ஹைட்ரஜன் எதிர்காலத்திற்கான எரிபொருளா? பெட்ரோல், டீசலுக்கு மாற்றாக முடியுமா?

இந்தியா தனது எரிசக்தி தேவைக்கு மரபுசார் ஆற்றல் மூலங்களையே பெரியளவு சார்ந்துள்ளது. பெட்ரோல், நிலக்கரி போன்றவற்றை பயன்படுத்துவதால் கார்பன் வாயு அதிகளவில் உற்பத்தியாகிறது. இந்த கார்பன் வாயு சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கு விளைவிக்கக்கூடியது.

அதே நேரத்தில் நாம் ஹைட்ரஜனை எரிக்கும்போது அது தண்ணீராக மாறிவிடுகிறது. கார்பன் வெளியேற்றத்துக்கு இங்கு இடமில்லை. எனவே, பெட்ரோல், டீசல் போன்றவற்றுக்கு சிறந்த மாற்றாக ஹைட்ரஜன் இருக்கும் என்று கருதப்படுகிறது.

நாம் பள்ளிகளில் படித்த காலத்தில், உலோகக் கீற்றுகளை பேட்டரியுடன் இணைத்த பின்னர் தண்ணீரில் மூழ்கடிக்கும்போது குமிழ்கள் வெளிப்படுவதை பார்த்திருப்போம். உண்மையில், அவை ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் குமிழ்கள் ஆகும்.

தண்ணீரின் தனிமங்களை பிரித்தெடுத்த பின்னர் அவை ஆக்ஸிஜனாகவும் ஹைட்ரஜனாகவும் மாறும்.

இந்த ஹைட்ரஜனை நாம் எரிபொருளாகவும் பயன்படுத்தலாம், உணவை சமைக்கவும் பயன்படுத்தலாம். கார் போன்ற வாகனங்கள் மட்டுமின்றி ஹைட்ரஜனின் ஆற்றலை பயன்படுத்தி விமானத்தையும் பறக்க செய்யலாம்.

இது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் முறை என்பதை நிரூபிக்க முடியும் என்றும் காலநிலை மாற்றத்தின் சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கு உதவியாக இருக்கும் என்றும் விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர்.

ஹைட்ரஜனால் நமது எரிசக்தி தேவையை பூர்த்தி செய்ய முடியுமா?

ஹைட்ரஜனில் இருந்து எப்படி எரிபொருள் தயாரிக்கப்படுகிறது?

ஹைட்ரஜனை பல வழிகளில் எரிப்பதன் மூலம் எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தலாம் என்று இங்கிலாந்தின் ஷெஃபீல்டு பல்கலைக்கழகத்தின் வேதியியல் பொறியியல் பேராசிரியரும், இங்கிலாந்து நிறுவனங்களில் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்துவது குறித்து ஆராய்ச்சி செய்துவருபவருமான ரேச்சல் ரோத்மேன் கூறுகிறார்.

அவரைப் பொறுத்தவரை, “ஹைட்ரஜனை எரிப்பதால் நீராவி உருவாகிறது. நாம் ஒரு சிறிய கொதிகலன் தொட்டி அல்லது பெரிய தொழிற்சாலைகள் அல்லது பெரிய வாகன தொட்டிகளில் ஹைட்ரஜனை எரிக்கலாம். வாகனங்களின் எரிப்பு இயந்திரத்தில் நிரப்பி எரிக்கலாம் அல்லது பேட்டரியின் செல்லில் வைத்து ஆற்றலை உருவாக்கலாம்”

ஹைட்ரஜன் பல வழிகளில் தயாரிக்கப்படலாம், ஆனால் அது சுத்தமான முறையில் செய்யப்பட வேண்டும் என்பது முக்கியம்.

