धातुविज्ञान

 

इंजिनियरिंग कॉलेजला जायच्या आधी मला फक्त सिव्हिल, मेकॅनिकल आणि इलेक्ट्रिकल एवढ्याच शाखांची नावे ऐकून माहीत होती. त्यात काय काय शिकवले जाणार आहे याचीही काही  कल्पना नव्हती. दोन तीन वर्षांपूर्वीच तिथे मेटॅलर्जी नावाची वेगळी शाखा निघाली होती. तोपर्यंत मी हा शब्दसुद्धा ऐकला नव्हता. पण आम्हाला तो एक विषय म्हणून शिकवला गेला तेंव्हापासून मला त्यात खूप इंटरेस्ट वाटायला लागला होता. पुढे नोकरीत असतांना लोखंड, पोलाद आणि त्याच्या मिश्रधातूंचा खूप उपयोग करायचा असल्यामुळे त्यांच्या विशिष्ट गुणधर्मांचा आणि त्यांच्या विविध प्रकारच्या तपासण्यांचा कसून अभ्यास करावा लागला, तसेच युरेनियम, थोरियम आणि झिर्कोनियम यासारख्या पूर्वी कधीच न ऐकलेल्या धातूंशीही संबंध आला. आता विज्ञानधारा या मासिकासाठी लेख लिहिण्याच्या निमित्याने मला या शाखेचे थोडेसे मूलभूत ज्ञान करून घेण्याची संधी मिळाली. त्यात मला मराठी विश्वकोशाची मुख्य मदत झाली. 

"धातुकांचे (खनिजांचे) संस्करण, धातूंचे प्रगलन, धातूचे तुकडे तापवून किंवा थंड अवस्थेतच त्यांना विविध आकार देणे, धातूंचे जोडकाम करणे, धातूचा रस करून विविध आकारांची ओतिवे तयार करणे, धातूचे चूर्ण करून त्यापासून उपयुक्त वस्तू बनविणे, धातूच्या वस्तूवर उष्णता संस्करण करणे, धातूच्या वस्तूवर दुसऱ्या धातूचा वा इतर संरक्षक द्रव्याचा मुलामा देणे, मिश्रधातू तयार करणे, मिश्रधातू आणि धातुमळी यांचे रासायनिक पृथक्करण करण्याच्या भौतिक आणि रासायनिक पद्धती शोधून त्या वापरणे, धातुवैज्ञानिक भट्ट्यांचा अभिकल्प  तयार करणे आणि त्यांची रचना करणे, शुद्ध आणि मिश्रधातूच्या संरचना आणि त्यांमधील प्रावस्थाबदलांच्या मूलभूत नियमांचा अभ्यास करणे, धातुवैज्ञानिक यंत्रे आणि उपकरणे कोठे व कोणत्या पद्धतीने बसवावयाची ते ठरविणे इ. अनेक बाबींचा समावेश या धातुविज्ञानात होतो. भौतिकी आणि रसायनशास्त्र या दोहोंचा उपयोग करणारे हे विज्ञान अभियांत्रिकीची एक महत्त्वाची शाखा आहे." असे धातुविज्ञान (मेटॅलर्जी), धातुविद्या किंवा धातुशास्त्र म्हणजे काय हे विश्वकोषातील या विषयावरील लेखामधील पहिल्या वाक्यात सांगितले आहे. यावरून हा विषय किती विस्तृत आहे याची कल्पना येईल.    

सोने, चांदी, तांबे, कथिल, शिसे, जस्त, आर्सेनिक, लोखंड आदि काही धातूंचा उपयोग हजारो वर्षांपासून होत आला आहे हे 'धातूंचा इतिहास' या लेखात दिले होते. यातील काही थोड्या धातू जगातील काही प्रदेशांमध्ये नैसर्गिक स्वरूपात सापडल्या आणि बाकीच्या धातू माणसाने खनिजांपासून तयार केल्या. खनिजांमध्ये मुख्यत्वे धातूंचे ऑक्साइड, सल्फाइड अशा प्रकारची संयुगे असतात. अशा खनिजांमधून धातूंना वेगळे करण्यासाठी त्या खनिजांना कोळसा, चुना यासारख्या काही इतर पदार्थांबरोबर एका खास प्रकारच्या भट्टीत घालून  खूप जास्त तापमानापर्यंत भाजल्यावर ती धातू वितळून तिचा रस बाहेर पडतो. त्यामध्ये मिसळलेली अशुद्ध द्रव्ये काढून टाकून त्या धातूंना शुद्ध करण्यासाठी त्यांना पुन्हा पुन्हा वितळवले जाते, दोन किंवा अधिक धातूंना एकत्र वितळवून मिश्र धातू तयार केले जातात, शुद्ध किंवा मिश्र धातू तापवल्यानंतर वितळायच्या बरेच आधी ते मऊ होतात आणि त्या वेळी त्यांना ठोकून हवा तसा आकार दिला जातो किंवा त्यांच्यापासून पत्रे, नळ्या, भांडी वगैरे तयार करता येतात, तर काही धातूंना वितळवून आणि साच्यात ओतून हवे तसे आकार दिले जातात. प्राचीन काळात हे सगळे तंत्रज्ञान असंख्य प्रयोग करूनच साध्य झाले असणार. म्हणून हा विज्ञानाचा भाग समजला जातो. मात्र त्या काळात या प्रयत्नांच्या क्रमवार आणि तपशीलवार नोंदी करून ठेवलेल्या नाहीत. कुठल्या शास्त्रज्ञाने कुठला धातू कधी शोधून काढला किंवा सर्वात आधी तयार करून दाखवला किंवा कुठला धातू कुठल्या देशात प्रथम वापरला गेला असे लेखी उल्लेख सापडत नाहीत. उत्खननांमध्ये मिळालेल्या पुरातन अवशेषांची तपासणी करून पुरातत्वविद्यावेत्त्यांनी (आर्किऑलॉजिस्ट) अंदाजाने त्यांची माहिती जमा केली आहे.

पूर्वीच्या काळी मूलद्रव्ये, संयुगे आणि मिश्रणे अशी पदार्थांची वर्गवारी केलेली नव्हती आणि त्यांची सुस्पष्ट कल्पनाही नसायची किंवा त्याची गरजही वाटत नसेल. इतर धातूंचे सोन्यात रूपांतर करणे शक्य आहे अशीच शहाण्या लोकांचीसुद्धा समजूत असल्यामुळे ते साध्य करण्यासाठी अनेक प्रकारचे मुख्यतः रासायनिक प्रयोग केले जात होते. त्याला अल्केमी किंवा किमया म्हणत असत. यातून कृत्रिम रित्या सोने तर तयार होऊ शकले नाही, पण प्रायोगिक तंत्रे, भट्टीचे नियंत्रण आणि भौतिक शुद्धीकरण यांचा विकास करून अल्केमीने धातुविज्ञानात लक्षणीय भर टाकली. त्यातून अनेक रसायने तयार केली गेली, तसेच जगाला नवनवे धातू आणि मिश्रधातूही मिळाले आणि त्यांचे व्यवहारात उपयोग व्हायला लागले.

भारतामध्ये राजस्थानातील अरवली पर्वताच्या खेत्री विभागात मिळणाऱ्या तांब्याच्या धातुकांपासून (खनिजापासून) शुद्ध तांबे मिळविणे व त्यामध्ये इतर देशांतून आणलेले कथिल मिसळून कासे तयार करण्याचा उद्योग इ.स.पूर्व २५०० पासून अनेक ठिकाणी चालू होता. त्या वेळी तांब्यापासून वस्तरे, सुऱ्या, बाणाची टोके इ.घडीव वस्तू आणि कुऱ्हाडी व लहान मूर्ती अशा ओतीव वस्तू तयार करीत असत. पुढील काळात उत्तर आणि दक्षिण भारतात सगळीकडे त्याचा प्रसार झाला आणि अनेक कुशल कारागीर धातूंच्या वस्तू तयार करायला लागले. 

पितळ ही तांबे आणि जस्त यांची मिश्रधातू इ.स.पूर्व १६०० ते ६०० च्या दरम्यानच्या काळात प्रचारात आली;  धातुविज्ञानाच्या प्रगतीच्या दृष्टीने रोमन लोकांची ही  कामगिरी महत्त्वाची मानण्यात येते. धातुवैज्ञानिक प्रक्रियांचे पहिले वर्णन रोमन शास्त्रज्ञ थोरले प्लिनि (इ.स. २९ – ७९) यांच्या Naturalis Historia या ग्रंथात आढळते. त्यांनी त्या काळी उपलब्ध असलेली धातूंसंबंघीची सर्व माहिती या ग्रंथात संग्रहित केलेली होती.

प्राचीन काळी  धातुविज्ञानामध्ये रसायनशास्त्राचा मोठा वाटा होता. महान प्राचीन भारतीय शास्त्रज्ञ नागार्जुन हे या दोन्ही शास्त्रांमध्ये तसेच वैद्यकशास्त्रातही पारंगत होते. त्यांनी अनेक प्रयोग करून नवी रसायने आणि नवे मिश्रधातू तयार केले.  त्यांनी पारा आणि सोने यांचा विशेष अभ्यास केला होता. रसायनशास्त्रावर  रसरत्नाकर, रसहृदय आणि रसेंद्रमंगल यासारखे ग्रंथ लिहिले आणि काही रसायनांचे वैद्यकीय उपयोगही सांगितले. त्यांना कृत्रिम सोने तयार करण्याची किमया गवसली होती अशी एक दंतकथा आहे.

नंतरच्या काळात धातुविज्ञानाच्या प्रगतीच्या दृष्टीने महत्त्वाचे असे बरेच शोध लागले. उदाहरणार्थ आर्किमिडीज याचा सिद्धांत. ती एक मजेदार गोष्ट आहे. ग्रीसच्या राजानं एक सोन्याचा मुकुट बनवून घेतला होता. पण सोनारानं लबाडी करून त्यात भेसळ केली असावी असा संशय त्याला आला. हे खरं की खोटं हे शोधून काढायचं कठीण काम त्यानं आर्किमिडीजला दिलं. त्या काळच्या तंत्रज्ञानानुसार सोन्याचा खरेपणा शोधायचे दोनच रूढ मार्ग होते, एकतर भट्टीत टाकून तापवून नाहीतर तीव्र आम्लामध्ये बुडवून पहाणं. दोन्हीमध्ये तो सुंदर नक्षीदार मुकुट खराब होणार. निदान तशी शक्यता होतीच. तसे न करता त्यातील सोन्याचा कस कसा पहायचा हे एक फक्त आर्किमिडीजलाच नव्हे तर दरबारातील विद्वत्तेपुढे आव्हान होते. त्यासाठी सोन्याच्या तिसऱ्याच कुठल्यातरी गुणधर्माचा उपयोग करता येईल कां असा विचार आर्किमिडीज करीत होता. पाण्याच्या टबात उतरल्याबरोबर त्याला पाण्याच्या उध्दरणशक्तीची जाणीव झाली व त्याचा उपयोग सोन्याची घनता मोजण्यासाठी करता येईल ही नामी कल्पना सुचली. त्याने राजाच्या मुकुटामधले सोने किती शुद्ध आहे हे ठरवण्यासाठी त्याचे हवेत आणि पाण्यात बुडवून वजन केले आणि त्या मुकुटाने दूर सारलेल्या पाण्याचे घनफळ मोजून  त्या मुकुटातल्या सोन्याची घनता मोजली. त्यावरून सोनाराची लबाडी पकडली गेली. या प्रयत्नात भौतिक विज्ञानातील सुप्रसिद्ध आर्किमिडीजचा सिद्धांत  प्रस्थापित झाला.  या गोष्टीवरूनही हे दिसते की त्या काळात युरोपात धातूंचा उपयोग सर्रास केला जात होता, एवढेच नव्हे तर त्यात मिसळसुद्धा केली जात होती.   त्यानंतर इतर पदार्थांप्रमाणेच विविध धातूंच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांचा कसून अभ्यास केला गेला.     

आल्केमीमध्ये केले जाणारे प्रयोग आणि त्यात साध्य झालेले यश याबद्दल कमालीची गुप्तता बाळगली जात असे. आपण कुठली रसायने किंवा उपकरणे, प्रक्रिया वगैरे वापरतो याची गुपिते इतरांना कळू नयेत असा उद्देश असावा. धातूंचा उपयोग करून शस्त्रे तयार केली जात असल्यामुळे ती विद्या शत्रूला कळता कामा नये असाच विचार तेंव्हाही केला जात असणार. पण सोळाव्या शतकात व्हॅनोसियो बिरिनगुकिओ या इटालियन धातुकारागिराचा De la pirotechnia व जॉर्जिअस ॲग्रिकोला या जर्मन धातुवैज्ञानिकाचा De re metallia हे धातुविज्ञानाच्या दृष्टीने महत्त्वाचे ग्रंथ प्रसिद्ध झाले. बिरिनगुकिओ यांच्या ग्रंथात प्रगलन, परिष्करण, आमापन पद्धती, धातु-ओतकाम, साचाकाम, ओतिवात जरूरीप्रमाणे पोकळ्या वा भोके तयार करणे, तसेच तोफा व तोफांचे बिडाचे गोळे यांसारख्या वस्तू तयार करण्याच्या पद्धती इत्यादींचे पद्धतशीर व संपूर्ण वर्णन दिलेले होते. ॲग्रिकोला यांच्या ग्रंथात धातुकांचे पूर्वेक्षण, सर्वेक्षण, धातुके चुरडणे आणि त्यांचे संकेंद्रीकरण करणे, तसेच प्रगलन, परिष्करण, आमापन यांच्या पद्धती वर्णिलेल्या होत्या. त्यांनी वर्णन केलेल्या काही पद्धती अद्यापही तत्त्वतः प्रचलित आहेत. ॲग्रिकोला यांना आधुनिक धातुविज्ञानाचे जनक मानण्यात येते. 

त्यानंतर गेल्या चारशे वर्षात धातुविज्ञानामध्ये प्रचंड प्रगति झाली आहे. मूलद्रव्ये, संयुगे आणि मिश्रणे, तसेच शुद्ध आणि मिश्र धातू यांच्या व्याख्या करण्यात आल्या. मेंडेलीव्ह याने तयार केलेल्या  आवर्तसारणी (पीरिऑडिक टेबल)मध्ये जगातील सर्व मूलद्रव्ये दाखवली त्यात सुमारे ८० टक्के धातू आहेत, त्यातले बरेचसे दुर्मिळ धातू (रेअर अर्थ्स) आहेत. आता यातील बहुतेक सगळ्या धातूंची निर्मिती प्रक्रिया माहीत झाली आहे आणि काही वस्तुसंग्रहांमध्ये सर्व धातूंचे नमूने ठेवले आहेत. धातूंच्या नमून्याला सूक्ष्मदर्शक यंत्रातून पाहिले तर त्याच्या सूक्ष्म कणांच्या रचनेचे चित्र (मायक्रोस्ट्रक्चर) दिसते. धातूंचा असा अभ्यास करण्याची मेटलोग्राफी ही धातुविज्ञानाची शाखा तयार झाली. यातून धातूंचे अनेक गुणधर्म समजतात. 

सर्व धातूंचे विविध गुणधर्म मोजण्यासाठी अनेक प्रकारच्या चाचण्या करण्याचे एक वेगळे शास्त्र तयार झाले आहे. त्यात रासायनिक पृथःकरण (केमिकल अॅनॅलिसिस), तन्यता चाचणी(टेन्साइल टेस्ट), प्रभाव चाचणी (इम्पॅक्ट टेस्ट), थकवा चाचणी (फटीग टेस्ट), कडकपणा चाचणी (हार्डनेस टेस्ट), औष्णिक चालकता (थर्मल कंडक्टिव्हिटी), विद्युत चालकता (इलेक्ट्रिकल कंडक्टिव्हिटी), गंज प्रतिकार (करोजन रेझिस्टन्स) यासारख्या अनेक चाचण्या करून त्या धातूंचा दणकटपणा, लवचिकपणा, काठिण्य वगैरे गुणधर्म मोजले जातात,  गैर-विध्वंसक  चाचण्या(नॉन डिस्ट्रक्टिव्ह टेस्टिंग) करून त्यात दडलेली अंतर्गत वैगुण्ये शोधली जातात. कुठल्या धातूचा उपयोग कुठल्या कामासाठी करायला पाहिजे ते अशा तपासण्यांवरून ठरवले जाते. 

लोखंड, पोलाद आणि त्यांच्या मिश्रधातूंमधून अनेक प्रकारची यंत्रसामुग्री तयार होत गेली. विशिष्ट गुणधर्म असलेल्या निरनिराळ्या मिश्रधातूंची निर्मिती करून त्यांना विशिष्ट आकार देण्यात झालेल्या प्रगतीमुळेच अनेक प्रकारची आणि विविध आकारांची उपकरणे तयार करता आली आणि त्यामधून संशोधनाला वेग मिळाला. अॅल्युमिनियम आणि स्टेनलेस स्टील यासारख्या धातूंनी स्वयंपाकघरातल्या भांड्यांचे स्वरूप बदलून टाकले. दुर्मिळ धातूंच्या उपयोगातून इलेक्रॉनिक्स आणि अणुशक्ती या आजच्या युगातल्या महत्वाच्या शास्त्रांचा विकास  झाला. घरे, कारखाने, प्रयोगशाळा, रुग्णालये, रणांगण अशा सगळ्याच ठिकाणी वापरल्या जाणाऱ्या बहुतेक वस्तू निरनिराळ्या धातूंपासूनच तयार केल्या जातात. अशा प्रकारे धातुविज्ञानात झालेल्या प्रगतीमधून माणसाचे जीवन अत्यंत समृद्ध झाले आहे.

