస్‌లు. దీనిలో నీటి ద్వారా హైడ్రోజన్ తయారు చేస్తారు. మనకు కావాల్సి ఇంధనం కోసం నీలం, ఆకుపచ్చ ప్రక్రియల ద్వారా దీన్ని ఉత్పత్తి చేయడం మంచిది.

‘‘వాతావరణ మార్పులకు అడ్డుకట్ట వేసేందుకు కార్బన్ ఉద్గారాలను తగ్గించాలని నిర్దేశించుకున్న నెట్ జీరో లక్ష్యాలను చేరుకోవాలంటే, ఎలక్ట్రోలిసిస్ ప్రక్రియ ద్వారా మనం అవసరమైన హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయలేకపోతున్నాం.

ఇలాంటి టెక్నాలజీని అభివృద్ధి చేయాలంటే మరింత సమయం కావాలి. అప్పటి వరకు హైడ్రోజన్‌ కోసం నీలం, గోధుమ ప్రక్రియలను వాడుకోవడం కొనసాగించవచ్చు’’ అని రచెల్ రాథ్‌మన్ తెలిపారు.

సహారా ఎడారిలో సోలార్ పవర్ ప్యానల్స్‌ను ఉంచి ఎలక్ట్రోలిసిస్ ద్వారా హైడ్రోజన్ తయారీ చేసి ప్రపంచానికి సరఫరా చేయలేమా?

అయితే, దీనిలో చాలా సమస్యలున్నాయని రచెల్ చెప్పారు. ‘‘సహారా ఎడారిలో విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసి, దాన్ని ఇతర ప్రాంతాలకు సరఫరా చేయడం అంత తేలిక కాదన్నారు.

హైడ్రోజన్ అణువులు చాలా చిన్నవిగా ఉంటాయి. అవి త్వరగా గాలిలో కలుస్తాయి. ఒకవేళ పెద్ద పెద్ద కంటైనర్లలో హైడ్రోజన్‌ను పంపాల్సి వస్తే, గమ్యస్థానానికి చేరుకునే లోపే పెద్ద మొత్తంలో హైడ్రోజన్ లీకవుతుంది’’ అని తెలిపారు.

ఇక రెండోది ఏంటంటే, హైడ్రోజన్ తరలించేందుకు పెద్ద పెద్ద నౌకలు కావాలి. అవి డీజిల్‌తో నడుస్తాయి. దీంతో, కర్బన్ ఉద్గారాల తగ్గించాలనుకున్న లక్ష్యం చేరుకోలేం.

దీని వల్ల ఒకటి స్పష్టమైంది. ఎక్కడైతే హైడ్రోజన్ వాడుతున్నామో అక్కడే దాన్ని ఉత్పత్తి చేయాలి. కానీ, దీన్ని తయారు చేయడం కోసం ఇంటి వెనుకాలున్న స్థలాల్లో ఎలక్ట్రోలైజర్ ఇక్విప్‌మెంట్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయగలమా అన్నది ప్రశ్నార్థకం.

సైద్ధాంతికంగా ఇది సాధ్యమవుతుందని, కానీ, ప్రాక్టికల్‌గా, సస్టెయినబుల్ ఆప్షన్‌గా తక్కువ ఖర్చులో పెద్ద మొత్తంలో దీన్ని ఏర్పాటు చేయడం సవాలేనని, ఇప్పుడున్న పరిస్థితుల్లో ఇది సాధ్యం కాకపోవచ్చని రచెల్ తెలిపారు.

విమానాలు, రైళ్లు, కార్లలో ఎలా వాడతారు?

రవాణా అంటేనే పెద్ద మొత్తంలో ఇంధన ఉపయోగం. కార్బన్ ఉద్గారాలు ఎక్కువగా దీని ద్వారానే ఉత్పత్తి అవుతుంది.

ఈ ఉద్గారాలను తగ్గించేందుకు ప్రస్తుతం లిథియం బ్యాటరీలతో నడిచే ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు రోడ్లపై తిరుగుతున్నాయి.