"ஹைட்ரஜனை பொறுத்தவரை அது பூமியில் இயற்கையாகக் காணப்படவில்லை, அதேநேரத்தில் நீர், ஹைட்ரோகார்பன்கள், நிலக்கரி, எரிவாயு மற்றும் எண்ணெய் வடிவில் அது காணப்படுகிறது. ஹைட்ரோகார்பன் மூலத்திலிருந்து ஹைட்ரஜனைப் பிரித்தெடுக்கும் செயல்முறை உலகம் முழுவதும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த முறையில் ஒவ்வொரு ஆண்டும் 120 மில்லியன் டன் ஹைட்ரஜன் தயாரிக்கப்படுகிறது” என்று கூறும் ரேச்சல் ரோத்மேன், "ஆனால் இதில் உள்ள சிக்கல் என்னவென்றால், அது கார்பன் வாயுவையும் வெளியிடுகிறது. எனவே ஹைட்ரஜனை உருவாக்குவதற்கான சிறந்த வழி நீரில் இருந்து ஹைட்ரஜனை பிரித்தெடுப்பதுதான்." என்றார்.

இந்த முறை மின்னாற்பகுப்பு ( electrolysis) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

கார்பன் வெளியேற்றம் தொடர்பாக நிறங்களை வைத்து நாம் மதிப்பிடலாம். மீத்தேன் நீராவி செயல்முறையில் இருந்து தற்போது கார்பன் வாயு காற்றில் வெளியிடப்படுகிறது. இது பழுப்பு செயல்முறையாக கருதப்படுகிறது.

நீல செயல்பாட்டில் உள்ள ஒரே வித்தியாசம் என்னவென்றால், அதிலிருந்து வெளியாகும் கார்பன் வாயுவைச் சேகரித்து வேறு சில நோக்கங்களுக்காகப் பயன்படுத்தலாம்.

இதைவைத்து பார்க்கும்போது, நீரிலிருந்து ஹைட்ரஜனை உருவாக்கும் செயல்முறையான பச்சை செயல்முறையே சிறந்ததாக இருக்கிறது. எனவே, நமக்கு தேவையான அனைத்து ஆற்றலையும் நீல மற்றும் பச்சை செயல்முறைகளில் இருந்து உருவாக்குவது நல்லது என்று ரேச்சல் ரோத்மேன் அறிவுறுத்துகிறார்.

“காலநிலை மாற்றத்தை தடுக்க கார்பன் உமிழ்வைக் குறைக்க நாம் நிகர பூஜ்ஜிய இலக்கை நிர்ணயித்துள்ளோம். ஹைட்ரஜனை மின்னாற்பகுப்பு முறையில் நாம் போதிய அளவு தயாரிக்கவில்லை. அதற்குத் தேவையான தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்க நேரம் எடுக்கும். அதுவரை ஹைட்ரஜனை தயாரிக்க பழுப்பு மற்றும் நீல செயல்முறையையே நாம் பயன்படுத்துவோம்” என்கிறார் ரேச்சல் ரோத்மேன்

விமானம், ரயில் மற்றும் கார்கள்:

போக்குவரத்துக்கு அதிகளவில் எரிசக்தி தேவைப்படுகிறது. மேலும், கார்பன் உமிழ்வில் போக்குவரத்து முக்கிய பங்காற்றுகிறது. லித்தியம் பேட்டரியில் இயங்கும் மின்சார வாகனங்களை இப்போது சாலைகளில் பார்க்கிறோம். ஆனால் பெரிய லாரிகள், ரயில்கள் மற்றும் படகுகளை இயக்க பேட்டரி திறன் போதுமானதாக இல்லை. இவற்றை இயக்க ஹைட்ரஜனையும் பயன்படுத்தலாம்.

சரக்குக் கப்பல்கள் மற்றும் லாரிகளை ஹைட்ரஜனில் இயக்க முடியும் என்று தூய்மையான ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதற்கான வழிகள் குறித்து உலகெங்கிலும் உள்ள நிறுவனங்களுக்கு ஆலோசனை வழங்கும் அமைப்பான கிளீன் ஏர் டாஸ்க் ஃபோர்ஸின் மேலாளர் தாமஸ் வாக்கர் கூறுகிறார்.

“உலகின் போக்குவரத்து காரணமாக வெளியாகும் கார்பன் வெளியேற்றத்தில் பெரிய சரக்குக் கப்பல்கள் 2-3% பங்கு வகிக்கின்றன. இந்த கப்பல்களில் அம்மோனியா அதாவது நைட்ரஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாக பயன்படுத்துவதன் மூலம் கார்பன் வெளியேற்றத்தை குறைக்கலாம்” என்ற யோசனையை அவர் முன்வைக்கிறார்.

