ચીનની નવી ટેક્નોલોજીથી સમુદ્રમાંથી હાઇડ્રોજન સાથે તાજું પાણી અને યુરેનિયમ પણ મળશે
સમુદ્રને અત્યાર સુધી પાણીનો વિશાળ ભંડાર માનવામાં આવતો હતો, પરંતુ હવે વૈજ્ઞાનિકો તેમાં છુપાયેલા ઊર્જા અને ખનિજ સંસાધનોનો ઉપયોગ કરવાની દિશામાં ઝડપથી આગળ વધી રહ્યા છે. ચીને એવી નવી ટેક્નોલોજી વિકસાવી છે, જેમાં સમુદ્રના પાણીનો ઉપયોગ કરીને એકસાથે હાઇડ્રોજન અને તાજું પાણી તૈયાર કરી શકાય છે. એટલું જ નહીં, આ પ્રક્રિયા બાદ બચતા ગાઢ સમુદ્રી પાણીમાંથી યુરેનિયમ, બ્રોમિન અને અન્ય ઉપયોગી તત્વો મેળવવાની શક્યતા પણ ઊભી થઈ છે.
ચીનની ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સિસના ડાલિયાન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ કેમિકલ ફિઝિક્સની ટીમે આ સિસ્ટમ વિકસાવી છે. સંશોધકો ડેંગ દેહુઈ અને લિયુ યાન્ટિંગની આગેવાની હેઠળ તૈયાર કરાયેલી આ ટેક્નોલોજીનો મુખ્ય હેતુ એક જ પ્રક્રિયામાં પાણી, ઊર્જા અને સમુદ્રી સંસાધનોનો વધુ અસરકારક ઉપયોગ કરવાનો છે. સંશોધન ‘નેચર એનર્જી’માં પ્રકાશિત થયું છે.
સમુદ્રના પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન બનાવવું સરળ કામ નથી
ગ્રીન હાઇડ્રોજનને ભવિષ્યના સ્વચ્છ ઇંધણ તરીકે જોવામાં આવે છે. નવીનીકરણીય ઊર્જાથી પાણીનું વિદ્યુત વિઘટન કરીને હાઇડ્રોજન તૈયાર કરી શકાય છે. જો આ માટે સમુદ્રનું પાણી સીધું વાપરી શકાય તો તાજા પાણી પરનો દબાણ પણ ઘટી શકે છે.
પરંતુ અહીં એક મોટી ટેક્નિકલ મુશ્કેલી છે. સમુદ્રના પાણીમાં માત્ર પાણી જ નથી હોતું. તેમાં ક્લોરાઇડ, કેલ્શિયમ, મેગ્નેશિયમ અને અન્ય અનેક ક્ષારો તથા ખનિજો હોય છે. સીધા ઇલેક્ટ્રોલિસિસ દરમિયાન આ તત્વો ઇલેક્ટ્રોડ સાથે અનિચ્છનીય પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. પરિણામે ઇલેક્ટ્રોડમાં કાટ લાગી શકે છે અને તેની કાર્યક્ષમતા ઘટી શકે છે.
કેટલાક તત્વો ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પર જમા થવાથી સિસ્ટમમાં અવરોધ પણ ઊભો થઈ શકે છે. એટલે અત્યાર સુધી સામાન્ય રીતે સમુદ્રના પાણીને પહેલાં શુદ્ધ કરીને અથવા ડિસેલિનેશન કરીને તાજું પાણી બનાવવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ તે પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન તૈયાર કરવામાં આવે છે.
ચીનની સિસ્ટમમાં બે પ્રક્રિયાને જોડવામાં આવી
ચીની વૈજ્ઞાનિકોએ આ સમસ્યાનો અલગ રસ્તો શોધ્યો છે. તેમણે હાઇડ્રોજન બનાવવાના ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર અને સમુદ્રના પાણીના ડિસેલિનેશનને એક જ સંકલિત વ્યવસ્થામાં જોડવાનો પ્રયાસ કર્યો છે.