కానీ, పెద్ద పెద్ద ట్రక్కులు, రైళ్లు, బోట్లు నడిచేందుకు ఈ బ్యాటరీ సామర్థ్యం సరిపోదు.

ఇవి నడవాలంటే హైడ్రోజన్ కావాల్సి ఉంది.

కార్గో షిప్‌లు, ట్రక్కులు హైడ్రోజన్‌పై నడవగలవని క్లీన్ ఎనర్జీ వాడకంపై ప్రపంచవ్యాప్తంగా సంస్థలకు సూచనలు ఇచ్చే క్లీన్ ఎయిర్ టాస్క్ ఫోర్స్ మేనేజర్ థామస్ వాకర్ చెప్పారు.

‘‘ప్రపంచంలో రవాణా ద్వారా విడుదలయ్యే కర్బన్ ఉద్గారాల్లో 2 నుంచి 3 శాతం పెద్ద కార్గో నౌకల ద్వారానే వెలువడుతున్నాయి. ఈ బోట్లలో అమ్మోనియాను అంటే హైడ్రోజన్, నైట్రోజన్‌లను ఇంధనంగా వాడటం ద్వారా కర్బన్ ఉద్గారాలను తగ్గించవచ్చు’’ అని తెలిపారు.

ట్రక్కులు చాలా ఎక్కువ దూరం ప్రయాణించాల్సి ఉంటుంది. బ్యాటరీలతో వీటిని నడపడం ద్వారా చాలా సార్లు ఛార్జ్ చేయాల్సి వస్తుంది. ఈ బ్యాటరీలు కూడా పెద్దవిగా ఉంటాయి. 1000 కిలోవాట్ల బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయాలంటే ఐదు గంటల వరకు సమయం పడుతుంది. ఈ ట్రక్కులో హైడ్రోజన్ నింపేందుకు కేవలం 20 నిమిషాల మాత్రమే సమయం పడుతుందని థామస్ అన్నారు.

ఎక్విప్‌మెంట్, టెక్నాలజీలో ఉన్న సమస్యలను పరిష్కరించినప్పటికీ, ప్రతి దగ్గర అవసరమైన హైడ్రోజన్ పంపులు అందుబాటులో ఉండేలా చర్యలు తీసుకోవాలి..

దీని కోసం మౌలిక సదుపాయాలను ఏర్పాటు చేయాల్సి ఉందని థామస్ చెప్పారు.

ప్రోత్సహించేందుకు ప్రభుత్వం రాయితీలు కూడా ఇవ్వాల్సి ఉంటుందన్నారు.

కానీ, విమాన ఇంధనం కోసం హైడ్రోజన్‌ను వాడొచ్చా?

ఈ దిశగా కొన్ని ప్రయత్నాలు జరుగుతున్నాయని థామస్ వాకర్ చెప్పారు.

‘‘ఎయిర్ ట్రాఫిక్‌లో హైడ్రోజన్ వాడేందుకు పెద్ద ఎత్తున మార్పులు చేయాల్సి ఉంటుందని మేం అనుకుంటున్నాం. ట్రాఫిక్ నుంచి వస్తోన్న 10 శాతం కర్బన్ ఉద్గారాలు విమానాల నుంచే విడుదలవుతున్నాయి’’ అని చెప్పారు.

‘‘చిన్న విమానాల్లో హైడ్రోజన్ వాడి ప్రయోగాలు చేశాం. ఇవి మంచి ఫలితాలను ఇచ్చాయి. అయితే, హైడ్రోజన్ వాడేందుకు విమానాల ఇంజిన్లలో మార్పులు చేయాల్సి ఉంటుంది’’ అని తెలిపారు.

విమానాల రంగంలో హైడ్రోజన్ వాడకానికి కనీసం 10 నుంచి 20 ఏళ్ల సమయం పడుతుందని థామస్ వాకర్ గుర్తుకు చేశారు.

ఇళ్లు, పరిశ్రమల్లో హైడ్రోజన్ వాడకం

వంట వండేందుకు, ఇంటిని వేడిగా ఉంచుకునేందుకు కూడా హైడ్రోజన్ వాడొచ్చు.