மேலும் சரக்குகளை ஏற்றிச் செல்லும் லாரிகளில் பேட்டரிகளுக்குப் பதிலாக ஹைட்ரஜன் நிரப்பப்பட்ட எரிப்பு இஞ்ஜின்கள் உதவுமா?

இது தொடர்பாக தாமஸ் வாக்கர் கூறும்போது, “டிரக்குகள் நீண்ட தூரம் பயணிக்கின்றன. பேட்டரிகளில் இயங்குவதில் உள்ள சிக்கல் என்னவென்றால், அவற்றை பலமுறை சார்ஜ் செய்ய வேண்டியிருக்கும். இந்த பேட்டரிகள் மிகப் பெரியவை மற்றும் 1000 kWh பேட்டரியை சார்ஜ் செய்ய ஐந்து மணிநேரம் ஆகலாம். ஆனால் இந்த டிரக்கில் ஹைட்ரஜனை நிரப்ப 20 நிமிடங்கள் மட்டுமே ஆகும்.

ஆனால் ஹைட்ரஜனில் ஒரு சிக்கல் உள்ளது, அதை நிரப்ப சிக்கலான உபகரணங்கள் தேவைப்படுகின்றன, ஏனெனில் அழுத்தத்தின்போது அது மிகவும் சூடாகிறது, எனவே டிரக்கில் வைக்கப்படும் போது ஹைட்ரஜன் வாயு சரியான நிலையில் உள்ளதா என்பதை உறுதிப்படுத்துவது மிகவும் முக்கியம்” என்று தெரிவித்தார்.

உபகரணங்கள் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் சிக்கல் தீர்க்கப்பட்டாலும், எல்லா இடங்களிலும் போதுமான அளவு ஹைட்ரஜன் பம்புகள் இருப்பதை உறுதி செய்ய வேண்டும்.

இதற்கான உள்கட்டமைப்புகளை உருவாக்க வேண்டும், மேலும் அதை ஊக்குவிக்க அரசு சலுகைகளையும் அளிக்க வேண்டும் என்கிறார் வாக்கர். ஆனால் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்தி விமானத்தை இயக்க முடியுமா?

இந்த திசையில் சில முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டு வருவதாக தாமஸ் வாக்கர் நம்புகிறார், “விமானப் போக்குவரத்தில் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் நிறைய மாற்றங்களைக் கொண்டு வர முடியும் என்று நாங்கள் நினைக்கிறோம். போக்குவரத்து காரணமாக ஏற்படும் கார்பன் உமிழ்வுகளில் 10 சதவீதம் விமானங்களில் இருந்து வருகிறது.

சிறிய விமானங்களில் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்திய சோதனைகள் நல்ல பலனைக் காட்டியுள்ளன என்பதை நாம் சமீபத்தில் பார்த்தோம். ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்த விமான இஞ்ஜின்கள் மாற்றியமைக்கப்படுகின்றன." என்கிறார்.

ஆனால் விமானப் போக்குவரத்து துறையில் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்த குறைந்தது 10 முதல் 20 ஆண்டுகள் ஆகலாம் என்பதையும் தாமஸ் வாக்கர் நினைவுபடுத்துகிறார்.

வீடு மற்றும் தொழிற்சாலைகளில் ஹைட்ரஜனை பயன்படுத்த முடியுமா?

சமையலறையில் உணவு சமைக்கவும், வீடுகளை சூடாக வைத்திருக்கவும் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்தலாம்.

இது தொடர்பாக, நியூகேஸில் பல்கலைக்கழகத்தின் ஆற்றல் பேராசிரியரான சாரா வாக்கர் கூறுகையில், இங்கிலாந்தில் தற்போது 80% இயற்கை எரிவாயு சமையலுக்கு அல்லது கட்டிடங்களை சூடாக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது" என்கிறார்.