આ ટેક્નોલોજીની સૌથી મહત્વની બાબત એ છે કે હાઇડ્રોજન બનાવતી વખતે ઉત્પન્ન થતી ગરમીને બગાડવામાં આવતી નથી. સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર કામ કરતી વખતે નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં વીજળી ગરમીમાં પરિવર્તિત થાય છે. આ ગરમીને દૂર કરવા માટે કૂલિંગ સિસ્ટમની જરૂર પડે છે.
નવી સિસ્ટમમાં આ જ ગરમીને ફરી ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. એટલે જે ગરમી પહેલાં નુકસાન તરીકે બહાર કાઢવી પડતી હતી, તેનો ઉપયોગ સમુદ્રના પાણીને ડિસેલિનેટ કરવા માટે કરવામાં આવે છે. આ રીતે સિસ્ટમ ઊર્જાનો વધુ કાર્યક્ષમ ઉપયોગ કરી શકે છે. સંશોધન અનુસાર પરંપરાગત ક્ષારિય પાણીના ઇલેક્ટ્રોલિસિસની સરખામણીમાં વીજળી ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં આશરે 14.4 ટકાનો સુધારો જોવા મળ્યો છે.
ગરમીથી બનશે તાજું પાણી
આ પ્રક્રિયાને વધુ સરળ રીતે સમજીએ તો હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન દરમિયાન નીકળતી નીચા સ્તરની ગરમીનો ઉપયોગ સમુદ્રના પાણીને ઓછા દબાણવાળી ડિસ્ટિલેશન પ્રક્રિયામાં કરવામાં આવે છે.
આમાં સમુદ્રના પાણીને ગરમ કરીને વરાળ બનાવવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ તેને ઠંડું કરીને તાજું પાણી મેળવવામાં આવે છે. આ રીતે તૈયાર થયેલું પાણી ફરીથી હાઇડ્રોજન બનાવવાના ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરમાં ઉપયોગ કરી શકાય છે.
મહત્વની વાત એ છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરને જરૂરી પાણી મળ્યા બાદ પણ વધારાનું તાજું પાણી ઉપલબ્ધ થઈ શકે છે. એટલે એક જ સિસ્ટમ ઊર્જા ઉત્પાદન માટે જરૂરી પાણી પણ બનાવે છે અને વધારાનું પાણી પણ આપી શકે છે. ચીની સંશોધન ટીમે આ મોડેલને ‘ઊર્જા અને પદાર્થના પરસ્પર પૂરક ઉપયોગ’ના અભિગમ તરીકે વિકસાવ્યું છે.
250 કિલોવોટની સિસ્ટમમાં શું ખાસ છે?
ચીનની ટીમે શરૂઆત નાના પ્રયોગાત્મક એકમથી કરી હતી. બાદમાં આ ટેક્નોલોજીને મોટા પાયે લઈ જવામાં આવી અને 250 કિલોવોટની સિસ્ટમ તૈયાર કરવામાં આવી.
ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સિસ અનુસાર આ સિસ્ટમ પ્રતિ કલાક આશરે 48 સ્ટાન્ડર્ડ ક્યુબિક મીટર હાઇડ્રોજન બનાવી શકે છે. હાઇડ્રોજનની શુદ્ધતા 99.9999 ટકા સુધી નોંધાઈ છે. તેની સાથે દર કલાકે આશરે 32 કિલોગ્રામ તાજું પાણી પણ તૈયાર થાય છે. સિસ્ટમને 40 દિવસથી વધુ સમય સુધી ચલાવીને તેની સ્થિરતા પણ ચકાસવામાં આવી હતી.
આ અગાઉના 20 કિલોવોટના મધ્યમ કદના પ્રયોગાત્મક એકમથી આગળનું પગલું છે. એટલે સંશોધન માત્ર પ્રયોગશાળા સુધી મર્યાદિત ન રહે અને મોટા ઔદ્યોગિક ઉપયોગ તરફ જઈ શકે તે દિશામાં ચીન આગળ વધી રહ્યું છે.