యూకే ప్రస్తుతం 80 శాతానికి పైగా సహజ గ్యాస్‌ను వంట కోసం లేదా భవనాలను వెచ్చగా ఉంచేందుకే వాడుతుందని న్యూకాజిల్ యూనివర్సిటీకి చెందిన ఎనర్జీ ప్రొఫెసర్ సారా వాకర్ చెప్పారు.

కర్బన్ ఉద్గారాలను తగ్గించే లక్ష్యాన్ని చేరుకునేందుకు హైడ్రోజన్ ప్రత్యామ్నాయ వనరుగా మారనుంది.

బ్రిటన్ ప్రభుత్వం కొన్ని ఎంపిక చేసిన ప్రాంతాల్లో ప్రయోగాత్మకంగా హైడ్రోజన్ వాడటాన్ని 2019 నుంచే ప్రారంభించింది. కానీ, దీనికి కొన్ని మార్పులు చేయాల్సి ఉంది.

‘‘ఇళ్లు, భవనాలలో సహజ గ్యాస్‌తో నడిచే బాయిలర్స్‌ను మార్చాల్సి ఉంది. అదేవిధంగా హైడ్రోజన్ వాడుకునేలా వంట పరికరాలను మార్చాలి’’ ఆమె తెలిపారు.

దీని వల్ల ప్రజల జీవితాలు ఎలా మారుతున్నాయో తాము చూస్తున్నట్లు చెప్పారు.

ఈ మార్పును ప్రజలెలా స్వీకరిస్తున్నారు, హైడ్రోజన్ వాడక విధానం ఎలా పనిచేస్తుందో తాము గమనిస్తున్నట్లు తెలిపారు.

2026 నాటికల్లా నెట్ జీరో కర్బన్ ఉద్గారాల లక్ష్యాన్ని చేరుకోవాలని బ్రిటన్ ప్రభుత్వం చూస్తోంది.

హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తిని అభివృద్ధిపై పెట్టుబడులు పెట్టాలా, సరఫరా సదుపాయాలపై ఇన్వెస్ట్ చేయాలా లేదా విద్యుత్ సదుపాయాల అభివృద్ధిపై దృష్టిసారించాలా? అన్న దాన్ని నిర్ణయించుకోవాల్సి ఉంది.

సహజ వాయు ధరల పెరుగుదల అనే సమస్యను ఇప్పుడు ప్రపంచం ఎదుర్కోంటోంది

ఈ సమయంలో హైడ్రోజన్ వాడకానికి ఎంత ఖర్చవుతుందన్నది కూడా చర్చనీయాంశమైంది.

‘‘బ్రిటన్‌లో ప్రస్తుతం వాడుతున్న 97 శాతం హైడ్రోజన్ గ్యాస్‌ను సహజ వాయువు ద్వారానే ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. దీంతో హైడ్రోజన్ గ్యాస్ ధర అధికంగా ఉండటం సాధారణమే.

అయితే, ఇది క్లీన్ విధానమైనప్పటికీ, తక్కువ ఖర్చులో స్వచ్ఛ ఇంధనం ఎలా ఉత్పత్తి చేయగలమో చూడాల్సి ఉంది’’ అని సారా వాకర్ తెలిపారు.

హైడ్రోజన్‌ను ఇంధనంగా వాడుతున్న ప్రాథమిక దశలలో మనం ఉన్నందున, ఇళ్లను వెచ్చబరుచుకోవడానికి బదులు పెద్ద పరిశ్రమల్లో దీన్ని వాడితే బాగుంటుందని ఆమె అన్నారు.

ఎక్కడైతే హై టెంపరేచర్‌లు అవసరమో ఆ పరిశ్రమలకు అంటే గ్యాస్, మెటల్, కెమికల్ ఫ్యాక్టరీలకు ముందుగా హైడ్రోజన్‌ను వాడాలని సారా వాకర్ చెప్పారు.