கார்பன் உமிழ்வைக் குறைக்கும் இலக்கை அடைய ஹைட்ரஜன் அதன் மாற்றாக மாறலாம்.

2019 ஆம் ஆண்டு முதல், இங்கிலாந்து அரசாங்கம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சில பகுதிகளில் ஹைட்ரஜனை ஒரு பரிசோதனையாக பயன்படுத்தத் தொடங்கியது. ஆனால் அதற்கு சில மாற்றங்கள் தேவைப்படும்.

“இயற்கை எரிவாயு மூலம் இயங்கும் வீடுகள் மற்றும் கட்டிடங்களில் பயன்படுத்தப்படும் கொதிகலன்களை மாற்ற வேண்டும். இதேபோல், ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்த சமையல் பாத்திரங்களையும் மாற்ற வேண்டும்.. இது மக்களின் வாழ்க்கையை எவ்வாறு பாதிக்கிறது, இந்த மாற்றத்திற்கு அவர்கள் எவ்வாறு தயார் ஆகிறார்கள், முழு ஹைட்ரஜன் பயன்பாட்டு அமைப்பு எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பது குறித்து நாங்கள் கவனித்து வருகிறோம்” என்று சாரா வாக்கர் தெரிவித்தார்.

வெப்பமாக்கல் தேவையை முழுவதுமாக ஹைட்ரஜனின் மூலம் பூர்த்தி செய்ய கீல் பல்கலைக்கழகத்தில் ஒரு பரிசோதனை செய்யப்பட்டது, அதன் முடிவும் நன்றாக இருந்தது என்று சாரா குறிப்பிட்டார்.

ஹைட்ரஜனை பயன்படுத்துவதற்கான செலவு என்னவாக இருக்கும்?

உலகம் முழுவதும் தற்போது இயற்கை எரிவாயுவின் விலை உயர்வை எதிர்கொண்டு வருகிறது. எனவே ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்துவதற்கான செலவு என்னவாக இருக்கும்?

“தற்போது பிரிட்டனில் 97 சதவீத ஹைட்ரஜன் வாயு இயற்கை எரிவாயுவில் இருந்து தயாரிக்கப்படுவதால் ஹைட்ரஜன் வாயு விலை உயர்வாக இருப்பதில் ஆச்சரியமல்ல. அந்த முறை சுத்தமாக இருந்தாலும், குறைந்த செலவில் எப்படி சுத்தமான ஆற்றலை உருவாக்குவது என்பதை நாம் பார்க்க வேண்டும்” என்ற யோசனையை முன்வைக்கிறார் சாரா

ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாக ஏற்றுகொள்ள தொடங்கினால், ஆரம்ப காலக்கட்டத்தில் கட்டிடங்களை சூடாக்குவதற்கு பதிலாக பெரிய தொழிற்சாலைகளில் ஹைட்ரஜனை பயன்படுத்தினால் நன்றாக இருக்கும் என்றும் சாரா வாக்கர் கூறுகிறார்.

அவரைப் பொறுத்தவரை, “உயர் வெப்பநிலை தேவைப்படும் கண்ணாடி மற்றும் உலோகம் மற்றும் ரசாயன தொழிற்சாலைகள் போன்ற தொழிற்சாலைகளுக்கு மின்சாரம் வழங்க முதலில் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்த வேண்டும். அங்கு ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்துவது தொடக்கத்தில் எளிதாக இருக்கலாம்.

வீடுகள் மற்றும் கட்டிடங்களை சூடாக வைத்திருப்பதைப் பொறுத்த வரை, தற்போதைக்கு மற்ற எரிபொருட்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும்” என்று சாரா வாக்கர் கூறுகிறார்.

ராபர்ட் ஹோவர்த் உயிரியலாளராகவும் சுற்றுச்சூழல் பிரச்னைகளில் நிபுணராகவும் உள்ளார். அமெரிக்காவில் உள்ள கார்னெல் பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியராக இருக்கும் அவருக்கு ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துவதில் பல சந்தேகங்கள் உள்ளன.