----------------------------------------------------------

धातूंचा इतिहास

 हे विश्व आणि यातील तारे, ग्रह, उपग्रह वगैरे सारे वस्तुमान निरनिराळ्या मूलद्रव्यांच्या स्वरूपात निर्माण होत गेले, त्यातच बहुतेक सगळे धातूसुद्धा अवकाशाच्या पोकळीत ताऱ्यांची निर्मिती होत असतांनाच  निर्माण झाले आणि ब्रह्मांडातल्या धुलीकण आणि वायू यांच्या ढगांमध्ये पसरले. त्यांच्यामधून पृथ्वी तयार होत असतांना ते तिच्यासोबत आले. त्यामुळे सगळे धातू तर पृथ्वीच्या पोटात अनादि कालापासून आहेत. धातूंचा इतिहास म्हणजे मानवाने त्यांचा उपयोग करायला सुरुवात केल्यानंतर त्यात केलेल्या प्रगतीचा इतिहास आहे. 

ठिकठिकाणी केलेल्या उत्खननांमध्ये जे पुरातन अवशेष मिळतात त्यांची तपासणी करून पुरातत्वविद्यावेत्त्यांना (आर्किऑलॉजिस्ट) त्या वस्तूचे अंदाजे वय आणि ती कशापासून तयार केली होती याचा एक अंदाज येतो आणि त्या काळातले तांत्रिक कौशल्य आणि विद्या यांची माहिती समजते आणि त्या भागातल्या मानवांच्या उत्क्रांतीचा क्रम समजतो. अशा प्रकारच्या सखोल अभ्यासांच्या आधाराने मानवाच्या इतिहासाचे अश्मयुग (स्टोन एज), कांस्ययुग (ब्राँझ एज) आणि लोहयुग (आयर्न एज) असे ढोबळ भाग पाडले आहेत. यातले प्रत्येक युग काही हजार वर्षांचे आहे आणि ती युगे एकमेकात बेमालुम मिसळली आहेत. अमूक वर्षी एक युग संपले आणि दुसरे युग सुरू झाले असे नाही. नव्या धातूचा शोध लागला म्हणून आधीच्या धातूचा उपयोग करणे थांबत नाही. ते सगळे धातू आजतागायत उपयोगात आहेतच. शिवाय जुन्या वस्तू वितळवून त्यातून नव्या वस्तू तयार करणेही सर्व कालखंडांमध्ये होतच राहिले आहे. त्यामुळे आज मिळालेल्या अवशेषांमधून त्यातला कोणता धातू सर्वात आधी कधी आणि कुठे सापडला किंवा तयार केला गेला याचा एक निश्चित असा क्रम सांगता येणार नाही. शास्त्रज्ञांनी अभ्यास आणि विचार करून वर्तवलेले ते त्यांचे अंदाज असतात.

माणूस अश्मयुगात वावरत असतांनाच सुमारे दहा बारा हजार वर्षांपूर्वी त्याला सर्वात आधी सोने सापडले असावे. काही ठिकाणी तांबे हा धातू सोन्याच्याही आधी सापडला असावा असे ही सांगितले जाते. सोने हा धातू आगीमध्ये जळून खाक होत नाही आणि पाण्यामध्ये गंजत नाही. त्याची दुसऱ्या कुठल्या मूलद्रव्यासोबत संयुगे न होता तो नैसर्गिक स्थितीमध्ये लक्षावधी वर्षे जमीनीत टिकून राहिला आहे. यामुळे कधी माती खणतांना किंवा दगड फोडतांना त्यात चकाकणारे सोन्याचे लहानसे गोळे किंवा वेडेवाकडे तुकडे माणसाला मिळाले आणि त्याने ते जपून ठेवायला सुरुवात केली. पण हा धातू पूर्वीपासूनच अत्यंत दुर्मिळ असल्यामुळे तो मौल्यवान झाला आणि त्याचा उपयोग दागदागिने करण्यासाठी आणि धनदौलत म्हणूनच होत राहिला. सोने हा मऊ आणि सहज झिजणारा धातू असल्यामुळे त्याचा उपयोग शस्त्रे, हत्यारे किंवा अवजारे तयार करण्यात काही अर्थ नव्हता. तो काळजीपूर्वक जपूनच वापरला गेला. सोन्याप्रमाणेच चांदीसुद्धा नैसर्गिकरीत्या उपलब्ध आहे आणि प्राचीन काळातच सापडली. तीसुद्धा मौल्यवानच होती आणि तिचाही उपयोग दागदागिने आणि नाणी या स्वरूपात होत राहिला. (आकृती १)

जगाच्या काही भागांमध्ये तांबेसुद्धा नैसर्गिक अवस्थेत सापडते, पण सुमारे सहा सात हजार वर्षांपूर्वी तांबे हा बहुधा पहिलाच धातू माणसाने खनिजांपासून कृत्रिमरित्या तयार केल्यानंतर त्याची उपलब्धता खूप वाढली आणि त्याचा उपयोग सर्वसामान्य लोकही करू लागले. तांब्याच्या खनिजाला म्हणजे एकाद्या ठिकाणच्या विशिष्ट प्रकारच्या मातीला मोठ्या आगीत भाजत असतांना त्यातून वितळलेले तांबे बाहेर पडले असावे आणि लोकांनी त्याचे गुणधर्म पाहून त्याचा उपयोग करायला सुरुवात केली असावी. तो धातू कुठल्या मातीपासून आणि कसा तयार करायचा आणि त्याला कसा आकार द्यायचा यावर पुढील दोन अडीच हजार वर्षे अनेक प्रकारचे प्रयोग करून माणसाने त्यात हळूहळू प्राविण्य मिळवले. कांस्ययुगाच्या सुरुवातीचा भाग असलेल्या या कालखंडाला काही लोकांकडून ताम्रयुग असेही म्हंटले जाते. शुद्ध तांबेसुद्धा मऊ असल्यामुळे त्याचा लढाईसाठी फारसा उपयोग नव्हता. तांब्याचा शोध लागल्यानंतर माणसाला आर्सेनिक, कथील, शिसे असे आणखी कांही धातू सापडले आणि कांही कामांसाठी त्यांचाही उपयोग व्हायला लागला. 

वितळलेल्या तांब्यामध्ये कथील हा दुसरा धातू मिसळला तर ते मिश्रण थंड झाल्यानंतर त्यामधून जास्त कणखर आणि टिकाऊ पदार्थ तयार होतो असे सुमारे साडेचार हजार वर्षांपूर्वी माणसाच्या लक्षात आले. त्यात आर्सेनिक मिसळले तर त्याचे गुणधर्म अधिक बदलतात. अशा मिश्रधातूंना कांस्य (ब्राँझ) म्हणतात. यात तांबे हा मुख्य धातू असतो आणि वेगवेगळ्या प्रमाणात इतर धातू मिसळून निरनिराळ्या प्रकारांचे कास्य तयार केले जाते. त्यांचे उपयुक्त गुणधर्म पाहता त्यांचा अधिक प्रमाणात उपयोग व्हायला लागला आणि कांस्ययुग बहराला आले. ते सुमारे पुढील हजार दोन हजार वर्षे चालले. काही ठिकाणच्या खाणीमधील खनिजातच तांब्याबरोबर इतर एखादा धातू मिसळलेला असल्यामुळे त्यामधून थेट कांस्यच तयार झाले. जगाच्या पाठीवरील भारतासह अनेक देशांमध्ये केलेल्या उत्खननांमध्ये कांशाच्या मूर्ती तसेच शस्त्रास्त्रे सापडली आहेत.

 तांब्याच्या वस्तूंपेक्षा या अधिक सुबक आहेत हे आकृती २ मधील चित्रांवरून लक्षात येईल. तांबे आणि जस्त मिळून पितळ तयार होते. एकाच खाणीमध्ये तांबे आणि जस्त या दोन्ही धातूंची खनिजे असतील तर त्यांना भाजल्यानंतर सरळ पितळच तयार होईल. पुरातन काळातील पितळेच्या वस्तूही उत्खननात सापडल्या आहेत. पितळ हा धातू कांस्याच्या तुलनेत कमी कणखर आणि अधिक लवचिक असल्यामुळे त्याला ठोकून त्याच्या वस्तू तयार करणे तुलनेने सोपे असते आणि त्याचा रंग सोन्यासारखा पिवळा असल्यामुळे त्या वस्तू अधिक आकर्षक दिसतात.

ओल्या मातीपासून तयार केलेल्या वस्तूला भट्टीत भाजल्यावर कणखरपणा आणि टिकाऊपणा येतो हे माणसाला अश्मयुगातच समजले होते आणि तो विटा, कौले, गाडगी, मडकी वगैरेंचा वापर करायला लागला होता. त्या कामासाठी त्याने निरनिराळ्या प्रकारच्या आणि आकारांच्या भट्ट्या तयार केल्या. अशा भट्ट्यांमध्ये दगडमातीवर केलेल्या प्रयोगांमधून तांबे, कथिल, शिसे, जस्त यासारख्या धातूंचे शोध लागत गेले. कमी तापमानावर वितळणारे हे धातू कांस्ययुगात सापडले. त्यांचा अधिक अभ्यास आणि प्रयोग करून ते धातू आणि त्यांचे मिश्रधातू तयार करून त्यांना आकार देण्याच्या तंत्रज्ञानाचा विकास होत गेला. त्यांच्यामधून नवीन साधने बनवण्याची प्रक्रिया सुरू झाल्यामुळे या कांस्ययुगात मानवी समाजजीवन आणि तंत्रज्ञान यात अश्मयुगाच्या मानाने मोठी प्रगती झाली. 

आकाशामधून जमीनीवर येऊन पडणाऱ्या उल्कांमध्ये कधी कधी काही धातूसुद्धा असतात. लोखंड आणि निकेल यांचे मिश्रण असलेल्या उल्का अत्यंत कठिण असतात. उल्कावर्षावामधून पडलेल्या अशा लोखंडाचा उपयोग प्राचीन काळापासून आयुधे किंवा औजारात केला जात होता. सुमारे चार हजार वर्षांपूर्वी भूमीगत खनिजापासून लोखंड तयार करण्याचा शोध लागला आणि त्याने जगाच्या इतिहासाचे रूप पालटले. तेंव्हा सुरू झालेले लोहयुग दोनतीनशे वर्षांपूर्वी यंत्रयुग येईपर्यंत चाललेले होते. यंत्रयुगातसुद्धा लोखंडाला अनन्यसाधारण महत्व आहेच. बहुतेक सगळी यंत्रे लोखंडाच्या निरनिराळ्या प्रकारांमधूनच तयार केली जातात. लोखंड हा धातू खनिजांच्या स्वरूपात पृथ्वीवर मुबलक प्रमाणात सापडतो, पण लोखंडाचा वितळण बिंदू (मेल्टिंग पॉइंट) जास्त असल्यामुळे ते खनिजापासून तयार करण्याची क्रिया सोपी नाही. सुमारे साडेतीन ते चार हजार वर्षांपूर्वीच्या काही उद्योगशील लोकांनी लोखंडाचे खनिज आणि कोळसा यांना चुनखडीसारख्या आणखी कांही पदार्थांसोबत खास प्रकारच्या भट्ट्यांमध्ये खूप जास्त तापमानापर्यंत भाजले आणि त्यातून धातूरूप लोखंड तयार झाले. या धातूच्या अद्भुत गुणधर्मांमुळे त्याने इतर धातू आणि कांस्य यांच्यावर आघाडी मारली.  इतिहासातले कांस्ययुग संपून लोहयुग सुरू झाले असे म्हंटले जात असले तरी पुढील काळातही, अगदी आजमितीपर्यंत तांबे, कथिल, शिसे, कांस्य आदी त्या युगातल्या धातूंचा विशिष्ट कामांसाठी उपयोग होतच राहिलेला आहे.

लोखंडाचे निरनिराळे प्रकार आहेत आणि त्यांच्या गुणधर्मानुसार त्याचा उपयोग केला जातो. लहान भट्ट्यांमध्ये लोखंड तयार करतांना त्याच्या द्रवणांकापेक्षा (melting point) कमी तापमानावर तप्त लोखंडाचा स्पंजसारखा गोळा तयार होतो. त्याहून अधिक तपमानावर ते वितळते तसेच त्यात कर्ब (कार्बन) मिसळले जाऊन त्याचे कच्चे लोखंड (पिग आयर्न) बनते. प्राचीन काळातल्या कांही ठिकाणी पहिल्या आणि कांही जागी दुसऱ्या प्रकाराने लोखंड तयार होत होते. या दोघांच्याही गोळ्यांना पुन्हा तापवून मऊ केल्यावर त्यांना ठोकून एकत्र जोडता येते तसेच गोल किंवा चपटा असा आकार देता येतो. या प्रकाराला रॉट आयर्न (Wrought Iron) म्हणतात. दिल्ली येथील प्रख्यात लोहस्तंभ खास प्रकारच्या रॉट आयर्नचा आहे. आकृती -३ पहा.

लोखंडाला वितळवून आणि साच्यात ओतून वेगवेगळ्या आकारांच्या ओतीव लोखंडाच्या (Cast Iron) वस्तू तयार करता येतात. या वस्तू कणखर आणि मजबूत असतात, पण त्या कांही प्रमाणात ठिसूळ असल्यामुळे त्यांना धक्क्यामुळे तडे जाऊ शकतात. लोहामध्ये विशिष्ट प्रमाणात कर्ब आणि सिलिकॉन, मँगेनीज यांचेसारखी इतर कांही द्रव्ये मिळवली तर त्यामधून पोलाद तयार होते. हा धातू मजबूत तसाच लवचिकही असतो. पोलादाला तापवून थंड पाण्यात बुडवले तर ते जास्तच कणखर होते. त्याला धार लावता येते आणि ती बोथट न होता टिकून राहते. यामुळे त्यापासून भाले, कट्यार, खंजीर आणि तलवारी यांच्यासारखी धारदार शस्त्रे तयार होऊ लागली आणि या पोलादी शस्त्रांमधून सामर्थ्य निर्माण झाले. आदिमानव लहान टोळ्यांमध्ये रहात होते. मानवाच्या हातात घातक शस्त्रे आल्यानंतर मोठी राज्ये-साम्राज्ये तयार झाली, त्यांनी शस्त्रास्त्रांनी सुसज्ज अशी सेनादले बाळगली आणि त्यांच्या जोरावर ते आक्रमणे व युद्धे करायला लागले. पुढे लोखंडामधूनच तयार केलेली तोफा, बंदुका यासारखी लांब पल्ल्यावर मारा करणारी शस्त्रेही निघाली आणि त्यामुळे जगभरात कमालीची उलथापालथ झाली. 

   

शस्त्रे आणि अवजारे यांचा विकास नेहमीच हातात हात घालून होत आला आहे. (आकृती -४) पोलादाचे गुणधर्म पाहून त्याचा उपयोग शेती, उद्योग आणि घरातदेखील व्हायला लागला. शेतकामासाठी कुदळ, पहार, कुऱ्हाड यासारखी, कारखान्यांसाठी हातोडे, घण, करवती वगैरे औजारे, यंत्रे आणि वाहने यांच्यासाठी चाके, बांधकामासाठी खांब आणि तुळया आणि घरातल्या उपयोगासाठी सुरी, कात्री, दाभण, तवा, झारा अशा अनेक वस्तू तयार होत गेल्या. लोहारकाम हा एक महत्वाचा उद्योग सुरू झाला. लोखंड आणि पोलादाच्या शोधानंतर अधिक कार्यक्षम आणि टिकाऊ साधने आणि उपकरणे तयार करता आली. त्यातून माणसाच्या जीवनाला आणि इतिहासाला कलाटणी मिळाली. 

त्यानंतर लोखंड तयार करण्याच्या विद्येत अनेक सुधारणा होत गेल्या. चांगल्या दर्जाचे खनिज वापरणे, भट्ट्यांचा आकार वाढवणे, त्यांमध्ये जाळण्यासाठी चांगल्या ज्वलनशील लाकडांपासून केलेला कोळसा तयार करणे, आगीची आंच वाढवण्यासाठी भात्याने हवा पुरवत राहणे यासारखे प्रयत्न होत राहिले. साध्या कोळशाशिवाय दगडी कोळशाचाही उपयोग सुरू झाला. त्यामधून लोखंडाचे उत्पादन वाढत गेले. लोखंडामध्ये इतर धातू मिसळून निरनिराळ्या यंत्रांना किंवा शस्त्रांना उपयुक्त असे विशिष्ट गुणधर्म असलेले किंवा कमी गंजणारे अनेक प्रकारचे मिश्रधातू तयार होत गेले, त्यांना पत्रे, सळ्या किंवा नळ्या अशासारखे आकार देऊन आणि त्यांचा उपयोग करून नवी शस्त्रास्त्रे तसेच यंत्रे आणि उपयोगाची साधने तयार होत गेली .

धातूंचे शोध आणि उपयोग यामध्ये सुमारे तीनशे वर्षांपूर्वीच्या काळापर्यंत झालेल्या प्रगतीचा थोडक्यात आढावा या लेखात घेतला आहे. त्यानंतर म्हणजे वाफेच्या इंजिनाच्या शोधापासून सुरू झालेल्या यंत्रयुगामध्ये खाणीमधून खनिजे काढणे, त्यापासून निरनिराळे धातू निर्माण करणे, नवनवे नवीन धातू शोधून काढणे आणि या सर्वांपासून उपयोगाच्या वस्तू तयार करणे या सर्वच बाबतीत झपाट्याने वाढ झाली. विज्ञान आणि तंत्रज्ञान क्षेत्रात पुढील काळात प्रचंड वेगाने प्रगती होत गेली आणि तिची पुढील घोडदौड चालू आहे.