હવે સમુદ્રમાંથી યુરેનિયમ પણ મેળવવાની વાત કેમ?
આ ટેક્નોલોજીનો સૌથી વધુ ચર્ચાતો ભાગ યુરેનિયમ સાથે જોડાયેલો છે. સમુદ્રના પાણીમાં યુરેનિયમની સાંદ્રતા ખૂબ જ ઓછી છે, પરંતુ સમગ્ર મહાસાગરમાં પાણીનું પ્રમાણ અત્યંત વિશાળ હોવાથી કુલ યુરેનિયમ સંસાધન પણ ઘણું મોટું માનવામાં આવે છે.
વૈજ્ઞાનિકો લાંબા સમયથી સમુદ્રમાંથી યુરેનિયમ કાઢવાની સસ્તી અને વ્યવહારુ પદ્ધતિ શોધી રહ્યા છે. 2026માં ચીનના કુદરતી સંસાધન મંત્રાલય સાથે જોડાયેલા અહેવાલમાં પણ સમુદ્રમાંથી વાસ્તવિક પરિસ્થિતિમાં કિલોગ્રામ સ્તરે યુરેનિયમ મેળવવામાં પ્રગતિ થયાનો ઉલ્લેખ કરવામાં આવ્યો હતો. અહેવાલ મુજબ વૈશ્વિક સમુદ્રોમાં યુરેનિયમના સંસાધનનો અંદાજ આશરે 4.5 અબજ ટન છે, જે જમીન પરના જાણીતા ભંડાર કરતાં ઘણો મોટો છે.
અહીં એક વાત સમજવી જરૂરી છે કે તેનો અર્થ એ નથી કે ચીન હવે સમુદ્રમાંથી મોટા પાયે પરમાણુ ઇંધણ કાઢવાનું શરૂ કરી ચૂક્યું છે. હાલની ટેક્નોલોજી વિકાસ અને સંશોધનના તબક્કામાં છે. આ સંસાધનને આર્થિક રીતે સ્પર્ધાત્મક રીતે મેળવવું હજુ પણ મોટો પડકાર છે.
એક જ પ્રક્રિયામાં અનેક સંસાધનોનો ઉપયોગ
ડિસેલિનેશન પછી સમુદ્રનું પાણી વધુ ગાઢ બને છે. આ બાકી રહેલા પ્રવાહમાં ક્ષાર ઉપરાંત અનેક અન્ય તત્વોનું પ્રમાણ વધી શકે છે. ચીની સંશોધન ટીમનું મોડેલ આ ગાઢ સમુદ્રી પાણીનો પણ ઉપયોગ કરવાની શક્યતા દર્શાવે છે.
તેમાંથી મીઠું, બ્રોમિન, યુરેનિયમ સહિત અન્ય સમુદ્રી સંસાધનોને અલગ-અલગ તબક્કામાં મેળવવાની દિશામાં કામ થઈ શકે છે. એટલે પાણીનો એક વખત ઉપયોગ કરીને તેને સીધું કચરામાં ફેરવવાને બદલે તેમાંથી અનેક ઉપયોગી વસ્તુઓ મેળવવાનો વિચાર છે.
આ અભિગમ ભવિષ્યમાં સમુદ્ર આધારિત ઔદ્યોગિક પ્રોજેક્ટ્સ માટે મહત્વપૂર્ણ બની શકે છે. ખાસ કરીને એવા વિસ્તારોમાં જ્યાં તાજા પાણીની અછત હોય અને સૂર્ય કે પવન જેવી નવીનીકરણીય ઊર્જા ઉપલબ્ધ હોય ત્યાં આવી ટેક્નોલોજી વધુ ઉપયોગી સાબિત થઈ શકે છે.