“ஹைட்ரஜனை இதுவரை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தியதில்லை. உரங்கள், சுத்திகரிக்கப்பட்ட பெட்ரோலியம் அல்லது பிளாஸ்டிக் போன்ற பிற பொருட்களை தயாரிக்க இது பயன்படுத்தப்படுகிறது. சில ஆற்றல் வல்லுநர்கள் இது கார்பன் வெளியேற்றத்தைக் குறைப்பதில் வேலை செய்யும் என்று கூறுகிறார்கள், ஆனால் கார்பன் உமிழ்வைக் குறைப்பதில் ஹைட்ரஜன் மிகவும் குறைந்த அளவே பங்கு வகிக்கும் என்று நான் நினைக்கிறேன். எனினும், கடந்த சில ஆண்டுகளாக அதன் பங்கு மிகைப்படுத்தப்பட்டு வருகிறது” என்று அவர் கூறுகிறார்.

தண்ணீரிலிருந்து மின்னாற்பகுப்பு மூலம் ஹைட்ரஜனை உருவாக்கி மின்சாரத்துக்கு பயன்படுத்துவது நல்லதல்ல என்றும் அவர் தெரிவித்தார்.

"ஹைட்ரஜனை உருவாக்க மின்னாற்பகுப்பு ஒரு சிக்கனமான வழி அல்ல, ஏனெனில் மின்சாரத்தில் இருந்து உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆற்றலில் 40% வீணாகும். இதேபோல், மற்ற இடங்களுக்கு கொண்டு செல்லப்படும்போது, உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜனின் பெரும்பகுதி கசியும். மேலும், வீட்டு சமையலில் அல்லது வீடுகளை சூடாக்குவதற்கு இதைப் பயன்படுத்துவது சிக்கனமானது என்று கூறமுடியாது. அதேபோல் நடைமுறையில் சாத்தியமில்லாததும் கூட ” என்கிறார் அவர்.

வீடுகளை சூடாக்க மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்துவது இதைவிடச் சிறந்த வழி என்று ராபர்ட் ஹாவர்த் நம்புகிறார். அதே நேரத்தில், அவர் நீல ஹைட்ரஜனை(வாயு அல்லது எண்ணெயில் இருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன்) விமர்சிக்கிறார்.

"நீல ஹைட்ரஜனை உருவாக்கும் பணி 10 ஆண்டுகளாக நடந்து வருகிறது, எனினும் இதனால் கார்பன் உமிழ்வு பெரிய அளவில் குறையவில்லை. மறுபுறம், ஹைட்ரஜன் சுற்றுச்சூழலில் கரையும் போது, மற்ற வாயுக்கள் மற்றும் சுற்றுச்சூழலின் கூறுகளுடன் கலந்து அதன் வேதியியல் கலவையை மாற்றுகிறது. இதனால் பூமியின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கிறது. வளிமண்டலத்தில் இருக்கும் ஆக்ஸிஜனுடன் ஹைட்ரஜன் கலக்கும் போது, நீராவியும் உருவாகி வெப்பநிலை உயர்கிறது.

பின்னர் ஏன் ஹைட்ரஜன் தொடர்பாக உலகம் மிகவும் ஆர்வமுடன் உள்ளது?

"அரசாங்கமும் இயற்கை எரிவாயு மற்றும் எண்ணெய் தொழில்துறை நிறுவனங்களும் இதை ஊதி பெரிதாக்குகின்றன. இயற்கை எரிவாயு பயன்பாட்டை ஊக்குவிக்க வேண்டும் என்பதற்காகவும் இதைச் செய்கிறார்கள். குறைந்தபட்சம் 10-20 ஆண்டுகளுக்கு இயற்கை எரிவாயுவை தொடர்ந்து பயன்படுத்தி லாபம் ஈட்ட விரும்புகிறார்கள்.

எதிர்காலத்தில், ஹைட்ரஜன் விமானம் மற்றும் பெரிய கப்பல்களில் எரிபொருளாக வேலை செய்யலாம், ஆனால் ஆற்றல் துறையில் அதன் பங்கு சிறியதாக இருக்கும்” என்று ராபர்ட் ஹோவர்த் கூறுகிறார்.

https://www.bbc.com/tamil/articles/c519wgj4xppo