हजारो वर्षे चाललेल्या अश्मयुगामध्ये माणूस फक्त दगड, माती किंवा लाकूड अशा निसर्गात उपलब्ध असलेल्या पदार्थांचा उपयोग करून अत्यंत साधी राहणी रहात होता. कांस्ययुगामध्ये त्याने तांबे, कांस्य, पितळ यासारख्या धातूंचा उपयोग करून आपले जीवन सुधारले आणि लोहयुगात तो अधिकाधिक शक्तिशाली होत गेला. मानवी सभ्यतेच्या उत्क्रांतीमध्ये निरनिराळ्या धातूंनी अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावली आहे.

जागतिक इंधन समस्या आणि उपाय

 मी फेसबुकवर या विषयावर एक लेखमाला लिहिली होती. तिचे संकलन करून इथे दिले आहे.

इंधन समस्या - १

या जगातल्या सगळ्या वनस्पती त्यांना लागणारे अन्न निसर्गामधील माती, पाणी, हवा आणि सूर्यप्रकाश यांचेमधून तयार करतात आणि त्यावर वाढतात. शाकाहारी जीव या वनस्पतींच्या मुळांपासून फळांपर्यंतचे भाग खाऊन जगतात आणि मांसाहारी पशु या शाकाहारी जीवांवर ताव मारतात. पक्षी, मासे, कीटक वगैरेंना दोन्ही गोष्टी अन्न म्हणून चालतात. माणूस सोडून इतर सर्व जीव त्यांना निसर्गामधून जे काही अन्न मिळते ते तसेच्या तसे म्हणजे कच्चेच खातात.  त्यांना कधीच कुठल्या इंधनाची गरज पडत नाही.

माणसाने हजारो वर्षांपूर्वी अग्नी चेतवण्याचे तंत्र शोधून काढले आणि तो विविध प्रकारांनी त्याचा उपयोग करायला लागला. आपले अन्न भाजून किंवा शिजवून खाल्ले तर ते जास्त चविष्ट लागते आणि सहजपणे पचते  हे लक्षात आल्यापासून माणूस स्वयंपाक करायला लागला, स्वयंपाक हा त्याच्या जीवनाचा महत्वाचा भाग झाला. शेती आणि पशुपालन करून त्याने आपले अन्न तयार केले त्याबरोबर ते अन्न खाण्यायोग्य बनवण्यासाठी त्याला इंधन मिळवण्याची गरज निर्माण झाली आणि त्याने त्याचीही निसर्गामधील झाडांच्या लाकडामधून सोय केली. कारखानदारी सुरू झाल्यावर यंत्रे चालवण्यासाठी, तसेच वाहने चालवण्यासाठी फार मोठ्या प्रमाणावर इंधनांची गरज पडली आणि इंधनांना अनन्यसाधारण महत्व प्राप्त झाले.

माझ्या लहानपणी आमच्याकडे कुठले वाहनही नव्हते किंवा यंत्रही नव्हते. फक्त स्वयंपाक करण्यासाठी आम्हाला इंधनांची गरज असायची आणि त्यामध्ये प्रचंड वैविध्य होते. त्या काळात आमच्या गावात घरोघर मातीच्याच चुली असायच्या त्याप्रमाणे आमच्या घरीसुद्धा सगळा स्वैंपाक चुलींवरच  होत असे.  या चुलींमध्ये जाळण्यासाठी आम्ही वखारींमधून बाभळीची लाकडे आणून ठेवत होतो, तसेच दारावर येणाऱ्या मोळीविक्यांकडून रानटी लाकडांचे भारेही घेत होतो.  त्यातले एक लाकूड चुलीत सरकवून सुलगावणे आणि त्याला फुंकणीमधून हवा देऊन त्यातून ज्वाला निर्माण करणे हे कौशल्याचे आणि चिकाटीचे काम असायचे. चूल पेटवायलाच खूप वेळ लागत असे आणि त्यासाठी गोवऱ्या आणि कागद यांची मदतही घेतली जात असे. या गोवऱ्या आम्ही घरीच तयार करत असू. आमच्या घरी गुरांचा गोठा नव्हता, पण समोरच्या  शेजाऱ्यांच्या घरातल्या गोठ्यामधून शेण आणि कडब्याचा चुरा आणून आम्ही त्याच्या गोवऱ्या थापून, उन्हात वाळवून टोपलीत भरून ठेवत असू.  चुलींच्या शेजारीच एक कोळशाची शेगडी मांडलेली असायची. त्यात जाळण्यासाठी लाकडाचे कोळसे आणून ठेवलेले असायचे. त्या काळात बाभळीच्या लाकडांचे भावही वाढायला लागले तेंव्हा त्यांच्यासाठी काही पर्याय समोर आले. आमच्या गावातल्या सॉमिलमध्ये लाकडाचा भुसा निघत असे तसेच ऑइलमिलमध्ये शेंगदाण्याच्या टरफलाचा भुसा मिळत असे. त्या भुशांचा उपयोग करण्यासाठी लोखंडाच्या पत्र्यांपासून तयार केलेल्या विशिष्ट शेगड्या तयार झाल्या. हे काम स्थानिक कामगारच करत असत. त्या शेगडीमध्ये विशिष्ट पद्धतीने भुसा भरून ती पेटवली की ती बराच वेळ जळत रहात असे. त्या आगीची आंच कमीजास्त करण्याची काही सोय नसल्यामुळे आम्ही तिचा उपयोग आंघोळीचे पाणी तापवण्यासाठी करत होतो. याशिवाय पाणी तापवण्याचा तांब्याचा बंब होताच, त्यात लाकडाच्या छक्क्या, कोळसा, नारळाच्या कवट्या, कागद, चिंध्या असले कुठलेही जळणारे पदार्थ टाकले तरी ते भस्म होत असत.  घरातली वीज अत्यंत बेभरवशाची आणि खूप महाग होती. त्या काळात आमच्या घरी मिणमिणारे दिवे सोडून कुठलेही विजेचे उपकरण नव्हते, हीटर किंवा गीजरची कुणी कल्पनाही केली नव्हती. दिवेसुद्धा केंव्हा जातील याचा नेम नसल्यामुळे रॉकेल भरून कंदील तयार ठेवलेले असायचे. मुख्यतः या कंदिलांसाठी आम्ही एक चार गॅलनचा रॉकेलचा डबा आणून ठेवत होतो.  त्या रॉकेलवर चालणारा प्रायमसचा स्टोव्ह होता. त्याला काकडा लावून पेटवला आणि दोनचार वेळा पंप मारला की तो एका मिनिटात पेटायचा आणि किल्ली फिरवून टाकीतील हवा सोडली की एका सेकंदात विझायचा.  या सोयीमुळे घाई असेल तेंव्हाच कधी कधी त्याचा उपयोग स्वयंपाकासाठीसुद्धा केला जात असे. पण रॉकेलच्या दुर्गंधामुळे त्याला शक्यतो स्वयंपाकघरात आणले जात नसे.

इंधन समस्या - २

मी शाळेत असतांना जगाचा किंवा देशाचा काय पण आमच्या गावाचा विचार करण्याएवढीसुद्धा अक्कल माझ्याकडे नव्हती, यामुळे तेंव्हा माझ्या लक्षात आले नसेल. पण मला आता असे जाणवते की त्या काळात स्वयंपाकासाठी लागणाऱ्या इंधनाच्या बाबतीत आमचे गाव जवळजवळ पूर्णपणे आत्मनिर्भर होते. गावाजवळच्या डोंगरात किंवा शेतांच्या बांधांवर ठिकठिकाणी अनेक बाभळीची झाडे होती, त्यांची तोड करण्यावर तेंव्हा काही शासकीय निर्बंध नसावा आणि त्यांची नैसर्गिक वाढच भरपूर होत असावी, त्यामुळे वखारींमध्ये येत असलेल्या लाकडांमधून गावाची सरपणाची गरज भागत होती. गावाची गोवऱ्यांची गरजसुद्धा गावातल्या गुराढोरांच्या शेणामधून पुरी होत होती. कुणीही या गोष्टी बाहेरून मागवल्या किंवा आणल्या असे मी कधीच ऐकले नव्हते. त्यांच्या वाहतुकीचा खर्चच त्यांच्या किंमतीपेक्षा जास्त झाला असता. रॉकेल किंवा केरोसीन किंवा शुद्ध मराठीतले घासलेट हे मात्र बाहेरगावाहूनच नव्हे तर परदेशामधून येत असणार. त्या काळात गावातल्या रस्त्यांवर तशा फार तुरळक मोटारी किंवा फटफट्या (मोटारसायकली) दिसायच्या, पण जी काही थोडी वाहने होती त्यांच्यासाठी पेट्रोल किंवा डिझेलसुद्धा बाहेरूनच येत होते, याला इलाज नव्हता.

आमचे जमखंडी हे गाव स्वातंत्र्यापूर्वीच्या काळात एक संस्थान होते, तेंव्हा तिथल्या राजांना मोटारींचा शौक होता. त्यांनी परदेशामधून निरनिराळ्या कंपन्यांच्या मोटारी आणल्या होत्या. त्यांना चालवण्यासाठी इंधनाची गरज होतीच. मी लहानपणी असे ऐकले होते की एका राजाने गावातल्या एका गृहस्थाला इराणला भेट देण्यासाठी पाठवले होते. त्याने तिथल्या तेलकंपनीशी करार करून पेट्रोलियमजन्य तेले जमखंडीपर्यंत आणून पोचवायची चोख व्यवस्था केली होती, त्यावरून त्याचे नावच इराणी ***** असे पडले होते.  

इंधन समस्या - ३

आमच्या गावातल्या घरातल्या स्वयंपाकघरात जिथे चुली मांडलेल्या होत्या त्यावर भिंतीमधूनच खूप उंचपर्यंत जाणारे धुराडे होते, चुलीमधून निघणारा बहुतेक सगळा धूर त्यामधून थेट घराच्या गच्चीवरील आकाशात जात असे. तरीसुद्धा थोडा धूर स्वयंपाकघरात पसरतच असे.  १९६०-७०च्या सुमाराला माझे जे नातेवाईक पुण्यामुंबईला रहात होते ते एकाद्या वाड्यातल्या किंवा चाळीतल्या एकदोन खोल्यांच्या लहानशा घरट्यात रहात होते.  त्यांच्या खोलीमध्ये धुराडे नसायचेच. तिथे लाकडे जाळून चूल पेटवायची असेल तर तो धूर कुठे जाणार? शिवाय तिथे निखारे आणि राख यांचे व्यवस्थापन करणे कठीणच होते. यामुळे मला त्यांच्या घरी चुली दिसल्या नाहीत. 

त्या काळात अजून घरोघरी गॅसची सोय झाली नव्हती. सर्वांच्या स्वयंपाकाचा भार घासलेटाच्या स्टोव्हवरच असायचा. त्यात पंप मारायचा प्रायमस स्टोव्ह आणि अनेक उभ्या वाती मिळून बनलेला वातीचा स्टोव्ह असे दोन प्रकार होते. त्या काळात रॉकेलसुद्धा रेशनकार्डावरच मिळत असे. त्यासाठी रेशनच्या दुकानात जाऊन रांगेत उभे राहावे लागत असे आणि कार्डावर दर माणशी अमूक इतके मिळणारे रॉकेल महिनाभर पुरवण्यासाठी ते खर्च करण्याचे काटेकोर नियोजन करावे लागत असे. बऱ्याच वेळा रेशनशॉपवरील रॉकेलचा साठा संपून गेल्यामुळे ते मिळत नसे, मग रेशनाच्या दुकानात रॉकेल आले असे समजले की हातातली कामे सोडून आधी लगेच तिकडे धाव घ्यावी लागत असे. ते दिवस कसे होते याची पुढच्या पिढ्यांमधल्या मुलांना कल्पनाही करता येणार नाही.

बर्माशेल या कंपनीने मुंबईमध्ये बरशेन नावाच्या गॅसचे सिलिंडर आणि शेगड्या द्यायला सुरुवात केली तेंव्हा ती एक स्वयंपाकघरात क्रांतिकारक बदल करणारी गोष्ट होती. त्यांचा गॅसचा पुरवठा मर्यादित असल्यामुळे हे गॅसचे कनेक्शन मिळवण्यासाठी नंबर लावावा लागत असे आणि आपला नंबर येईपर्यंत काही महिने किंवा वर्षे वाट पहावी लागत असे. माझे लग्न ठरायच्या थोडेच दिवस आधी एस्सो कंपनीने आपले गॅस कनेक्शन द्यायला सुरुवात केली त्यामुळे परिस्थिती थोडी सुधारली होती.  नंतर इंडेन नावाचा तिसरा गॅस आला. मी चेंबूरला घर भाड्याने घेतल्यावर पहिले काम केले ते म्हणजे एस्सोच्या ऑफिसात जाऊन माझा नंबर लावला आणि माझ्या सुदैवाने तो तीन चार महिन्यात लागला. त्यामुळे लग्न करून आमचा संसार सुरू होईपर्यंत आमच्या किचनमध्ये गॅसची सोय झाली होती.

इंधन समस्या - ४

मी लहानपणी कधी गॅसचा सिलिंडर किंवा शेगडी पाहिली नव्हती आणि माझी पत्नीही खेड्यामधून आलेली असल्यामुळे तिच्या माहेरीही 'घरोघर मातीच्या चुली'च होत्या.  पण घरगुती गॅस वापरणे इतके सोपे असते की त्याला हाताळायला आम्हाला मुळीच त्रास झाला नाही. 

फक्त सुरुवातीच्या काळात ते करतांना घ्यावी लागणारी विशेष काळजी आणि सुरक्षिततेसंबंधीच्या सूचना यांची वारंवार उजळणी  करून घ्यावी लागली किंवा अनुभवातून ती होत राहिली. कधीकधी घरातून बाहेर पडून खाली आल्यावर आपण गॅस बंद केला की नाही अशी शंका मनात यायची आणि ती आल्यावर पुन्हा परत जाऊन दार उघडून आत जाऊन त्याची खात्री करून घ्यावी लागायची.  गॅसवर दूध तापवायला ठेवले तर तिथे उभे राहून काहीच करण्यासारखे नसते, पण ते आवश्यक असते.  बाहेर जाऊन दुसरे काही करायला गेले तर गॅसकडे लक्ष नसल्यामुळे दूध उतू जाऊन सांडून गेले, पातेल्याच्या तळाशी शिल्लक असलेले दूध जळून खाक होऊन पातेले काळेकुट्ट झाले आणि घरात दूध शिल्लक नसल्यामुळे आधी बाजारात जाऊन ते आणावे लागले अशी फजीतीही होत असे.  हळूहळू त्यावर नियंत्रण आले.

एका घरासाठी एकच गॅस कनेक्शन आणि तेसुद्धा मुश्किलीने मिळालेले. एका कनेक्शनसाठी फक्त एकच सिलिंडर मिळायचा. रिकाम्या सिलिंडरचे वजनही भरपूर असल्यामुळे तो किती रिकामा झाला आहे याचा अंदाज येत नसे आणि तो अचानक कधी संपेल याचा काही नेम नसायचा. त्यानंतर नवा सिलिंडर बुक केल्यावर तो किती दिवसांनी येईल याचीही शाश्वती नसायची.  त्यामुळे घासलेटच्या स्टोव्हची पर्यायी व्यवस्था जय्यत ठेवणे आवश्यक असायचे. घरातला गॅस संपला असतांना कोणी पाहुणे आले तर "दुष्काळात तेरावा महिना" या म्हणीसारखी परिस्थिती यायची.

इंधन समस्या - ५

एस्सो गॅसचा एक सिलिंडर आणि जोडीला एक दोन रॉकेलचे स्टोव्ह यावर आमचे स्वयंपाकघरातले काम वर्षानुवर्षे सुरळितपणे चालले होते. नंतरच्या काळात त्यांच्या जोडीला एक विजेडी शेगडी आली, विजेची ओव्हन आली, बाथरूममध्ये विजेचे गीजर आले. अनेक वर्षांनंतर एस्सो गॅसचा दुसरा सिलिंडर घेऊन रिझर्वमध्ये ठेवायला परवानगी मिळाली, पण तशी नोंद रेशनकार्डावर करणे आवश्यक होते. त्यानंतर रेशनवर औषधासाठीसुद्धा केरोसीन मिळेनासे झाले.  रॉकेलचा स्टोव्ह वापरण्याची आवश्यकताही संपली आणि शक्यताही संपली. त्यामुळे ते अडगळीत गेले. मायक्रोवेव्ह ओव्हन आणि विजेचा राइसकूकर आणल्यावर आणखी काही पर्याय उपलब्ध होत गेले.  आम्ही वाशीतला मुक्काम हलवायच्या थोडे दिवस आधीच तिथेही एमजीएनेलचा पाइपामधला गॅस आमच्या घरापर्यंत आला. त्याचे कनेक्शन घेण्याच्या वेळी एसोचे सिलिंडर त्या कंपनीकडे डिपॉझिट करावे लागले. पाइपामधल्या गॅसचा उपयोग करण्यासाठी नव्या शेगड्या आणाव्या लागल्या. अशी काही किरकोळ कामे करावी लागली असली तरी मला कधीच इंधनाची गंभीर समस्या जाणवली नाही. आम्ही हौस म्हणून निरनिराळ्या प्रकारच्या हॉटेलांमध्ये जाऊन मनसोक्त खाद्यंती करत होतो तसेच बाहेरून निरनिराळे खाद्यपदार्थ घरी आणून किंवा मागवून ते खात होतोच, पण घरी अन्न शिजवता येत नाही म्हणून बाहेर जाऊन जेवायची किंवा उपाशी रहायची वेळ सुदैवाने आमच्यावर कधी आली नाही. 