భవనాలు, ఇళ్లలో హీటింగ్ సిస్టమ్‌ల కోసం కొంత కాలం పాటు ఇతర ఇంధనాలనే వాడాలని సారా వాకర్ సూచించారు.

ఎన్నో సందేహాలు....

రోబర్ట్ హోవర్త్ బయోలజిస్ట్. పర్యావరణ విషయాలపై అనుభవజ్ఞుడు. అమెరికాలోని కార్నెల్ యూనివర్సిటీలో ప్రొఫెసర్‌గా పనిచేస్తున్నారు. అయితే, హైడ్రోజన్‌ను ఇంధనంగా వాడటంపై ఆయన ఎన్నో సందేహాలను వ్యక్తం చేశారు.

‘‘హైడ్రోజన్‌ను అంతకుముందు ఎన్నడూ ఇంధనంగా వాడలేదు. ఎరువుల తయారీలో, శుద్ధి చేసిన పెట్రోలియం, ప్లాస్లిక్ వంటి ఇతర వాటిల్లో మాత్రమే దీన్ని వాడారు. కర్బన్ ఉద్గారాల తగ్గింపులో ఇది ఉపయోగపడుతుందని కొందరు ఇంధన నిపుణులు చెబుతున్నారు.

కానీ, దీని పాత్ర తక్కువ మొత్తంలోనే ఉంటుందని నేను అనుకుంటున్నాను. గత కొన్నేళ్లుగా దీని గురించి కాస్త అతిశయోక్తిగా మాట్లాడుతున్నారు’’ అని అన్నారు.

‘‘హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తికి ఎలక్ట్రోలిసిస్ ప్రక్రియ అంత మెరుగైన విధానం కాదు. ఎలక్ట్రిసిటీ నుంచి ఉత్పత్తి చేసే 40 శాతం ఎనర్జీ వృద్ధా అవుతుంది. ఉత్పత్తి చేసిన హైడ్రోజన్‌ను ఇతర ప్రాంతాలకు తరలించే సమయంలో పెద్ద మొత్తంలో లీకవుతుంది. వంటకు లేదా ఇళ్లను వెచ్చబరుచుకోవడానికి ఇది ఆర్థికంగా, ప్రాక్టికల్‌గా అంత సరైన విధానం కాదు’’ అని చెప్పారు.

గ్యాస్ లేదా ఆయిల్ నుంచి హైడ్రోజన్ వెలికితీసే బ్లూ హైడ్రోజన్‌ ప్రక్రియను ఆయన విమర్శించారు.

‘‘పదేళ్లుగా నీలం హైడ్రోజన్ తయారీపై పనిచేస్తున్నాం. కానీ, ఈ ప్రక్రియ ద్వారా కర్బన్ ఉద్గారాలు అంత తగ్గలేదు. మరోవైపు, వాతావరణంలో హైడ్రోజన్ కరిగినప్పుడు, భూమిపై ఉష్ణోగ్రతలు పెరుగుతాయి.

ఎందుకంటే, ఇతర గ్యాస్‌లు, కారకాల్లో కలవడం ద్వారా దాని రసాయనిక చర్యలో మార్పులు వస్తాయి. వాతావరణంలో ఉన్న ఆక్సిజన్‌తో హైడ్రోజన్ కలిసినప్పుడు, ఆవిరి ఏర్పడుతుంది. ఉష్ణోగ్రత కూడా పెరుగుతుంది.’’ అని తెలిపారు.

భవిష్యత్‌లో విమానాలు, భారీ నౌకలలో ఇంధనంగా హైడ్రోజన్ పనిచేస్తుండొచ్చు, కానీ ఎనర్జీ రంగంలో దీని ఉపయోగం చాలా తక్కువగానే ఉంటుందని రాబర్ట్ హోవర్త్ అన్నారు.

ఇవి కూడా చదవండి:

( బీబీసీ తెలుగును ఫేస్‌బుక్, ఇన్‌స్టాగ్రామ్‌, ట్విటర్‌లో ఫాలో అవ్వండి. యూట్యూబ్‌లో సబ్‌స్క్రైబ్ చేయండి.)