– डॉ. किशोर पवार
जगातील वाढती लोकसंख्या, हवामानबदल आणि पाण्याच्या असमान उपलब्धतेमुळे गोड्या पाण्याची समस्या गंभीर होत आहे. समुद्राचे पाणी गोडे करण्यासाठी म्हणजेच विलवणीकरणासाठी रिव्हर्स ऑस्मोसिस आणि उष्णताधारित आसवन यांसारख्या पद्धती वापरल्या जातात. मात्र या प्रक्रियांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर ऊर्जा लागते आणि अत्यंत खारट द्रव-ब्राइन निर्माण होते. हे पाणी समुद्रात सोडल्यास स्थानिक क्षारता वाढू शकते आणि विरघळलेल्या ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी होऊन सागरी जीवसृष्टीवर परिणाम होऊ शकतो.
या समस्येवर अमेरिकेतील रुचेस्टर विद्यापीठातील संशोधकांनी सूर्यप्रकाशावर चालणारी अभिनव सौर-विलवणीकरण प्रणाली विकसित केली आहे. या तंत्रज्ञानात समुद्राच्या पाण्याचे बाष्पीभवन करून गोडे पाणी मिळवले जाते; विशेष म्हणजे उरलेले क्षार द्रवरूप ब्राइन म्हणून बाहेर टाकण्याऐवजी घन स्वरूपात जवळजवळ पूर्णपणे वेगळे केले जातात. संशोधन ङळसहीं: लाईट: सायन्स अँड एप्लीकेशन्स या नियतकालिकात प्रसिद्ध झाले आहे.
या प्रणालीतील मुख्य घटक म्हणजे फेम्टोसेकंद लेझरने सूक्ष्म रचना निर्माण केलेल्या काळ्या धातूच्या पृष्ठभागाचे पॅनेल. फेम्टोसेकंद म्हणजे सेकंदाच्या एक चतुर्थांशांश इतका अत्यंत सूक्ष्म कालावधी. लेझर प्रक्रियेमुळे धातूची पृष्ठभाग सूर्यप्रकाश मोठ्या प्रमाणात शोषून घेते आणि त्याचबरोबर तिच्यात सुपर विकिंग गुणधर्म निर्माण होतो. त्यामुळे पाण्याचा पातळ थर पृष्ठभागावर वेगाने पसरतो.
सूर्यप्रकाशामुळे हा पातळ जलथर गरम होऊन बाष्पीभवन करतो. त्यातून निर्माण झालेली वाफ संघनित करून गोडे पाणी मिळवता येते. परंतु या प्रक्रियेत उरलेले क्षार पृष्ठभागावर साचून थर तयार झाल्यास प्रणाली बंद पडू शकते. विशेषतः प्रत्यक्ष समुद्राच्या पाण्यात सोडियम क्लोराइडबरोबरच कॅल्शियम, मॅग्नेशियम आणि इतर खनिजे असल्यामुळे कठीण स्फटिकी थर तयार होण्याची शक्यता असते.
संशोधकांनी या अडचणीवर उपाय म्हणून धातूच्या पृष्ठभागावर सूक्ष्म खाचा तयार केल्या आहेत. त्यामुळे क्षार बाष्पीभवनाच्या सक्रिय भागापासून दूर, बाजूच्या निष्क्रिय भागाकडे सरकतात. यासाठी ‘कॉफी-रिंग इफेक्ट’ या भौतिक घटनेचा उपयोग केला आहे. कॉफीचा थेंब वाळताना त्यातील कण कडेच्या भागात जमा होतात; त्याच तत्त्वाचा वापर येथे क्षारांना सक्रिय भागापासून दूर नेण्यासाठी केला जातो.
विशेष म्हणजे या तंत्राची चाचणी पॅसिफिक, अटलांटिक आणि हिंदी महासागरातील प्रत्यक्ष समुद्राच्या पाण्यावर करण्यात आली. पृष्ठभागाने स्वतःची स्वच्छता राखत गोडे पाणी तयार केले आणि क्षार घन स्वरूपात बाजूला जमा केले. त्यामुळे द्रवरूप ब्राइन तयार होत नाही.
या प्रक्रियेचा आणखी एक महत्त्वाचा फायदा म्हणजे जमा होणारे क्षार ‘कचरा’ न राहता उपयुक्त संसाधन बनू शकतात. विशेषतः समुद्राच्या पाण्यातील लिथियमसारख्या मौल्यवान खनिजांचे पुनर्प्राप्तीकरण करण्याची शक्यता आहे. संबंधित प्रयोगांमध्ये विशेष नॅनो-कणांचा वापर करून लिथियम इतर क्षारांपासून वेगळे करण्याचा प्रयत्न करण्यात आला असून, ग्रेट सॉल्ट लेकच्या नमुन्यांमधून सुमारे 50 टक्के लिथियम पुनर्प्राप्त करण्यात आले.
ही प्रणाली सध्या प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट आणि लहान प्रमाणातील प्रयोगांच्या टप्प्यावर आहे. मोठ्या प्रमाणावर वापरासाठी तिची कार्यक्षमता, टिकाऊपणा, खर्च आणि विविध हवामानांतील कामगिरी तपासावी लागेल. तरीही सूर्यऊर्जेचा वापर, रसायनविरहित पूर्वप्रक्रिया, ब्राइनविरहित विलवणीकरण आणि खनिज पुनर्प्राप्ती या चार वैशिष्ट्यांमुळे भविष्यातील शाश्वत जलतंत्रज्ञानासाठी हा संशोधनाचा महत्त्वाचा मार्ग ठरू शकतो.
Fresh water from seawater: new solar technology