 

इंधन समस्या - ६

काही अब्ज वर्षांपूर्वी समुद्रांच्या पाण्यात जीवसृष्टी निर्माण झाली आणि समुद्रांमध्ये तसेच जमीनीवर ती वाढत गेली. कोट्यावधी वर्षांपूर्वीपासून समुद्रात राहणारे सूक्ष्म जीव आणि वनस्पती मृत झाल्यावर समुद्राच्या तळाशी साचत गेल्या आणि त्यांच्यांवर वाळू, दगडमाती आणि खडकांचे थरांवर थर जमत गेले.  काही ठिकाणच्या विशाल जंगलातील झाडे, वेली आणि वनस्पती मृत झाल्यावर त्या दलदलीच्या पाण्यात आणि चिखलात पडल्या. त्यासुद्धा हळूहळू दगडमातींमध्ये गाडल्या गेल्या.  पृथ्वीच्या पोटातील उष्णता आणि वरून येणारा दाब यामुळे या सेंद्रिय पदार्थांचे रासायनिक रूपांतर होऊन त्यांचेमधून कोळसा, तेल आणि नैसर्गिक वायू तयार होत गेले. समुद्रामधील जीवांचे रूपांतर खनिज तेल आणि वायू या हायड्रोकार्बन्समध्ये झाले, तर जमीनीवरील झाडांमधील संयुगांचे विघटन होऊन कोळसा म्हणजे फक्त कार्बन शिल्लक राहिला. तयार झालेले तेल आणि वायू खडकांच्या छिद्रांमध्ये साचत राहिले. जेव्हा या तेलाच्या थराच्या वर एखादा अपार्य (नॉनपोरस) खडक आले, तेंव्हा ते तेल व वायू तिथेच अडकून पडले, या क्रिया कोट्यावधी वर्षे होत गेल्या. मध्यंतरीच्या काळात पृथ्वीच्या कवचाच्या हालचालींमुळे काही ठिकाणी समुद्राचा तळ वर उचलला गेला आणि त्याचे रूपांतर जमिनीत झाले, तसेच काही ठिकाणी समुद्राचे पाणी आटले आणि तिथे गाळ साचून जमीन तयार झाली. आज जिथे तेलाचे मोठे साठे आहेत, असे काही भाग एकेकाळी समुद्राखाली होते. 

प्राचीन काळात खाणींमधून धातूंची खनिजे काढली जात होती तेंव्हापासून काही ठिकाणी कोळशाच्या खाणीतून दगडी कोळसा काढून त्याचा जाळण्यासाठी उपयोग केला जात होता. पण वाफेच्या इंजिनांचा शोध लागून यंत्रयुग सुरू झाल्यानंतर त्याचा उपयोग एकदम कित्येक पटींने वाढला. एकोणिसाव्या शतकाच्या मध्यावर अमेरिकेत पहिली तेलाची विहीर खणली गेली. आधी या तेलाचा उपयोग दिवे लावण्यासाठी होत होता, पण अंतर्गत ज्वलन (इंटर्नल कंबशन) इंजिनांचा शोध लागल्यावर त्या तेलाचा उपयोग कारखानदारीमध्ये तसेच वाहने चालवण्यासाठी होत गेला. बहुतेक ठिकाणी तेलाच्या विहिरींमधूनच नैसर्गिक वायूही बाहेर येतो. पण पूर्वीच्या काळात हा वायू साठवण्याचे किंवा वाहून नेण्याचे तंत्रज्ञान उपलब्ध नसल्यामुळे तो जाळून टाकला जात असे. नंतरच्या काळात एक अत्यंत महत्वाचे इंधन म्हणून या वायूचा उपयोग व्हायला लागला.

इंधन समस्या - ७

असे सांगितले जाते की, आसाम रेल्वे आणि ट्रेडिंग कंपनी या ब्रिटिश कंपनीकडून आसामात रेल्वेचे रूळ टाकण्याचे काम सुरू असताना हत्तींच्या पायाला तेल लागलेले दिसले आणि तिथूनच तिथल्या भूमिगत तेलाचा शोध सुरू झाला.  त्यानंतर १८९९ मध्ये आसाम ऑईल कंपनी स्थापन करून तिने आसामातील दिग्बोई इथे भारतातली पहिली व्यावसायिक रिफायनरी (तेल शुद्धीकरण कारखाना) सुरू केली. आजही दिग्बोई ही जगातील सर्वात जुनी कार्यरत तेल विहीर मानली जाते. तिथून होणारा तेलांचा पुरवठा मर्यादित असल्यामुळे  स्वातंत्र्यपूर्व काळातसुद्धा परदेशांमधूनच खनिज तेलांची मोठी आयात केली जात होती. बर्माशेल, स्टॅनव्हॅक, कॅल्टेक्स, आयबीपी यासारख्या विदेशी कंपन्या परदेशांमधून तेले आणून त्यांची देशभर विक्री करत असत. शंभर वर्षांपूर्वीच्या काळात भारतात मोटारींची संख्या फार कमी असल्यामुळे पेट्रोलचा वापरही कमी होता म्हणून तेही डब्यामधून विकले जात असे.  नंतरच्या काळात या कंपन्यांनीच हळूहळू ठिकठिकाणी आपापले पेट्रोल पंप उघडले होते. पण त्या काळात गावोगावी आणि घरोघरी उजेडासाठी कंदील आणि चिमण्यांमध्ये जाळण्यासाठी रॉकेलची खूप मागणी असायची. स्वयंपाकासाठी मुख्यतः लाकडे जाळली जात होती, पण तिथेही हळूहळू केरोसीनच्या स्टोव्हचा वापर वाढत गेला.

पुढे  १९७६ मध्ये सगळ्या परदेशी तेल कंपन्यांचे राष्ट्रीयीकरण करण्यात आले. बर्मा शेल या कंपनीचे रूपांतर भारत पेट्रोलियम (BPCL)मध्ये झाले. स्वातंत्र्यानंतर स्टॅनव्हॅक या कंपनीचे नाव 'एस्सो' झाले आणि पुढे तिचे राष्ट्रीयीकरण होऊन ती हिंदुस्तान पेट्रोलियम (HPCL) बनली. भारत सरकारने इंडियन ऑइल नावाची सार्वजनिक क्षेत्रातली कंपनीही काढली होती. अनेक वर्षे याच तीन प्रमुख कंपन्या देशभर खनिज तेलांचा पुरवठा करत होत्या. अलीकडच्या काळात रिलायन्स ही खाजगी क्षेत्रातली मोठी कंपनी या क्षेत्रात उतरली आहे.

इंधन समस्या - ८

 खनिज कच्चे तेल (क्रूड ऑइल) हे प्रामुख्याने हायड्रोकार्बन्स (हायड्रोजन आणि कार्बन यांचे संयुग) पासून बनलेले असते. परंतु त्याला जमिनीखालून बाहेर काढताना त्यात इतर अनेक घटक मिसळलेले असतात. या तेलासोबत मिथेन, इथेन यांसारखे वायू विरघळलेल्या अवस्थेत असतात, तसेच त्या तेलात खारे किंवा साधे पाणी, गंधक आणि विविध क्षार असतात, विहिरीतून तेल उपसताना त्यात बारीक वाळू आणि मातीचे कण येतात. तसेच कधीकधी त्यात अल्प प्रमाणात निकेल, लोह आणि व्हॅनेडियम यांसारखे धातूही आढळतात. विहिरीतून बाहेर काढल्यानंतर सर्वात आधी  ते मिश्रण थेट गॅस-ऑइल सेपरेटरमध्ये जाते. तिथे गॅस वेगळा केला जातो. तिथून डिवॉटरिंग प्लँटमध्ये नेऊन त्यातील पाणी, माती, रेती, क्षार आणि गंधक वगैरे पदार्थ भौतिक आणि रासायनिक प्रक्रियांद्वारे वेगळे केले जातात. एवढे शुद्ध केलेले कच्चे तेल स्टोअरेज टँक्समध्ये  साठवले जाते. त्यानंतर ते तेल रिफायनरीमध्ये पाठवले जाते. रिफायनरी तेलाच्या खाणीजवळच असेल तर ते तेल पाइपलाइनमधून तिथे जाते. पण आजकाल जगभरात निरनिराळ्या ठिकाणी उभारलेल्या रिफायनरींमध्ये ते क्रूड ऑइल अवाढव्य आकाराच्या टँकर जहाजांमधून पाठवले जाते. 

रिफायनरीमध्ये अंशात्मक ऊर्ध्वपातन (Fractional Distillation) प्रक्रिया केली जाते. त्यात हे क्रूड तेल फरनेसमध्ये जाड नळ्यांमधून तापवले जाते. ते करतांना तेलाचा प्रत्यक्ष आगीशी संपर्क येत नाही. तापवल्याने या तेलाचे वाफेत रूपांतर होते. ही वाफ एका उंच डिस्टिलेशन  टॉवरमध्ये सोडली जाते. या टॉवरमध्ये वेगवेगळ्या उंचीवर अनेक कप्पे (Trays) असतात. टॉवरमध्ये जसजसे वर जाऊ, तसतसे तापमान कमी होत जाते. वाफ वर वर जात असतांना द्रवीभूत होत जाते. ज्या घटकाचा उत्कलन बिंदू (Boiling Point) जास्त असतो, तो घटक टॉवरच्या खालच्या भागात द्रव रूपात जमा होतो. ज्यांचे उत्कलन बिंदू कमी असतात, ते वाफेच्या स्वरूपात वर जातात आणि वरच्या तुलनेने थंड कप्प्यांमध्ये द्रवरूपात जमा होत जातात. पेट्रोलियम गॅस सर्वात वर जातो, त्याच्या खाली क्रमाक्रमाने पेट्रोल, नॅप्था, केरोसीन, डिझेल आणि वंगण तेल येते. सर्वात खाली डांबर राहते. यातील गॅस, पेट्रोल, केरोसीन आणि डिझेल यांचा उपयोग इंधनासाठी केला जातो. नॅप्थामधून रसायने आणि प्लॅस्टिक तयार होतात, वंगणांचा उपयोग यंत्रांमधील घर्षण कमी करण्यासाठी तर डांबराचा उपयोग रस्ते बांधण्यासाठी केला जातो.

मी चेंबूरला रहात असतांना तिथे असलेल्या रिफायनरीजची उंचच उंच धुराडी दिसायची. रात्रीच्या अंधारात ती पेटलेल्या मशालींसारखी दिसत असत. या सगळ्या प्रक्रिया होऊन गेल्यानंतरही उरलेली वाफ चिमणीतून बाहेर पडतांना पेट घेऊन जळत असावी.

इंधन समस्या - ९

१९४७ साली भारताला स्वातंत्र्य मिळाले त्यावेळी देशात आसामात एक रिफायनरी होती आणि तिथून थोडे पेट्रोल, डिझेल आणि केरोसीन तयार होत होते, पण तेंव्हाही ते संपूर्ण देशाची गरज भागवण्यासाठी पुरेसे नव्हते. त्यामुळे या गोष्टी आयात कराव्या लागत होत्याच.  पण त्याला विशेष प्राधान्य दिले जात नव्हते, कारण देशाला इतर अनेक गोष्टींची अधिक गरज होती. १९५० आणि १९६० च्या दशकात  जगण्यासाठी आणि मूलभूत पायाभूत सुविधा, अन्नधान्य, यंत्रसामग्री, कच्चा माल या गोष्टी आयात करणे आवश्यक होते. त्या काळात  भारताला तीव्र अन्नटंचाईचा सामना करावा लागला होता, त्यामुळे अन्नधान्य आयात करून नागरिकांना ते रेशनवर द्यावे लागत होते. देशात  मोठमोठी धरणे आणि वीजनिर्मितीकेंद्रे बांधण्यासाठी आणि कारखाने उभारून ते वाढवण्यासाठी यंत्रसामुग्री आयात केली जात होती, तसेच काही वस्तू तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेला पण देशात तयार न होणारा कच्चा मालही आयात करायचा होता. यामुळे इंधन तेलांच्या आयातीवर केला जाणारा खर्च आजच्या मानाने तुलनेने कमी होता. १९७०-८० च्या दशकांमध्ये औद्योगिकीकरण वाढायला लागल्यानंतर आणि देशामधील दळणवळण खूप वेगाने वाढत गेल्यामुळे त्या वाहनांना ऊर्जा देण्यासाठी पेट्रोल, डिझेल, वंगण तेले वगैरेंची गरज वाढली, वाढत्या देशांतर्गत मागणीमुळे आणि मर्यादित देशांतर्गत उत्पादनामुळे परदेशी तेलावरील अवलंबित्व वाढले, ज्यामुळे परकीय चलन साठ्यावर मोठा दबाव निर्माण झाला होता. याच काळात शेतीसाठी खते, कारखान्यांसाठी यंत्रसामग्री आणि कच्चा माल वगैरेंची आयात करावी लागत होतीच. या संपूर्ण काळात आयातीवर अत्यंत कडक बंधने होती, प्रत्येक वस्तूची आयात करण्यासाठी आयात परवाना (इंपोर्ट लायसेन्स) काढणे आवश्यक होते, तसेच परकीय चलनही उपलब्ध नसायचे, त्यासाठी रिझर्व्ह बँकेकडे वेगळा अर्ज करून ते मंजूर करून घ्यावे लागत असे. हे मिळण्यात खूप वेळ जात असे. त्यामुळे आयातीवर प्रत्यक्षात होणारा खर्च आजच्या मानाने कमीच होता.

१९९० नंतर देशातले आर्थिक धोरण बदलले, तसेच आंतरराष्ट्रीय व्यापार व्यवहारात क्रांतिकारक बदल झाले. १९९१ च्या आर्थिक सुधारणांनी "लायसन्स परमिट राज" संपुष्टात आणले, आयात शुल्क कमी केले आणि परवाना प्रक्रिया सुलभ केली, त्यामुळे वस्तू आयात करणे सोपे झाले.  भारताची अर्थव्यवस्था खुली झाल्यामुळे आर्थिक वाढीला गती मिळाल्यामुळे मागणी आणि कच्च्या तेलाच्या आयातीत प्रचंड वाढ झाली. पण  निर्यातीतही घसघशित वाढ होत गेल्यामुळे परकीय चलनाचा तुटवडा कमी होत गेला. हरित क्रांतीमुळे भारत अन्नधान्याच्या बाबतीत स्वयंपूर्ण झाल्याने, पेट्रोलियम उत्पादने आणि खते यांनी प्रमुख आयात म्हणून अन्नधान्याची जागा घेतली. पण या काळात भारतात तेलसाठे नसतांनाही मोठमोठ्या रिफायनरीज उभारल्या गेल्या. आता भारताकडे प्रचंड तेल शुद्धीकरण क्षमता आहे आणि इथून डिझेल आणि पेट्रोलसारख्या उत्पादनांची परदेशी निर्यातसुद्धा होते. भारत देशांतर्गत कच्च्या तेलाच्या साठ्यांचा शोध घेत आहे, परंतु निसर्गाने इथे फार मोठे साठे करून ठेवलेले नाहीत किंवा ते अजून सापडलेले नाहीत. त्यामुळे वेगाने वाढणारी मागणी देशांतर्गत उत्पादनातून पूर्ण होऊ शकत नाही आणि सध्या तरी ते आयात करण्याला पर्याय नाही.

इंधन समस्या - १०

साठ वर्षांपूर्वी मी कॉलेजात शिकत असतांना असे सांगितले जात होते की जगभरामध्ये जमीनीखाली असलेला तेलाचा साठा मर्यादित असल्यामुळे तो लवकरच संपणार आहे. अशा परिस्थितीत आपल्या देशामध्ये खूप मोटारी, फटफट्या आणि स्कूटरी तयार करून ठेवल्या आणि त्यांना चालवायला पेट्रोलच मिळणार नसेल तर त्यांचा काय उपयोग आहे? त्यांच्या उत्पादनाचा खर्च वाया जाणार नाही का? असा प्रश्न उपस्थित करून त्या काळी त्यांच्या निर्मितीवर कडक बंधने घातलेली होती. त्या काळात त्यांचे नवे कारखाने तर निघत नव्हतेच, जे चारपाच कारखाने आधीपासून कसेबसे चालत आले होते त्यांनीसुद्धा दरवर्षी फक्त अमूक इतकीच वाहने निर्माण करायची आणि ती इतक्याच किंमतीला विकायची असे सरकारी निर्बंध असल्यामुळे ती वाहने खुल्या बाजारात मिळत नव्हती. त्यासाठी आधीपासून नंबर लावून ठेवून काही वर्षे वाट पहात बसावे लागत असे. मागणीपेक्षा पुरवठा फार कमी असल्यामुळे या वाहनांचा काळा बाजारही होत असे. पुढे सगळे रस्ते वाहनांच्या रहदारीने इतके गजबजून जातील असे कुणाला तेंव्हा स्वप्नातही वाटत नव्हते. पण लोकांच्या मागणीचा जोर वाढत गेल्यामुळे हळूहळू या धोरणात बदल होत गेला आणि वाहनांचे नवे कारखाने उभे राहिले. सर्वात मोठे आश्चर्य म्हणजे त्यांना चालवण्यासाठी इंधन उपलब्ध होतच राहिले.