હાઇડ્રોજન સસ્તું કરવાની આશા
ગ્રીન હાઇડ્રોજનના મોટા પાયે ઉપયોગમાં સૌથી મોટો પ્રશ્ન તેની કિંમત છે. જો હાઇડ્રોજન બનાવવામાં વીજળી, પાણી અને અન્ય સંસાધનોનો ખર્ચ વધુ રહે તો તે પરંપરાગત ઇંધણ સાથે સ્પર્ધા કરી શકતું નથી.
ચીની સંશોધન ટીમના આર્થિક વિશ્લેષણ મુજબ, જો વીજળીની કિંમત પ્રતિ કિલોવોટ-કલાક 0.033 ડોલર જેટલી રહે તો હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન ખર્ચ આશરે 2.1 ડોલર પ્રતિ કિલોગ્રામ થઈ શકે છે. જ્યારે વીજળીની કિંમત 0.049 ડોલર પ્રતિ કિલોવોટ-કલાક હોય ત્યારે આ ખર્ચ આશરે 2.9 ડોલર પ્રતિ કિલોગ્રામ રહેવાનો અંદાજ છે. જોકે આ આંકડા ચોક્કસ બજાર ભાવ નહીં પરંતુ સંશોધન આધારિત આર્થિક અંદાજ છે.
ટેક્નોલોજી સામે હજુ પણ કેટલાક પડકાર
નવી સિસ્ટમ આશાસ્પદ હોવા છતાં તેને તરત જ મોટા ઔદ્યોગિક સ્તરે સફળ માનવી યોગ્ય નથી. સમુદ્રના પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન, તાજું પાણી અને ખનિજ સંસાધનો એકસાથે મેળવવા માટે લાંબા ગાળાની કામગીરી, જાળવણી, સાધનોની કિંમત અને સંસાધન પુનઃપ્રાપ્તિની વાસ્તવિક કિંમત જેવા મુદ્દાઓનું પરીક્ષણ જરૂરી રહેશે.
ખાસ કરીને યુરેનિયમની વાત આવે ત્યારે ખૂબ ઓછી સાંદ્રતામાંથી તેને અલગ કરવાની પ્રક્રિયા આર્થિક રીતે કેટલી અસરકારક બને છે તે મહત્વનું રહેશે. એટલે હાલ આ ટેક્નોલોજીને એક સંભવિત નવી દિશા તરીકે જોવી વધુ યોગ્ય છે.
ભવિષ્યમાં કૃત્રિમ બુદ્ધિનો પણ ઉપયોગ થઈ શકે
ચીની સંશોધકો હવે સિસ્ટમને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવવાની દિશામાં કામ કરી રહ્યા છે. વધુ સારા ઉત્પ્રેરક, ગરમીના વધુ સારા પુનઃઉપયોગ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરની કામગીરીમાં સુધારા પર ધ્યાન આપવામાં આવી રહ્યું છે.
આ ઉપરાંત ભવિષ્યમાં કૃત્રિમ બુદ્ધિનો ઉપયોગ કરીને સિસ્ટમના વિવિધ પરિમાણોને સતત નિયંત્રિત અને સુધારી શકાય તેવી શક્યતા પણ વ્યક્ત કરવામાં આવી છે.
જો આ ટેક્નોલોજી મોટા પાયે આર્થિક રીતે સફળ થાય છે, તો સમુદ્ર માત્ર પાણીનો સ્ત્રોત નહીં પરંતુ સ્વચ્છ ઊર્જા, તાજું પાણી અને અનેક મહત્વપૂર્ણ ખનિજ સંસાધનોના સંયુક્ત સ્ત્રોત તરીકે જોવામાં આવી શકે છે. ચીનનો આ પ્રયોગ આ દિશામાં એક મહત્વપૂર્ણ સંશોધન પગલું છે, પરંતુ તેને વ્યાપક ઔદ્યોગિક સફળતામાં બદલવા માટે હજુ વધુ પરીક્ષણ અને વિકાસની જરૂર રહેશે.