इसवी सन १९९० पर्यंत या देशात समाजवादी समाजरचनेचा पुरस्कार करणारी सरकारी धोरणे होती. स्वतःचे खाजगी वाहन असणारा म्हणजे श्रीमंत माणूस, तो समाजाचा छुपा दुष्मन असा काहीतरी समज करून देण्यात आला होता. मग त्याच्याकडून भरपूर कर वसूल करणे हा सामाजिक न्याय असायचा. या न्यायाने दर वर्षीच्या अंदाजपत्रकात पेट्रोलवर भरमसाट कर लावला जात असे कारण कार आणि स्कूटर, मोटरसायकल ही खाजगी उपयोगातली म्हणजे श्रीमंत लोकांची वाहने पेट्रोलवर चालतात. बस आणि ट्रक यासारखी डिझेलवर चालणारी आणि सामान्य लोकांची वाहतूक करणारी वाहने सर्व समाजासाठी उपयुक्त असतात म्हणून डिझेलवर तुलनेने कमी कर लावला जात असे. केरोसीन हे गरीब जनतेला कंदिल आणि स्टोव्ह यासाठी लागणारे तेल असल्यामुळे त्यावर कमीत कमी कर लावला जात असे किंवा त्यावर सबसिडीसुद्धा दिली जात असे. त्या काळात पेट्रोलची किंमत केरोसीन आणि डिझेलच्या काही पट असे. हे अजूनही काही प्रमाणात चालू आहे. पण त्यांच्या दरातला फरक आता खूप कमी झाला आहे. आज पेट्रोल दर लिटरला सुमारे १०० रुपये, डिझेल सुमारे ९०रुपये आणि रॉकेल सुमारे ६० रुपये असे दर आहेत. याचे कारण म्हणजे या काळात झालेला मुख्य सामाजिक बदल. या काळात मध्यमवर्गीयांच्या संख्येत अफाट वाढ झाली आणि त्यामुळे सरकारचे धोरण त्यांना अधिक सोयिस्कर असे होत गेले. स्वतःचे वाहन असणे हे आता फक्त श्रीमंतांचे लक्षण न राहता ती मध्यमवर्गीयांची गरज झाल्यामुळे त्यांचे उत्पादन आणि पुरवठा अनेकपटीने वाढला आणि त्याबरोबरच इंधनाची मागणीही अनेकपटींनी वाढतच गेली.

इंधन समस्या - ११

लाकडांना जाळून त्या अग्नीमधून ऊष्णता निर्माण करणे अगदी पुरातन काळापासून चालत आले आहे. नंतरच्या काळात कोळसा, कापूर, कापूस यासारखे आणखी कित्येक ज्वलनशील घनरूप पदार्थ माहीत होत गेले. वनस्पतींपासून काढलेल्या तेलाचा किंवा प्राणीजन्य तुपाचा अशा द्रवरूप पदार्थांचा उपयोग  मुख्यतः दिवे लावून उजेड करण्यासाठी होत आला आहे. अशी काही घनरूप आणि द्रवरूप इंधने आपल्या रोजच्या जीवनातल्या ओळखीची असतात पण ज्वलनशील वायू सहजगत्या उपलब्ध नसतो. इसवीसनाच्याही आधी प्राचीन काळात चीनमध्ये काही ठिकाणी भूमिगत नैसर्गिक वायूंचा उपयोग केला जात असे  आणि असीरियन लोक मीथेन गॅस वापरत होते असे सांगितले जाते. पण मधल्या इतिहासकाळात तसे दाखले दिसत नाहीत. सुमारे दोनशे वर्षांपूर्वी अमेरिकेत नैसर्गिक वायूचा पहिला मोठा उपयोग सुरू झाला होता आणि पहिला बायोगॅस प्लँट तर त्याच एकोणिसाव्या शतकात भारतात आणि मुंबईत सुरू झाला होता. आज घरोघरी स्वयंपाकघरात उपयोगात असणारा लिक्विफाइड पेट्रोलियम गॅस (एलपीजी)सुद्धा भारतात मुंबईतच पहिल्यांदा वापरला गेला. मी १९६१मध्ये मुंबईला आलो तेंव्हा ती एक अपूर्वाईची आणि फक्त श्रीमंत लोकांकडे असलेली गोष्ट होती.

रिफायनरीमध्ये क्रूड ऑइलचे अंशात्मक ऊर्ध्वपातन केले जात असतांना सर्वात वरच्या कप्प्यामध्ये पेट्रोलियम गॅस जमा होतो. त्याला वेगळे करून त्याच्यावर दाब दिल्यावर तो द्रवरूप  होतो. हा एलपीजी उच्च दाबाखालीच एका भक्कम अशा पोलादी सिलिंडरमध्ये भरून पुरवला जातो. रेग्युलेटरमधून तो अत्यंत नियंत्रित प्रमाणावर बाहेर पडून शेगडीतल्या बर्नरमधून बाहेर येत असतांना तो पुन्हा वायरूप होतो आणि एका ठिणगीनेही पेट घेतो आणि त्यानंतर हळूहळू थोडा थोडा गॅस सिलिंडरमधून बाहेर पडून शेगडीत येऊन जळत राहतो. या गॅसमध्ये फक्त हैड्रोजन आणि कार्बन ही दोनच मूलतत्वे असतात, हैड्रोजन जळून पाण्याची वाफ तयार होते आणि कार्बन पूर्णपणे जळून कार्बन डायॉक्साइड होतो आणि हे दोन्ही अदृष्यपणे हवेत विरून जातात त्यामुळे या गॅसच्या शेगडीतून अजिबात धूर येतांना दिसत नाही. अशा प्रकारची धूरमुक्त शेगडी हे स्वयंपाक करणाऱ्यांसाठी वरदान ठरले आणि त्यामुळे लोकांच्या जीवनात क्रांतिकारक बदल झाला.

इंधन समस्या - १२

१९५०-६० च्या दशकात भारतात एलपीजीचा वापर सुरू झाला, परंतु तेव्हा तो पूर्णपणे भारतातील तेल शुद्धीकरण कारखान्यांतून (Refineries) मिळणाऱ्या उत्पादनावर अवलंबून होता. बर्माशेल कंपनीने मुंबईत बरशेन गॅस द्यायचा सुरुवात केली, त्यानंतर काही वर्षांनी एस्सो कंपनीचा एस्सो गॅस मिळायला लागला. मी सुरुवातीपासून तो गॅस वापरत आलो आहे. भारतातल्या सगळ्या ऑइल इंडस्ट्रीचे नॅशनलायझेशन झाल्यावर या कंपन्यांची नावे भारत पेट्रोलियम आणि हिंदुस्थान पेट्रोलियम अशी झाली, त्यानंतरही त्या कंपन्या स्वयंपाकघरांसाठी भारत गॅस आणि एचपीगॅस या नावांवी एलपीजी गॅसचे सिलिंडर पुरवतच राहिल्या. भारत सरकारने सुरू केलेल्या इंडियन ऑइल कंपनीनेही आपला इंडेन गॅस द्यायला सुरुवात केली. गेली पन्नास वर्षे या तीन कंपन्याच आघाडीवर असून जवळ जवळ निम्मा हिस्सा इंडेनचा आणि पाव पाव हिस्सा उरलेल्या दोन कंपन्यांचा आहे.

१९९०च्या दशकात आर्थिक धोरणाचे उदारीकरण होऊन त्यात खुलेपणा आला आणि सगळ्याच क्षेत्रांमध्ये आधुनिकीकरण सुरू झाले. आयातनिर्यातीवरील बंधने कमी झाली आणि लोकांच्या जीवनशैलीतही मोठे बदल व्हायला लागले. या सगळ्या कारणांमुळे कुकिंग गॅस ही मध्यमवर्गीयांना अत्यावश्यक अशी गोष्ट झाली. आधी महानगरांपासून सुरू झालेला घरगुती गॅसचा वापर देशभरातल्या सगळ्या लहानमोठ्या इतर शहरांपर्यंत जाऊन पोचला. त्याची मागणी झपाट्याने वाढू लागली. घरगुती गॅस जोडण्यांची संख्या अमाप वाढल्याने  देशामधील रिफायनरीजमधून होणारे गॅसचे उत्पादन अपुरे पडू लागले. यामुळे १९९३-९४ च्या सुमारास सरकारने एलपीजी आयातीसाठी दरवाजे उघडले आणि खासगी कंपन्यांनाही यात सहभागी होण्याची परवानगी दिली. तेंव्हापासून काही प्रमाणात एलपीजी गॅसची आयात व्हायला लागली. तंत्रज्ञानात झालेल्या प्रगतीमुळे गॅससुद्धा आगबोटींमधून परदेशी पाठवता यायला लागल्यामुळे ते शक्य झाले होते. पूर्वीच्या काळात ते तांत्रिक दृष्टीने शक्य नसायचे.

अलीकडच्या काळात पर्यावरणाचे संरक्षण करण्यासाठी जंगलतोड कमी व्हावी आणि महिलांना धुरापासून मुक्ती मिळून त्यांचे आरोग्य सुधारावे अशा उद्देशाने सुरू केलेल्या उज्ज्वना योजनेमध्ये सुमारे दहा कोटी गॅस कनेक्शन्स देण्यात आली आहेत. इतका गॅस देशात तयार होऊ शकतच नाही. पण त्या काळात परदेशांमधून गॅस आयात करण्यात काही अडथळे नसल्यामुळे अशा योजना आखल्या गेल्या होत्या. यामुळे आज आपल्याला लागणारा जवळजवळ निम्मा गॅस परदेशातून येतो. आतापर्यंत यात काही अडथळे नसल्यामुळे सगळे काही ठीकच चालले होते. पण मध्यपूर्वेत सुरू झालेल्या युद्धामुळे अचानक या आयातीवर निर्बंध येऊन आज गॅसची टंचाई उद्भवली आहे. 

इंधन समस्या - १३

भारत सरकारने भूमिगत तेलाचा शोध घेऊन ते बाहेर काढण्याच्या कामासाठी एक आयोग स्थापन केला होता त्याचे नाव ऑइल अँड नॅचरल गॅस कमिशन (ओएनजीसी) असे ठेवले होते. त्या आयोगाने या क्षेत्रात भरपूर विकास करून अनेक ठिकाणी तेलाच्या विहिरी खणून त्यात उत्पादन सुरू केल्यानंतर ती सार्वजनिक क्षेत्रातली एक प्रमुख कंपनी झाली. यातले ऑइल म्हणजे तेल तर सर्वांना माहितीचे असते, या कच्च्या तेलामधून निघालेले पेट्रोल, डिझेल आणि केरोसीन नेहमीच्या वापरात असते, पण या नैसर्गिक वायू (नॅचरल गॅस)बद्दल कुणालाही फारशी माहिती नसायची. हा वायू प्रामुख्याने 'मिथेन' वायूपासून बनलेला असतो. हा वायू सहसा तेल विहिरींच्या वरच्या थरात आढळतो. पूर्वीच्या काळी तेलाची विहीर खणल्यावर तिच्यामधून आपोआपच बाहेर पडणाऱ्या या वायूला बंदिस्त करून उपयोगात आणण्याचे तंत्रज्ञान उपलब्ध नव्हते, त्यामुळे त्याला हवेत जाळून टाकले जात असे. नंतरच्या काळात या वायूला पाइपांमधून वाहून नेऊन आणि त्यावर दाब देऊन त्याला बंदिस्त करण्यात यश मिळाले.

१९६० च्या सुमाराला आसाम आणि गुजरातमध्ये नैसर्गिक वायूचे मोठे साठे सापडले. या वायूचा वापर स्थानिक पातळीवर वीज निर्मिती आणि खत कारखान्यांसाठी करण्यास सुरुवात झाली. ओएनजीसीने गुजरातच्या अंकलेश्वरमध्ये तेल आणि वायूचा शोध लावल्यानंतर या वायूच्या  औद्योगिक वापराला मोठी चालना मिळाली. १९७०च्या दशकात अरबी समुद्रात बाँबे हायमध्ये खनिज तेलाचा आणि बसीन क्षेत्रात वायूचा प्रचंड मोठा साठा सापडला. यामुळे भारताकडेही मोठ्या प्रमाणात नैसर्गिक वायू उपलब्ध झाला आणि तो देशाच्या विविध भागांत पोहोचवण्याची गरज निर्माण झाली. हा नैसर्गिक वायू घराघरांत आणि कारखान्यांपर्यंत पोहोचवण्यासाठी सरकारने १९८४ मध्ये गॅस ऑथॉरिटी ऑफ इंडिया (गेल) या वेगळ्या कंपनीची स्थापना केली. तिने बांधलेली हजीरा-विजापूर-जगदीशपूर (एचव्हीजे) पाइपलाइन ही भारतातील पहिली मोठी आंतरराज्य पाइपलाइन होती. यामुळे पश्चिमेकडील वायू उत्तर भारतातील खत आणि वीज प्रकल्पांपर्यंत पोहोचू लागला.

१९९० च्या दशकात मुंबई आणि दिल्लीमध्ये प्रायोगिक तत्त्वावर वाहनांसाठी काँप्रेस्ड नॅचरल गॅस (CNG) आणि घरांसाठी PNG (पाइपलाइन गॅस) देण्यास सुरुवात झाली. या दोन्हींमध्ये वाढ होत जाऊन नॅचरल गॅसच्या व्यावसायिक आणि घरगुती वापराचे चित्र थोडे बदलले. अजूनही एलपीजीच्या मानाने देशामधील अगदी कमी घरांमध्ये पीएनजी उपलब्ध आहे.

याशिवाय लिक्विफाइड नॅचरल गॅस (LNG) या नावाचा आणखी एक प्रकार आहे. परदेशातील खाणींमधून नॅचरल गॅसला द्रवीभूत करून त्याचा विशेष प्रकारच्या टँकरमधून पुरवठा केला जातो. भारतात आज उपलब्ध असलेल्या नॅचरल गॅसलासुद्धा मर्यादा असल्यामुळे आणि एलएनजी या स्वरूपात तो परदेशात उपलब्ध असल्यामुळे त्याची मोठ्या प्रमाणात आयात करून तो खत कारखाने आणि वीजनिर्मितीकेंद्रांना पुरवला जातो. सध्या निर्माण झालेल्या परिस्थितीत भारतात निर्माण होत असलेला नैसर्गिक वायू उपलब्ध होत राहील, पण आखाती देशांमधून येणाऱ्या एलएनजीवर प्रश्नचिन्ह उभे राहिले आहे.

इंधन समस्या - १४

मी आधीच्या भागात असे लिहिले होते की जमीनीखाली असलेला जगभरातला तेलाचा साठा मर्यादित असल्यामुळे तो लवकरच संपणार आहे असे मी पन्नास वर्षांपूर्वी ऐकत होतो. अशा परिस्थितीत देशामध्ये खूप मोटारी, फटफट्या आणि स्कूटरी तयार करून ठेवल्या आणि त्यांना चालवायला पेट्रोलच मिळणार नसेल तर त्यांचा काय उपयोग आहे? असे म्हणून त्यांच्या उत्पादनावर कडक बंधने घातली होती. इंधन संपण्याची भीती दाखवली जात होती म्हणून मी तेंव्हा कुठले वाहन विकत घ्यायचा विचारही करत नव्हतो. पण इतर लोक धडाधड दुचाकी आणि चारचाकी वाहने विकत घेत होते आणि पेट्रोलच्या खर्चाबद्दल थोडी कुरकुर करत असले तरी ती वाहने चालवतही होते. रस्त्यावरील वाहनांची संख्या इतक्या वेगाने वाढत गेली की कितीही रुंद रस्ते बांधले तरी ते अपुरेच पडत होते. या अमाप वाहनांच्या गर्दीमुळे इंधनांची मागणी कित्येक पटींनी वाढत गेली. इतक्या सगळ्या वाहनांना चालवण्यासाठी लागणारे इतके इंधन कुठून येत होते याचेच मला आश्चर्य वाटत राहिले होते.

याची चौकशी करता असे लक्षात आले की पूर्वीच्या त्या काळातल्या तंत्रज्ञानानुसार जेवढे तेल जमीनीतून काढणे त्या काळातल्या तेलाच्या किंमतीत परवडत होते तेवढाच साठा जमीनीखाली उपलब्ध आहे असा अंदाज केला जात होता. पण परिस्थिती सतत बदलत होती. तेलाच्या वाढत गेलेल्या किंमतींमुळे अधिक खर्चिक अशा पद्धतींनी जमीनीतून तेल बाहेर काढणे परवडायला लागले. यामुळे पन्नास वर्षांपूर्वी आपल्याला ज्या साठ्यांची माहिती होती, त्याव्यतिरिक्त अनेक नवीन ठिकाणी तेलाचे मोठे साठे सापडले. तंत्रज्ञान प्रगत झाल्यामुळे आपण आता समुद्राच्या अतिशय खोल तळाशी जाऊन तेल काढू शकतो. पूर्वी कुणी असा विचारही केला नसेल. पूर्वी एका विहिरीतून फक्त ३०% ते ४०% तेल काढणे शक्य व्हायचे, बाकीचे तेल जमिनीतच अडकून राहायचे. आता तंत्रज्ञानातील प्रगत आधुनिक पद्धतींमुळे आपण त्या जुन्या विहिरींमधूनही अधिक तेल बाहेर काढू शकतो. 'शेल ऑईल' आणि 'ऑईल सँड्स' या नावांची खनिज तेलाची 'अपारंपारिक' (Unconventional) रूपे सापडल्यानंतर आता जगातले सगळे तेल पूर्णपणे संपून जायची भीती अगदी कमी झाली आहे.  पण पर्यावरणाचा विचार करता सगळ्याच जीवाश्म इंधनांचा (फॉसिल फ्यूएल्सचा) उपयोग शक्य तितका कमी करून सौर ऊर्जा आणि पवन ऊर्जा यावर भर दिला पाहिजे असे एक वेगळे जागतिक मत आजकाल पुढे येत चालले आहे.

इंधन समस्या - १५

जगातील फार मोठा तेलाचा साठा मध्यपूर्वेत आहे आणि तिथून सगळ्या जगभर तेलाची आणि नैसर्गिक वायूची निर्यात होत असते. याशिवाय इतर अनेक  देशही कच्चे तेल किंवा रिफाइनरीमधून निघालेल्या उत्पादनांची निर्यात करतात. मागणी आणि पुरवठा यावर आधारलेल्या व्यावसायिक नियमांनुसार त्यांच्या किंमती ठरत होत्या आणि त्यांची वाहतूक करण्यामध्ये कुठले अडथळे नव्हते. मध्यंतरीच्या शांततेच्या काळात हे सुरळीतपणे चालले होते. त्यामुळे इंधनसमस्या हा चर्चेचा विषय नव्हता.  अलीकडच्या काळात मध्यपूर्वेत युद्ध सुरू झाल्यामुळे तिथून होणारा पुरवठा अचानक जवळ जवळ थांबला आहे.  त्यामुळे सगळीकडे एकच खळबळ माजली आहे.

 शांततेच्या काळात जगभरातील व्यापारउद्यम प्रचंड प्रमाणात वाढून त्यांचे एकमेकांवरील परावलंबित्व वाढत गेले होते. एका (किंवा काही) देशामधला कच्चा माल आणि दुसऱ्या देशातली यंत्रसामुग्री यांच्या सहाय्याने तिसऱ्या देशातले मजूर चौथ्या देशात जाऊन तिथले कारखाने चालवतात आणि त्यातून ज्या मालाचे उत्पादन होते ते पाचव्या, सहाव्या आणि सातव्या देशांमध्ये उपयोगासाठी पाठवले जाते किंवा एका देशात तयार झालेला सांगाडा, दुसऱ्या देशातले इंजिन आणि तिसऱ्या देशातली उपकरणे यांना जोडून चौथ्या देशात यंत्र तयार केले जाते असे करणे शक्य झाले होते कारण हवी असलेली गोष्ट हव्या त्या ठिकाणी वेळेवर मिळेल याची खात्री झाली होती. उत्कृष्ट संपर्काच्या साधनांमुळे सगळे जग हे एक खेडे (ग्लोबल व्हिलेज) झाले होते. पण कोविडची साथ आल्यावर जगभरातला संचार बंद झाला आणि त्यामुळे अशा प्रकारचे अनेक व्यवहार थांबले किंवा संथ झाले होते. कित्येक कारखाने बंद झाले होते, व्यापार करणाऱ्या कंपन्या बंद पडल्या होत्या आणि त्यामुळे कित्येक लोक बेकार झाले होते.  पण ते संकट टळल्यानंतर हळूहळू काही जुने उद्योगव्यवसाय पुन्हा सुरू झाले आणि काही नवे उद्योगव्यवसाय सुरू होऊन भरभराटीला आले आणि जगाची आर्थिक घडी पुन्हा बसायला लागली होती. युद्धांमध्ये काही देशांमध्ये प्रत्यक्ष प्रचंड नुकसान होतेच, पण त्यामुळे निर्माण झालेली अनिश्चितता आणि आवश्यक वस्तू मिळणे बंद झाल्यामुळे उद्योगधंद्यांमध्ये होणारा व्यत्यय यांचा परिणाम सर्व जगावर होतो. अर्थातच यातून मार्ग काढण्याचे प्रयत्न होत राहतात.

पेट्रोलियम प्रॉडक्ट्सवर अवलंबून राहणे शहाणपणाचे नाही आणि त्यांना पर्याय शोधणे आवश्यक आहे याची जाणीव पूर्वीच झाली होती आणि त्या दिशेने अनेक दिशांनी प्रयत्न सुरू आहेत. याबद्दल पुढील भागांमध्ये.

इंधन समस्या - १६

पेट्रोलियमपासून तयार होणारी इंधने सुरुवातीपासूनच आयात केली जात होती आणि भारतात परकीय चलनाचा तुटवडा असल्यामुळे त्यावर निर्बंध आणि कर लावले जात होते. ती नेहमी महागच असायची आणि अधिकाधिक महागच होत गेली. माझ्या आठवणीत तरी मी पेट्रोल स्वस्त झाले आहे असे कधीच ऐकले नव्हते. पण सामाजिक जीवन बदलत गेले, शहरीकरणात वाढ होत गेली आणि वाहतुकीच्या साधनांची आवश्यकताही वाढत गेली. या सगळ्या कारणांमुळे या इंधनांची मागणी आणि खप वाढतच गेला. भारतातही काही तेलाच्या खाणी सापडल्या आणि तेलशुद्धीकरणाचे कारखाने सुरू झाले त्यानंतरही या इंधनांची आयात होत राहिली.

पंचवीस तीस वर्षांपासून दुसरा एक मुद्दा वेगाने पुढे येत गेला, तो म्हणजे पर्यावरणाचा होत असलेला ऱ्हास आणि जागतिक तापमानात होत असलेली वाढ. निसर्गनियमांप्रमाणे सर्व प्राणी श्वासोच्छवास करतांना हवेमधील प्राणवायु घेऊन कार्बन डायॉक्साइड वायू हवेत सोडत असतात आणि वनस्पती त्यांची वाढ होण्यासाठी हवेमधील कार्बन डायॉक्साइड शोषून घेऊन हवेमध्ये प्राणवायु सोडत असतात. या दोन्ही प्रक्रियांमधून हवेमधील या वायूंचे प्रमाण संतुलित रहात असते. गेली लक्षावधी वर्षे हे चक्र सुरळीत चालत राहिले होते. पण मानवाने हस्तक्षेप केल्यामुळे निसर्गाचे हे चक्र बिघडत गेले. 

एकीकडे माणसाने अमर्याद जंगलतोड करून वनस्पतींची संख्या कमी केली आणि भूमिगत तेल आणि कोळसा यांना बाहेर काढून जाळल्यामुळे हवेमधील कार्बन डायॉक्साइड वायूचे प्रमाण वाढवत गेला. हा वायू आणि आणखी काही हरितगृह वायू (ग्रीनहाउस गॅसेस) सूर्यकिरणांमधून मिळणारी ऊष्णता शोषून घेतात आणि त्यांचे उत्सर्जन कमी प्रमाणात करतात. त्यामुळे हवेचे तापमान वाढते. रोज दिवसा आणि रात्री, तसेच निरनिराळ्या ऋतूंमध्ये हवेचे तापमान कमीजास्त होत असते, पण जगभरातली आणि वर्षभरातली सरासरी काढून पाहिली असता त्यात हळूहळू वाढ होत आहे असे दिसून आले आहे. यामुळे पृथ्वीच्या उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवांवरील बर्फ वितळून समुद्राच्या पाण्यात वाढ होईल, समुद्रसपाटीत बदल झाल्यामुळे किनाऱ्यावरील शहरे पाण्याखाली जातील, हिमालयातील बर्फ वितळल्यामुळे तिथून निघणाऱ्या नद्यांना कधी अकाळी पूर येईल तर कधी त्या कोरड्या पडतील वगैरे भाकिते केली जात आहेत. या गोष्टी घडायला कदाचित खूप वर्षे लागतील, पण हे व्हायच्या आधीच ग्लोबल वॉर्मिंगमुळे पावसाचे चक्र पूर्णपणे विस्कळीत झाले आहे. काही ठिकाणी अतिवृष्टीमुळे भीषण पूर येतात, तर काही ठिकाणी पावसाच्या अभावामुळे तीव्र दुष्काळ पडतो असे होऊ लागले आहे. चक्रीवादळांची संख्या आणि त्यांची तीव्रता देखील वाढली आहे. अवेळी पाऊस, गारपीट आणि वाढत्या उष्णतेमुळे शेतीचे नुकसान होत आहे. पिकांच्या उत्पादनात घट झाल्यामुळे भविष्यात अन्नाचा तुटवडा निर्माण होऊ शकतो आणि महागाई वाढू शकते. उष्णतेच्या लाटेमुळे होणारा त्रास आणि वाढत्या तापमानामुळे डेंग्यू, मलेरिया आणि इतर संसर्गजन्य रोगांचा प्रसार वेगाने वाढत चालला आहे. दूषित हवा आणि पाण्यामुळे श्वसनाचे व पोटाचे विकारही वाढत आहेत. हे सगळे आटोक्यात आणण्यासाठी हवेमधील कार्बनचे प्रमाण कमी करणे आणि त्यासाठी जीवाश्म इंधने जाळणे थांबवणे आवश्यक आहे यावर एकमत होऊ लागले आहे. पण आज जीवाश्म जाळून रोज जी ऊर्जा मिळत आहे ती त्याशिवाय कशी मिळवता येईल? यावर विचारमंथन होऊन नव्या दिशांनी प्रयत्न करणे सुरू झाले आहे. यांची सुरुवात या शतकाच्या सुरुवातीलाच झाली होती, आता त्याला वेग यायला लागला आहे. कोणी वीस वर्षांचा तर कोणी पन्नास वर्षांचा कार्यक्रम आखून त्याची अंमलबजावणी करायच्या योजना आखत आहे.

इंधन समस्या - १७

हजारो वर्षांपूर्वीपासून जगभरातले लोक पिण्यासाठी दारू निर्माण करत आले आहेत. फळे किंवा धान्य बंद जागेमध्ये कुजते तेंव्हा काही सूक्ष्म जीवाणू त्यांचे विघटन करतात. यामधून त्यांना ऊर्जा मिळते आणि त्यांची वाढ होते, पण मद्यार्क (अल्कोहोल) आणि कार्बन डायॉक्साइड वायू तयार होतात. हा वायू बुडबुड्याच्या रूपात बाहेर पडतो आणि द्रवरूप अल्कोहोल शिल्लक राहते, त्याला गाळून त्याचे सेवन केले जाते. याचे इथेनॉल असे रासायनिक नाव आहे. ही दारूसुद्धा ज्वालाग्राही असते हे माहीत असले तरी तिचा उपयोग जाळण्यासाठी कधीच केला जात नव्हता. पण अंतर्गत ज्वलन इंजिनावर (आयसी इंजिनवर) संशोधन करत असतांना त्या काळात पेट्रोल उपलब्ध नव्हते आणि दारू सहजपणे मिळत होती म्हणून काही संशोधकांकडून त्यात इथेनॉल मद्यार्काचा इंधन म्हणून उपयोग केला गेला होता. जगप्रसिद्ध कार निर्माते हेन्री फोर्ड हे इथेनॉलचे मोठे समर्थक होते. त्यांचे असे म्हणणे होते की, "इथेनॉल हे भविष्यातील इंधन आहे, कारण ते शेतातून तयार होऊ शकते आणि ते कधीही संपणार नाही."

पण पुढे अमेरिकेत आणि मध्यपूर्वेत कच्च्या तेलाचे मोठे साठे सापडले, ज्यामुळे पेट्रोल खूप स्वस्त झाले. दारू तयार करायलाही खर्च येत होतचा, त्यात काही देशांनी अल्कोहोलवर 'लक्झरी टॅक्स' किंवा 'दारू बंदी' लागू केली, ज्यामुळे इंधन म्हणून वापरण्यासाठी इथेनॉल महाग किंवा दुर्मिळ झाले. शिवाय पेट्रोलमध्ये इथेनॉलपेक्षा जास्त ऊर्जा असते, त्यामुळे गाड्यांचे मायलेज जास्त मिळते. या सगळ्या कारणांमुळे इंधन म्हणून इथेनॉल पुढे आले नाही आणि कारसाठी इंधन म्हणून पेट्रोलचा उपयोग जगभरात सगळीकडे रूढ झाला.

१९७० च्या दशकात जगात  एक 'तेल संकट' आले होते. त्यात कच्च्या तेलाच्या किमती गगनाला भिडल्या. तेव्हा पुन्हा एकदा जगाला हेन्री फोर्ड यांच्या शब्दांची आठवण झाली. उसाच्या उत्पादनात आघाडीवर असलेल्या ब्राझीलने मोठ्या प्रमाणावर इथेनॉल उत्पादन सुरू केले आणि ते पेट्रोलमध्ये मिसळून मोटारींच्या इंजिनात टाकायला सुरुवात केली. आज ब्राझील हा इथेनॉल ब्लेंडिंगमधील सर्वात यशस्वी देश मानला जातो. पण या इथेनॉलचा इंजिनांच्या काही भागावर विपरीत परिणाम होत असल्यामुळे १०० टक्के इथेनॉलवर नेहमीचे इंजिन चालवता येत नाही. त्यासाठी खास प्रकारचे इंजिन तयार करावे लागते. त्यासाठी अधिक खर्च करावा लागतो. शिवाय ते इंधन नेहमीच्या पेट्रोल पंपावर मिळणार नाही, त्या इंधनासाठी वेगळी व्यवस्था करावी लागेल. यामधून मध्यम मार्ग काढण्यासाठी पेट्रोलमध्ये काही टक्के इथेनॉल मिसळून ब्लेंडिंग केले जाते. वातावरणातील बदल आणि कच्च्या तेलाची आयात कमी करण्यासाठी भारत आणि इतर देश पुन्हा एकदा हजारो वर्षांपासून माहित असलेल्या या 'अल्कोहोल'कडे आज इंधन म्हणून वळले आहेत.

इंधन समस्या - १८

इथेनॉल किंवा इथाइल अल्कोहोलसारखेच दिसणारे आणि रासायनिक गुणधर्म असलेले मिथेनॉल किंवा मिथाइल अल्कोहोल नावाचे एक अत्यंत विषारी रसायन आहे. त्याचे उत्पादन स्वस्तात होत असल्यामुळे औद्योगिक उपयोगासाठी त्याचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन केले जाते. पण ते चुकून पेयात मिसळले गेले तर घातक ठरते, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर विषबाधा झाल्याच्या बातम्या अधून मधून येत असतात. हे मिथेनॉलसुद्धा पेट्रोलमध्ये मिसळून इंजिनमध्ये जाळता येते, पण हे अधिक कोरोजिव्ह असल्यामुळे इंजिनाच्या काही भागांवर त्याचा जास्तच विपरीत परिणाम होतो. हे लक्षात घेऊन मिथेनॉलवर किंवा मिथनॉलने ब्लेंड केलेल्या पेट्रोलवर चालू शकणारी इंजिनेसुद्धा चीनमध्ये निर्माण केली गेली आहेत आणि त्यांचा उपयोग केला जात आहे. भारतामध्ये हे तंत्रज्ञान अजून प्रायोगिक अवस्थेत आहे. त्यातले धोके लक्षात घेऊन पुरेशी काळजी घेतली गेली तर भविष्यकाळात हे आणखी एक पर्यायी इंधन उपलब्ध होऊ शकेल.

पेट्रोलियम आणि नॅचरल गॅसचा शोध लागायच्याही आधी युरोप आणि अमेरिकेत कोलगॅसचा मोठ्या प्रमाणावर उपयोग केला जात होता. भारतात मुंबई आणि कोलकाता इथे कोलगॅसची निर्मिती करून तो पाइपामधून घरोघर पुरवण्याची व्यवस्था केली गेली होती. पण हा वायू तयार करणाऱ्या कारखान्यांमधून प्रचंड प्रमाणात वायूप्रदूषण होत होते आणि नैसर्गिक वायू हा तुलनेने स्वस्त आणि स्वच्छ पर्याय उपलब्ध झाल्यानंतर कोलगॅस निर्माण करणाऱ्या कंपन्या बंद पडल्या. घरगुती उपयोगासाठी नाही, पण काही औद्योगिक उपयोगांसाठी कोल गॅसिफिकेशन हा पर्याय वापरता येणे अजूनही शक्य आहे.

इंधन समस्या - १९

आपल्या निसर्गामधल्या सामान्य क्रिया हा सुद्धा एक मोठा चमत्कार आहे.  माती, पाणी हवा यामधील तत्वे घेऊनच सगळी जीवसृष्टी निर्माण होते आणि निर्जीव झालेल्या प्राण्याचे शरीर किंवा वनस्पतीचे भाग कुजण्याच्या क्रियेमधून पुन्हा निसर्गातील हवा, पाणी आणि माती यातच विलीन होत असतात. हवा, पाणी आणि मातीतच असंख्य प्रकारचे सूक्ष्म जीव रहात असतात, त्यांना कुठलाही निर्जीव सेंद्रिय पदार्थ सापडला की ते त्याचा ताबा घेऊन त्याचे विघटन सुरू करतात, त्यातून त्यांची वाढ होते, तसेच  पाण्याची वाफ, मिथेन आणि कार्बन डायॉक्साइड वायू तयार होऊन वातावरणात पसरतात आणि गंधक, फॉस्फरस यासारख्या मूलद्रव्यांची संयुगे मातीत मिसळून तिला सुपीक करतात. सेंद्रिय पदार्थ कुजणे ही आपल्याला न आवडणारी पण एक अशा प्रकारे उपयुक्त अशी नैसर्गिक रासायनिक आणि जैविक प्रक्रिया आहे.

दलदलीच्या भागात पडलेला कचरा कुजून तिथे दुर्गंध पसरतो म्हणून सगळे लोक तिथे जायचे टाळतात, पण काही शास्त्रज्ञांनी कुतूहल म्हणून त्यावर सखोल संशोधन केले आणि असे सांगितले की तिथे मीथेन वायू तयार होत असतो आणि हा वायू ज्वलनशील असतो. त्याचा कसा उपयोग करून घेता येईल यावर युरोपमधील शास्त्रज्ञ काम करत होतेच. सन १९०१मध्ये भारतात काम करत असलेल्या एका ब्रिटिश अधिकाऱ्याने मुंबईतील एका वस्तीतल्या सांडपाण्याचा वापर करून असा बायोगॅस तयार करून वापरण्याचा पहिला यशस्वी प्रयोग केला.  भारताला स्वातंत्र्य मिळाल्यानंतर ग्रामीण भागात ऊर्जेसाठी गोबर गॅस यंत्रणेला प्रोत्साहन देण्यात आले. ग्रामोद्योगांचा भाग म्हणून शेण आणि सेंद्रिय कचऱ्यातून गॅस निर्मितीचा विकास करण्याचे प्रयत्न देशभर होत राहिले.  गोबर गॅस प्लँट उभारण्यासाठी अनुदान दिले जात होते आणि काही लोकांनी ते बसवलेही होते. पण त्यात काही व्यावहारिक अडचणी येत असल्यामुळे हा प्रयोग पूर्णपणे यशस्वी झालेला दिसत नाही. गेली काही वर्षे अनेक उत्साही कार्यकर्ते नागरी विभागातील कचऱ्यापासून बायोगॅस निर्माण करण्यावर मन लावून काम करत आहेत. कचरा गोळा करत असतांनाच ओला कचरा या नावाखाली सेंद्रिय कचरा वेगळा गोळा केला जातो, त्यापासून इंधन तयार करण्याची यंत्रणा काही शहरांमध्ये बसवली गेली आहे.  यापासून बायोगॅस निर्माण करून त्यापासून वीजनिर्मिती करण्याचे प्रकल्प बांधले जात आहेत. हे प्रयोग पूर्णपणे यशस्वी झाले तर त्यातून कचऱ्यापासून मुक्ती आणि ऊर्जानिर्मिती असे दोन फायदे मिळतील आणि पर्यावरणातही सुधारणा होईल.

 

इंधन समस्या - २०

सूर्यामध्ये सतत असंख्य अणुसंमीलने (न्युक्लियर फ्यूजन) होत असतात आणि त्यामधून निघणारी प्रचंड ऊर्जा सूर्यकिरणांमधून विश्वात सगळ्या दिशांना पसरवली जात असते. या किरणांध्ये नहात असलेल्या पृथ्वीवरील वातावरण उबदार राहते आणि येथील जीवनाचा आधार बनते. सूर्याच्या किरणांमधून आपल्याला प्रकाश आणि ऊष्णता मिळते. सूर्यप्रकाशामुळे आपल्याला सगळे जग दिसते आणि दिवसाच्या उजेडात आपण अनंत कामे करत असतो. उन्हाच्या ऊष्णतेचा उपयोग करून समुद्रातल्या पाण्यातून मीठ बाहेर काढले जाते, घराघरांमध्ये धुतलेले कपडे वाळवणे आणि पापड सुकवणे यासारखी कामे केली जातात. हे शेकडो वर्षांपासून चाललेले आहे.

गेल्या शतकात फोटोव्होल्टाइक सेलचा शोध लागल्यानंतर सूर्यकिरणापासून वीज तयार करता येणे शक्य झाले. सुरुवातीच्या काळात असे सेल तयार करायला खूप खर्च येत असे आणि त्यांची कार्यक्षमता फार कमी असल्यामुळे त्यातून मिळणाऱ्या विजेचे प्रमाण अत्यल्प असे. त्यामुळे त्यांचा उपयोग मुख्यतः कृत्रिम उपग्रहांमध्येच केला जात असे. त्यावरील उपकरणांना लागणारी वीज जमीनीवरून पाठवता येत नाही आणि बॅटऱ्यांचे आयुष्य मर्यादित असल्यामुळे अंतराळात दीर्घकाळ वास्तव्यासाठी सूर्याचा प्रकाश हेच ऊर्जेचे मुख्य साधन असते.

तंत्रज्ञानामधील प्रगतीमुळे फोटोव्होल्टाइक सेलचा उत्पादनखर्च कमी होत गेला आणि त्यांच्या कार्यक्षमतेत वाढ झाली. यामुळे जमीनीवर आपल्याला आवश्यक असलेली वीजही या मार्गाने तयार करण्याचा विचार होऊ लागला. विशेषतः पर्यावरणाच्या प्रदूषणाबद्दल जागरूकता वाढल्यानंतर ही वीज थोडी महाग असली तरी जास्त उपकारक आहे असे सार्वमत होऊ लागले. 

सरकारी धोरण याला अनुकूल झाल्यामुळे घरांवर सोलर पॅनेल्स बसवायला सबसिडी मिळते आणि कमी खर्च येतो. तो केल्यानंतर मिळणारी वीज फुकट असल्यामुळे विजेचे बिल कमी भरावे लागते. यामुळे आजकाल याचा प्रसार होत आहे. याशिवाय उन्हामधील ऊष्णतेचे विजेत रूपांतर न करता त्याचा थेट वापर करून पाणी गरम करणारे सोलर हीटर आणि स्वयंपाक करण्यासाठी सोलर कूकर यासारखी साधने निघाली आहेत. त्यांचा उपयोग करण्यामुळे गॅसचा वापर कमी होतो आणि इंधनसमस्या सोडवण्यात मदत होते.

इंधन समस्या - २१

हावरट माणसाने जगातली सगळी झाडे तोडून लाकडे जाळून टाकली, भूगर्भातला सगळा कोळसा आणि तेल  बाहेर काढून भस्मसात केले तरी सूर्यनारायण आपले तेज पाजळतच राहणार आहे. म्हणून सौर ऊर्जेला अक्षय ऊर्जा म्हंटले जाते.  पण जरी सूर्य चोवीस तास आपल्याजागी तळपत राहून सगळ्या विश्वात प्रकाशकिरणे पसरवत असला तरी ती एका वेळी पृथ्वीच्या अर्ध्याच भागावर पडत असतात. त्या वेळी दुसऱ्या अर्ध्या भागात काळोखी रात्र असते, तिथे त्या किरणांची ऊर्जा पोचत नाही. शिवाय 'नभ मेघांनी आक्रमले' आणि सूर्य ढगाआड जातो तेंव्हा आपले सोलर सेल वीज निर्माण करू शकत नाहीत. अशा कारणांमुळे फक्त सौर ऊर्जेवर आपण पूर्णपणे विसंबून राहू शकत नाही. दुसरी गोष्ट म्हणजे आता आपल्याला रात्रीच्या वेळी विजेचे दिवे लावून उजेड करण्याची सवय लागली आहे. त्या वेळी वीजच नसेल तर चैन पडणार नाही. रोज रात्री विजेवर चालणारी उपकरणे आणि यंत्रे बंद पडली तर आधुनिक काळातले सगळे जीवन ठप्प होऊन जाईल.  म्हणून निदान आणखी काही दशके तरी आपल्याला जीवाश्म इंधनांचा उपयोग करून वीजनिर्मिती करावी लागणार आहे.

 शहरातल्या उंच इमारतीत अनेक कुटुंबे रहात असतात, पण त्यांना एकच छप्पर (टेरेस) असते. तिथे सगळ्या भागांवर सोलर सेल्सची पॅनेल्स बसवली तरी त्यातून तयार होणारी वीज सर्व रहिवाशांना पुरेल इतकी असणार नाही. शिवाय रात्री बाहेरची वीज आणावी लागणारच आहे. यासाठी वीजनिर्माण केंद्रे आणि ग्राहक यांना जोडणारी ग्रिडस यांची गरज असणारच आहे.  घरगुती ग्राहकांच्या सोलर सेल पॅनेल्समधून त्यांच्या गरजेपेक्षा अधिक वीज तयार होत असेल तर ते ती वीज ग्रिडला देऊ शकतात आणि रात्री ग्रिडकडून मिळणाऱ्या वि‍जेतून ती वजा करून आपले बिल भरतात. अशा रीतीने ते वीज केंद्रांच्या कामाला किंचित हातभार लावतात.

तीस चाळीस पन्नास वर्षांमध्ये जीवाश्म इंधने संपणार असली तर काय करावे? याचे नियोजन करायला सुरुवात झाली आहे.

इंधन समस्या - २२

भारताला स्वातंत्र्य मिळायच्या आधीपासून इथे काही जलविद्युत केंद्रे सुरू झाली होती. नदीवर धरण बांधून उंच जागी तयार केलेल्या जलाशयामधील पाणी खालच्या पातळीवरील वीजनिर्मितीकेंद्रांमध्ये  बसवलेल्या टर्बाइनमध्ये वेगाने धावत खाली येते आणि त्याच्या जोराने त्यातील चक्राला फिरवते. या चक्राला जोडलेला जनरेटर वीज निर्माण करतो. स्वातंत्र्यानंतर भाक्रा नानगल आणि कोयना यासारखी अनेक नवी धरणे बांधून जलविद्युतकेंद्रे बांधली गेली आणि आजही शक्य असेल तिथे नवी धरणे बांधण्याचे काम सुरू आहे. पण अशा जागांची कमतरता आहे.

जलविद्युत निर्मितीसाठी पावसाद्वारे निसर्गातून पुन्हा पुन्हा उपलब्ध होत असलेल्या पाण्याचा वापर केला जातो. हे कोळसा किंवा गॅसप्रमाणे संपणारे इंधन नसल्यामुळे हा एक शाश्वत ऊर्जा स्रोत आहे. या प्रक्रियेत कोणतेही इंधन जाळले जात नाही, त्यामुळे वातावरणात कार्बन डायऑक्साइड किंवा इतर विषारी वायूंचे उत्सर्जन होत नाही. यामुळे वायू प्रदूषण होत नसल्याने ती पर्यावरणास पूरक आहे आणि यामुळे 'ग्लोबल वार्मिंग' रोखण्यास मदत होते. धरण बांधण्याचा सुरुवातीचा खर्च जास्त असला, तरी एकदा प्रकल्प कार्यान्वित झाला की त्याचा देखभालीचा आणि वीज निर्मितीचा खर्च इतर प्रकल्पांच्या (उदा. औष्णिक ऊर्जा) तुलनेत अत्यंत कमी असतो. कारण यासाठी कोणतेही महागडे इंधन विकत घेत रहावे लागत नाही. इतर वीज केंद्रांच्या (उदा. न्यूक्लियर किंवा कोळसा) तुलनेत जलविद्युत केंद्रे खूप लवकर सुरू किंवा बंद करता येतात किंवा त्यामधील विजेची निर्मिती सहजपणे कमीजास्त करता येते. जेव्हा विजेची मागणी अचानक वाढते तेव्हा ही केंद्रे काही मिनिटांत पूर्ण क्षमतेने वीज पुरवू शकतात.

अशा तऱ्हेने बहुगुणी असलेली ही वीज सर्वात चांगली समजली जाते आणि तिचा अधिकाधिक उपयोग करणे चांगले आहेच. पण याला भौगोलिक मर्यादा आहेत. भरपूर पाऊस पडत असेल अशा डोंगराळ क्षेत्रात धरण बांधून जलाशय निर्माण करता येण्याइतकी मोकळी जागा मिळणे कठीण असते. त्या जागेवर आधी रहात लोकांची घरे आणि शेते पाण्याखाली बुडून गेली तर त्यांनी ते सगळे सोडून कुठे जायचे आणि का जायचे? दुसऱ्या कुठल्या तरी जागी त्यांचे पुनर्वसन कसे करायचे? यासारखे जटिल प्रश्न असतात.  त्यावरून मोठी जनआंदोलने होऊ शकतात. शिवाय आपल्याकडे फक्त पावसाळ्यात पाऊस पडतो, तेंव्हा साठवून ठेवलेले पाणी वर्षभर पुरवावे लागते. धरणाच्या जलाशयाची ठराविक क्षमता  असते, ते भरल्यानंतर पडलेल्या पावसाचे पाणी वाहून जाते. अशा सगळ्या कारणांमुळे या विजेच्या वापरावर मर्यादा येतात.

इंधन समस्या - २३

जलविद्युतकेंद्र हे पहिल्या पसंतीचे ऊर्जा केंद्र असते म्हणून आधी सगळीकडे तशी केंद्रे उभारली गेली. पण मोठ्या देशांच्या विजेची मागणी पुरवण्याइतकी धरणे बांधणे भौगोलिक दृष्ट्‍या शक्य नसते. म्हणून कोळसा जाळून वीज तयार करणारी औष्णिक विद्युत केंद्रे उभारली गेली. विसाव्या शतकाच्या मध्यावर अणुशक्तीपासून वीज तयार करण्याचा नवा पर्याय उपलब्ध झाल्यावर त्या केंद्रांची लाट आली होती, पण किरणोत्साराच्या प्रश्नामुळे काही वर्षांनी ती ओसरली. रशिया आणि जपानमध्ये झालेल्या दोन अपघातांमुळे अशा केंद्रांना जगभर विरोध होत गेला. आज जगभरात औष्णिक केंद्रेच सर्वाधिक वीजनिर्मिती करत आहेत. पण वायूप्रदूषणाच्या प्रश्नावरून त्यांची संख्या कमी करण्यावर भर दिला जात आहे. 

जगाची लोकसंख्या वाढत आहे आणि लोकांचे राहणीमानही सुधारत आहे यामुळे विजेची मागणी वाढतच जाणार आहे. ती पुरवण्यासाठी आता सौर ऊर्जा आणि वायूऊर्जा या अक्षय श्रोतांकडे अधिकाधिक लक्ष दिले जात आहे.

 घराघरांवर सोलर पॅनेल्स उभारून लहान प्रमाणात वीज तयार केली जात आहेच, पण मोठ्या प्रमाणात वीजउत्पादन करण्यासाठी आता सोलर फार्म उभारले जात आहेत. एका पॅनेलमधून थोडीच वीज मिळू शकते यामुळे या केंद्रांसाठी खूप मोठ्या जागेवर हजारो पॅनेल्स उभी करावी लागतात, पण त्यासाठी मोठी मोकळी जागा व्यापली जाते.  सगळ्या सुपीक जमीनीवर तर अन्नाच्या उत्पादनासाठी शेती करणे आवश्यक आहे. इतर ठिकाणीही शक्य असेल तिथे निरनिराळी झाडे लावणेही अत्यंत आवश्यक आहे आणि झाडांच्या सावलीत सौर ऊर्जा तयार करता येत नाही. यामुळे वाळवंटासारख्या ज्या रुक्ष जागेचा दुसरा कुठलाही उपयोग नसतो अशा जागीच हे सोलर पार्क उभे केले जात आहेत. राजस्थानमधील भादला सौर पार्क हे सध्या जगातील सर्वात मोठे सौर ऊर्जा केंद्र मानले जाते. त्याची क्षमता २,२४५ मेगावॅट (MW) इतकी आहे. हे ५,७०० हेक्टर (सुमारे १४,००० एकर) पेक्षा जास्त क्षेत्रावर पसरलेले आहे. येथील वाळवंटी हवामान आणि कडक ऊन सौर ऊर्जेसाठी अत्यंत पूरक आहे. धोलेरा सौर पार्क (गुजरात) हा प्रकल्प सध्या प्रगतीपथावर असून त्याची नियोजित क्षमता ५,००० मेगावॅट आहे. पूर्ण झाल्यावर तो जगातील सर्वात मोठा प्रकल्प असू शकतो.

इंधन समस्या - २४

सूर्याच्या किरणांमधून प्रकाश आणि उष्णतेच्या स्वरूपात पृथ्वीपर्यंत पोहोचणारी ही ऊर्जा प्रामुख्याने दोन प्रकारे वापरली जाते. वर दिल्याप्रमाणे सौर पॅनेलचा वापर करून सूर्यप्रकाशाचे रूपांतर थेट विजेमध्ये केले जाते, त्याचप्रमाणे सूर्याच्या उष्णतेचा वापर पाणी तापवण्यासाठी, स्वयंपाक करण्यासाठी किंवा वाफ तयार करून वीज निर्मितीसाठी केला जातो. 

घरगुती वापरासाठी इमारतीच्या गच्चीवर बसवलेल्या युनिटमधील काळ्या रंगाच्या नळ्या किंवा प्लेट्स सूर्याची किरणे शोषून घेतात. काळा रंग उष्णता वेगाने शोषतो. या नळ्यांमधून जेव्हा पाणी वाहते, तेव्हा ते सूर्याच्या उष्णतेमुळे गरम होते. गरम पाणी थंड पाण्यापेक्षा हलके असते. त्यामुळे गरम झालेले पाणी आपोआप वरच्या बाजूला असलेल्या इन्सुलेटेड टाकीत साठवले जाते आणि जड असलेले थंड पाणी खाली येते. यामुळे वीज न वापरता पाणी गरम राहते. या टाकीमधले पाणी वेगळ्या नळामधून घरात आणून आंघोळीसाठी वापरले जाते. मी असे गरम पाणी वापरले आहे.

सोलर कुकरमध्ये दोन प्रकार असतात. पेटी (बॉक्स) टाइपमध्ये विशिष्ट प्रकारच्या काचेच्या झाकणातून सूर्याचे किरण आत जाऊन आत ठेवलेल्या भांड्यांना तापवतात आणि त्यातले अन्न शिजण्याइतके गरम होते. पॅराबोलिक सोलर कुकर हा एका मोठ्या छत्रीसारखा दिसतो. याचा आकार बहिर्वक्र (Parabolic) असल्याने सर्व सूर्यकिरणे एका मध्यबिंदूवर (Focus point) केंद्रित होतात. तिथे भांडे ठेवले की ते खूप वेगाने गरम होते. त्या भांड्यात हवा तो पदार्थ गरम करता येतो.

सोलर थर्मल पॉवर स्टेशनमध्ये  हजारो आरसे वापरले जातात. हे आरसे अशा प्रकारे बसवलेले असतात की ते सूर्याच्या प्रकाशाला एका विशिष्ट बिंदूवर  केंद्रित करतात.  त्या ठिकाणी ठेवलेल्या रिसीव्हरमध्ये विशिष्ट प्रकारचा द्रव (उदा. मोल्टन सॉल्ट - वितळलेले क्षार)असतो. प्रचंड उष्णतेमुळे हा द्रव  ३००°C ते १०००°C पर्यंत तापतो. या उष्ण द्रवाचा वापर करून पाण्याची वाफ  तयार केली जाते. या वाफेने टर्बाइनमधील चक्रे फिरवून  त्यांना जोडलेल्या जनरेटरमधून वीज तयार होते. हे तंत्रज्ञान अजून विकसित होत आहे, पण भविष्यकाळात अशी अनेक सौरविद्युतकेंद्रे बांधली जातील अशी शक्यता आहे. यात एक असा फायदा आहे की हे ऊष्ण वितळलेले क्षार दिवसा साठवून ठेवून त्यांचा उपयोग रात्री करता येतो, अशा प्रकारे ही सौर ऊर्जा रात्रीसुद्धा मिळू शकते. 

इंधन समस्या - २५

इतिहासकाळापासून शिडाची जहाजे वापरली जात आहेत. उंच उभारलेल्या कापडाच्या शिडांमध्ये वेगाने वाहणारा वारा शिरला की तो त्या शिडांच्या सहाय्याने मोठ्या जहाजांना ढकलून पुढे नेतो. वाऱ्यामधील या ऊर्जेचा असा उत्तम उपयोग पूर्वीपासून केला जात होता. मध्ययुगामध्ये युरोपात काही ठिकाणी पवनचक्क्या उभारल्या गेल्या. वाऱ्याने त्यामधील चक्र फिरायला लागले की त्याला जोडलेले एक किंवा अनेक चाके फिरतात आणि त्यांचा उपयोग करून पंपाने पाणी उपसणे किंवा जात्यामध्ये धान्य दळणे अशी कामे केली जात असत. इंजिने आणि विजेचा शोध लागल्यानंतर जुन्या काळातल्या पवनचक्क्यांचा उपयोग करणे कमी झाले, पण आता सुधारणा केलेल्या नवीन चक्क्यांमधूनच वीज तयार करायची असे ठरवले गेले आहे. 

सूर्याच्या उष्णतेमुळे काही ठिकाणची हवा खूप तापून वर जाते, त्यामुळे तिचा दाब कमी होतो, याच वेळी दुसऱ्या ठिकाणी असलेली तुलनेने थंड आणि अधिक दाब असलेली हवा तिची जागा घेण्यासाठी धाव घेते. अशा प्रकारे वातावरणात निर्माण होणाऱ्या हवेच्या प्रवाहाचा वापर करून वीज निर्मिती करण्याचा पवन ऊर्जा हा एक शाश्वत आणि प्रदूषणमुक्त मार्ग आहे. वाहता वारा त्याच्या वाटेत येणाऱ्या पवनचक्कीच्या भल्या मोठ्या   पात्यांना गरागरा फिरवतो. पात्यांच्या फिरण्यामुळे निर्माण झालेली गतीज ऊर्जा (Kinetic Energy) एका शाफ्टद्वारे जनरेटरला दिली जाते आणि जनरेटर या यांत्रिक ऊर्जेचे रूपांतर विद्युत ऊर्जेत करतो. यात कुठल्याही हरित वायूचे उत्सर्जन होत नसल्यामुळे हा मार्ग पर्यावरणपूरक आहे. यासाठी जमीनीवर खूप जागा व्यापली जात नाही, त्यामुळे या चक्कीच्या खाली शेती करता येते. ही चक्की उभारण्यासाठी बराच खर्च येत असला तरी नंतर इंधनासाठी काही खर्च करावा लागत नाही. असे अनेक फायदे आहेत. पण वारा सतत वहात नाही आणि नेहमी एकाच वेगाने वाहत नाही, त्यामुळे वीज निर्मिती सातत्यपूर्ण नसते. वाऱ्याची अनिश्चितता ही तिची एक उणीव आहे. पण इतर वीजकेंद्रांच्या जोडीने काम करून पवन ऊर्जा विजेचा पुरवठा करू शकते. ठिकठिकाणच्या हवामानाचा आणि वाहत्या वाऱ्यांचा अभ्यास करून भारतातल्या काही निवडक ठिकाणी पवनचक्क्या उभ्या केल्या असून आज भारत हा जगातील पवन ऊर्जा निर्मितीमध्ये आघाडीवर असलेल्या देशांपैकी एक आहे आणि त्याने आपली पवन ऊर्जा क्षमता लक्षणीयरीत्या वाढवण्याचे उद्दिष्ट ठेवले आहे. यामुळे आपले जीवाश्म इंधनावरील (कोळसा, तेल) अवलंबित्व कमी होईल.

इंधन समस्या - २६

इंधन म्हणताच आपल्या मनात वाहनांचाच विचार येतो. इंधनाची समस्या उद्भवल्यावर आता वाहतुकीवर काय परिणाम होणार याचीच चर्चा होते कारण खनिज तेलाचा सर्वात जास्त उपयोग कार, बस, ट्रक, आगगाडी, विमान, जहाज यासारखी वाहने चालवण्यासाठीच केला जात आला आहे. पण या समस्येचा आधीच विचार करून त्या वाहनांसाठी पर्यायी ऊर्जाश्रोतांचा विकास सुरू झाला आहे.

मी माझ्या लहानपणापासून बॅटरीवर चालणारी खेळण्यातली मोटारगाडी पाहिली आहे. शंभर वर्षांपूर्वी अमेरिकेत काही बॅटरीवर चालणाऱ्या खऱ्याखुऱ्या मोटारीही होत्या.  पण त्या काळातली बॅटरी खूप अवजड असे आणि चार्ज केल्यानंतर ती कारला फार दूरपर्यंत नेत नसे, उदाहरणार्थ आठ दहा तास चार्ज केल्यावर त्या मोटारी सुमारे पन्नास ते ऐंशी किलोमीटर धावत आणि त्यांना पुन्हा रिचार्ज करण्याची स्टेशनेही ठिकठिकाणी नव्हती. त्यामुळे ज्या श्रीमंत लोकांकडे इलेक्ट्रिक कार होत्या, त्यांना स्वतःचे चार्जिंग प्लांट (DC Generators) बसवावे लागत असत. म्हणजे चार्ज केलेली गाडी थोडी दूर नेऊन परत आणायची आणि चार्जिंगला लावायची असे होते. यामुळे त्या गाड्या पेट्रोलवर चालणाऱ्या गाड्यांबरोबरील काँपिटिशनमध्ये टिकल्या नाहीत आणि नामशेष झाल्या. 

पण अलीकडच्या काळात पर्यावरणाच्या काळजीमुळे विजेवर चालणाऱ्या गाड्यांच्या मागणीत प्रचंड वाढ झाली आहे.  या शतकात विकसित झालेल्या लिथियम आयन बॅटरीमुळे या क्षेत्रात क्रांतिकारक बदल झाला आहे. आता ही बॅटरी काही मिनिटात चार्ज होते आणि गाडी फुल स्पीडने धावू शकते तसेच दूरवर जाऊ शकते. शिवाय तिचे इंजिन आवाज करत नाही आणि धूर ओकत नाही. आता प्रगत देशांमध्ये ठिकठिकाणी पेट्रोल पंपासारखीच चार्जिंग स्टेशनेही उभारली आहेत. यामुळे इलेक्ट्रिक व्हेइकल्सची संख्या झपाट्याने वाढत आहे. भारतात अजूनही त्या गाड्या महाग वाटतात, पण आता शहरांमध्ये अशा अनेक गाड्या दिसायला लागल्या आहेत.

या मोटारींना चार्ज करण्यासाठी लागणारी वीज जर औष्णिक विद्युतगृहांमधून येत असेल, तर त्या ठिकाणी कोळसा जाळून प्रदूषण होईलच, पण अशा गाड्या प्रामुख्याने शहरांमध्येच चालत असतील तर त्यांच्यामुळे शहरातले वातावरण प्रदूषित होणार नाही.  भविष्यकाळात देशातली सगळीच वीज सौर ऊर्जा आणि वायूऊर्जा यासारख्या अक्षय श्रोतांमधून तयार व्हायला लागली तर सगळा देश प्रदूषणमुक्त होईल.

इंधन समस्या - २७ 

 विजेची मागणी सतत कमीजास्त होत असते. रोज सकाळी कामाच्या वेळी आणि संध्याकाळी म्हणजे पीक अवर्समध्ये मागणी जास्त असते, तर मध्यरात्री ती कमी असते. उन्हाळ्यात पंखे आणि एसीमुळे आणि हिवाळ्यात हीटरमुळे मागणी वाढते. दिवाळीसारख्या सणउत्सवांमध्ये अधिक मागणी येते. वीजनिर्मितीकेंद्रात जेवढी वीज तयार होत असते ती त्याच क्षणी ग्राहकांपर्यंत पोचत असते, तिला साठवून ठेवता येत नाही. वीजनिर्मितीकेंद्रांमध्येही अणुशक्ती केंद्रांसारखी केंद्रे सतत एकाच ठराविक वेगाने वीज पुरवत असतात, तिला मागणीनुसार वाढवता किंवा कमी करता येत नाही. तर सौर ऊर्जा केंद्रे फक्त दिवसा उजेडात काम करतात आणि पवन ऊर्जा केंद्रे तर जितक्या जोराने वारा वाहील त्या प्रमाणात वीज निर्मिती करतात आणि वाऱ्याचा जोर अनिश्चित असतो. यामुळे विजेची मागणी आणि पुरवठा यांचा मेळ घालत राहणे हे वीज ग्रीडच्या व्यवस्थापनातील सर्वात मोठे आव्हान असते. 

आता देशामधील सगळी वीजनिर्मितीकेंद्रे राष्ट्रीय ग्रिडला जोडली गेली आहेत. त्यामुळे एका राज्यातील केंद्रामधून दुसऱ्या राज्यामधल्या ग्राहकांना वीज पुरवठा करता येणे शक्य आहे.  विजेची मागणी आणि पुरवठा यांची सांगड घालण्यासाठी प्रामुख्याने खालील मार्गांचा अवलंब केला जातो. 

१. मागणीचा अंदाज : वीज कंपन्या हवामान, सण-उत्सव, सुट्ट्या आणि मागील वर्षांचा डेटा वापरून कोणत्या वेळी किती वीज लागेल याचा अंदाज वर्तवतात. 

२. ऊर्जेच्या स्त्रोतांचे वर्गीकरण : मागणीनुसार वीज केंद्रांचे दोन प्रकारांत विभाजन केले जाते, बेस लोड पॉवर प्लांट्स - कोळसा आणि अणू ऊर्जा प्रकल्प हे चोवीस तास ठराविक वेगाने वीज निर्माण करतात. हे पायाभूत मागणी पूर्ण करतात. कोळशावर चालणाऱ्या केंद्रांमधील वीजनिर्मिती तो प्लँट बंद न करता काही प्रमाणात कमी जास्त करता येते.  पीक लोड पॉवर प्लांट्स -जेंव्हा अचानक मागणी वाढते, तेव्हा जलविद्युत किंवा गॅस आधारित प्रकल्प सुरू केले जातात. हे प्रकल्प खूप कमी वेळात (काही मिनिटांत) सुरू करता येतात.

३. नूतनीकरणक्षम ऊर्जेचे व्यवस्थापन: सौर आणि पवन ऊर्जा ही पूर्णपणे निसर्गावर अवलंबून असते. दिवसा सौर ऊर्जा मुबलक असते, पण संध्याकाळी आणि रात्री ती नसते. अशा वेळी 'बॅटरी स्टोरेज' किंवा 'पंप स्टोरेज' (पाणी उंचावर चढवून पुन्हा सोडून वीज निर्मिती करणे) तंत्रज्ञानाचा वापर करून ही ऊर्जा साठवली जाते आणि गरज पडेल तेव्हा वापरली जाते. सौर थर्मल वीजकेंद्रामध्येही वितळलेले ऊष्ण क्षार जरूर पडली तर दिवसा साठवून रात्री उपयोगात आणता येतात.

४. स्मार्ट ग्रीड आणि डिमांड रिस्पॉन्स  : आधुनिक तंत्रज्ञानाद्वारे मोठ्या उद्योगांना विनंती केली जाते की, मागणी पीकवर असताना त्यांनी त्यांचा वापर कमी करावा, ज्या बदल्यात त्यांना सवलती दिल्या जातात. याला'डिमांड साईड मॅनेजमेंट' म्हणतात. परदेशांमध्ये तर डिमांड आणि सप्लायनुसार दिवसातल्या वेगवेगळ्या काळात विजेचे दर वेगळे असतात. ज्यांना शक्य असेल असे उद्योग त्यानुसार केंव्हा कोणते काम करायचे ते ठरवतात.

याशिवाय ऑफिसेस आणि कारखान्यांना निरनिराळ्या दिवशी सुट्या देऊन मागणी समतोल ठेवण्याचा प्रयत्न केला जातो. पावसाळ्यात विजेची मागणी कमी असतांना काही बेसलोड स्टेशने मेंटेनन्ससाठी शटडाउन घेतात आणि इतर दिवसात ती न थांबता चालवत ठेवतात. अखेरचा उपाय म्हणून भारनियमन करून काही ठिकाणचा वीजपुरवठा काही काळ बंद केला जातो. पूर्वी त्याचे प्रमाण मोठे होते, त्यामुळे लोकांना इन्व्हर्टर, यूपीएस आणि डीजी बॅकअप ठेवावे लागत असे. आता परिस्थिती थोडी सुधारली आहे.

इंधनसमस्येमुळे आता गॅसआधारित स्टेशनांना हवा असेल तेवढा गॅस मिळणार नाही. यामुळे थोडा फरक पडेल आणि इंधनाच्या तुटवड्यामुळे इतर उद्योगांवर आणि मालवहातुकीवर परिणाम झाला तर त्याचा परिणाम होईल.

इंधन समस्या - २८ : समारोप     

सगळे पशुपक्षी अन्न, पाणी आणि हवा यामधून मिळणाऱ्या शक्तीवरच जगत असतात, त्यांना अन्य कुठल्या ऊर्जेची किंवा इंधनाची गरज नसते. आदिमानवसुद्धा तशाच प्रकारचे जीवन जगत होता. पण अग्नीवर ताबा मिळवून तो त्याचा उपयोग करायला लागला, जमीनीतून आपले अन्न पिकवून ते शिजवून खायला लागला तेंव्हा त्याला इंधनाची गरज पडली. तो आपली गरज झाडांची लाकडे जाळून भागवू लागला. पुढे त्याने जमीनीखालून कोळसा आणि खनिज तेल व वायू यांना बाहेर काढून  आणि या इंधनांना जाळून यंत्रे चालवण्यासाठी ऊर्जा मिळवली.  त्यांच्यापासून वीज तयार करून आणि त्या विजेचा उपयोग करून विज्ञान आणि तंत्रज्ञानात प्रचंड प्रगति केली. यामुळे आपण आजच्या आधुनिक जगात येऊन पोचलो. पूर्वीच्या काळची सामान्य माणसे जन्मभर आपल्या पंचक्रोशीतच रहात असत. काही थोडे उत्साही आणि लढवय्ये लोक घोड्यावर बसून आजूबाजूच्या मुलुखात स्वारीवर जात असत. आज सरसकट सगळे लोक मोटारी आणि आगगाडीमधून देशभर आणि विमान व जहाजे यांमधून जगभर फिरत असतात ते फक्त या भूमीगत इंधनांमुळे शक्य  झाले. दूरसंचारमाध्यमांमुळे सगळे जग एकमेकांना जोडले गेले आणि मुक्त व्यापार व्यवसायामुळे जगातील कुठल्याही देशात निर्माण झालेल्या वस्तू जगभरात कुठेही मिळायला लागल्या. हे सगळे परस्परांच्या सहकार्यामधून शक्य झाले होते. यामधून एक नवीन जीवनशैली तयार होऊन प्रचलित झाली आणि आपल्याला तिची सवय झाली.

पण माणसांमाणसांमधील भेदभाव आणि भांडणतंटे संपले नाहीत. कुठेतरी अचानक युद्ध सुरू झाले की सगळी सुव्यवस्था कोलमडते आणि परदेशामधून येणाऱ्या वस्तू मिळण्यात अडचणी उभ्या राहतात. त्यामुळे आपल्या रोजच्या जीवनात काही समस्या यायला लागतात. खनिज तेलाची भूमिगत भांडारे जगाच्या काही भागातच आहेत आणि तिथून त्यांचा पुरवठा जगातील इतर सगळ्या देशांना होत असतो. सध्या मध्यपूर्वेत सुरू असलेल्या युद्धामुळे जगासाठी आणि आपल्यासाठीही इंधनाची समस्या निर्माण झाली आहे. 

पर्यायी इंधनांचा, किंबहुना पर्यायी ऊर्जासाधनांचा वेध घेण्याचे प्रयत्नही आधीपासून सुरू आहेत आणि त्यांना चांगले यश मिळत आहे.  पेट्रोलच्या ऐवजी इथेनॉल आणि एलपीजीच्या ऐवजी बायोगॅस यांचा वापर आणि या दोन्हींच्या ऐवजी विजेपासून ऊष्णता किंवा हालचाल निर्माण करणारी साधने उपलब्ध आहेत. सौरऊर्जा, पवनऊर्जा आणि अणुऊर्जा या मार्गाने वीज तयार करण्याच्या यंत्रणा कार्यान्वित झालेल्या आहेत. पाण्याचे पृथक्करण करून हैड्रोजन वायू बाहेर काढायचा आणि त्याचा इंधन म्हणून उपयोग करून त्यावर वाहने चालवायची ही कल्पना पुढे येत आहे. समुद्राच्या लाटांमधील ऊर्जेवर यंत्रे चालवण्यावर काम चालले आहे. असे अनेक उपाय आहेत. पण असे बदल क्षणार्धात करता येत नाहीत.  त्यासाठी वेगळी यंत्रसामुग्री आणि पायाभूत सुविधा लागतात, त्या बदलायला खूप वेळ लागतो. मधल्या काळात जी इंधने उपलब्ध आहेत त्यांचा काळजीपूर्वक जपून उपयोग करून त्यांना जास्तीत जास्त काळ पुरवणे आणि त्यासाठी आपल्या काही अनावश्यक गरजा कमी करणे आवश्यक आहे. 

 (समाप्त)