कोरोनाच्या भयानक अनुभवानंतर 'आक्सिजन' च्या स्वदेशी निर्मितीसाठी शास्त्रज्ञ करतायेत प्रयत्न; जाणून घ्या प्राणवायूच्या प्रवासाबद्दल

सम्राट कदमऑक्सिजनच्या निर्मितीत देशाला आत्मनिर्भर करण्यासाठी वैज्ञानिक आणि औद्योगिक संशोधन परिषदेने (सीएसआयआर) झिओलाईटच्या निर्मितीचा चंग बांधला. अर्थात यासाठी सर्वात कार्यक्षम प्रयोगशाळा म्हणजे एनसीएल! तीन वर्षांपूर्वी एनसीएलच्या उत्प्रेरक संशोधन विभागाचे प्रमुख वैज्ञानिक डॉ. विजय बोकाडे यांच्या नेतृत्वाखाली हे संशोधन सुरू झाले. .कोरोनाच्या दुसऱ्या लाटेत ऑक्सिजनच्या तुटवड्यामुळे अनेकांना प्राण गमवावे लागले होते. मार्च २०२१ ते मे २०२१ ही भारतीयांसाठी प्राणवायूच्या उपलब्धतेची मोठी लढाई होती. कोरोनापूर्वी देशात सहा हजार ९०० मेट्रिक टन ऑक्सिजनचे उत्पादन व्हायचे. त्यातील फक्त एक हजार मेट्रिक टन ऑक्सिजन वैद्यकीय वापरासाठी उपयोगात येत होता. मात्र, कोरोनाच्या दुसऱ्या लाटेत वैद्यकीय वापरासाठी तब्बल १९ हजार ९४० मेट्रिक टन ऑक्सिजनची गरज निर्माण झाली. म्हणजे वैद्यकीय ऑक्सिजनची गरज जवळपास वीसपटीने वाढली होती. अगदी अल्प कालावधीत एवढ्या मोठ्या प्रमाणावर ऑक्सिजनची निर्मिती करून देशाच्या कानाकोपऱ्यात पोहोचविण्याचे मोठे आव्हान निर्माण झाले होते. हे आव्हान पेलण्यासाठी देशाच्या मुख्य वैज्ञानिक सल्लागारांनी दोन वर्षांपूर्वी प्रोजेक्ट O2ची घोषणा केली होती. यात देशभरातील वैज्ञानिक प्रयोगशाळा, संरक्षण संशोधन संस्था, रेल्वे, भारतीय हवाईदल आणि नौदलाचे साहाय्य घेण्यात आले. ऑक्सिजन एक्स्प्रेस आपल्या सर्वांना आठवत असेलच. ऑक्सिजनची निर्मिती करणे सहज शक्य नव्हते. कारण यासाठी लागणारा झिओलाईट भारतात तयार होत नव्हता. हवेतील प्राणवायूच्या संवर्धनासाठी लागणारा झिओलाईट आजपर्यंत परदेशातून आयात करावा लागे. पण आता मात्र झिओलाईटच्या निर्मितीचा यक्ष प्रश्न शास्त्रज्ञांनी सोडविला आहे. झिओलाईट आणि प्राणवायूची निर्मितीमानवी शरीरात ६५ टक्के ऑक्सिजन असतो, याची आपल्याला कल्पना आहे. श्वसनक्रियेत ग्लुकोजमधून पेशींकडे ऊर्जा पाठवण्यासाठी ऑक्सिजन अतिशय महत्त्वाचा असतो. प्रत्यक्षात शरीरातील प्रत्येक पेशीला ऑक्सिजनची गरज असते. ज्यावेळी आपण श्वास घेताना नाकावाटे हवा आत ओढतो, त्यावेळी ऑक्सिजनचे रेणू फुप्फुसांमध्ये प्रवेश करतात आणि फुप्फुसाच्या भित्तीकांमधून प्रवास करत आपल्या रक्तामध्ये मिसळतात. पृथ्वीच्या वातावरणात ७८ टक्के नायट्रोजन आणि २१ टक्के ऑक्सिजन असल्याचे आपण शाळेच्या पुस्तकात नक्की वाचलेले आहे. अर्थात वायूंच्या याच प्रमाणामुळे पृथ्वीवर जीवसृष्टी अस्तित्वात आहे. पण व्हेंटिलेटरवर असणाऱ्या किंवा अत्यवस्थ असणाऱ्या रुग्णाला ऑक्सिजनच्या या प्रमाणाचा काही उपयोग नाही. त्याला श्वसनासाठी जवळपास ९० टक्क्यांपेक्षा अधिक ऑक्सिजन असलेल्या हवेची गरज असते. कोरोनाचा विषाणू थेट फुप्फुसांवर हल्ला करत असल्यामुळे शरीरातील ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी व्हायचे. त्यामुळे अनेक रुग्णांना व्हेंटिलेटरची गरज भासली. कोरोना साथीत देशाची वैद्यकीय ऑक्सिजनची गरज इतकी प्रचंड वाढली होती, की त्याचा पुरवठा करणे ही एका अर्थाने आवाक्याबाहेरचीच गोष्ट होती. वैद्यकीय दर्जाच्या ऑक्सिजन निर्मितीसाठी प्रामुख्याने प्रेशर स्विंग तंत्रज्ञान वापरण्यात येते. यामध्ये हवेतील नायट्रोजन शोषला जातो. म्हणजे आपोआपच हवेतील ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढते. नायट्रोजन शोषण्यासाठी शास्त्रज्ञ झिओलाईटच्या (Sodium aluminosilicate) पावडरीचा वापर करतात. पण हा झिओलाईट अमेरिका, चीन यांसारख्या देशांकडून आयात करावा लागतो. त्यामुळेच कोरोना काळात एअर इंडियाच्या विमानातून झिओलाईट संरक्षण संशोधन आणि विकास संस्थेसाठी आणण्यात आला होता. .स्वदेशी झिओलाईटची निर्मितीऑक्सिजनच्या निर्मितीत देशाला आत्मनिर्भर करण्यासाठी वैज्ञानिक आणि औद्योगिक संशोधन परिषदेने (सीएसआयआर) झिओलाईटच्या निर्मितीचा चंग बांधला. अर्थात यासाठी सर्वात कार्यक्षम प्रयोगशाळा म्हणजे एनसीएल! बरोबर तीन वर्षांपूर्वी एनसीएलच्या उत्प्रेरक संशोधन विभागाचे प्रमुख वैज्ञानिक डॉ. विजय बोकाडे यांच्या नेतृत्वाखाली हे संशोधन सुरू झाले. जवळपास सर्वच विभागातील शास्त्रज्ञांनी या संशोधनात सहभाग घेतला. आपल्या देशात पूर्वी झिओलाईटची निर्मिती व्हायची. पण त्यातून वैद्यकीय दर्जाच्या ऑक्सिजनची निर्मिती होत नव्हती. त्यासाठी अधिक सक्षम, दर्जेदार झिओलाईटची निर्मिती करणे गरजेचे होते. डॉ. बोकाडे सांगतात, ‘‘वैद्यकीय वापरासाठी ९३ टक्क्यांपेक्षा अधिक शुद्ध ऑक्सिजनची गरज असते. यासाठी मुख्यत्वे प्रेशर स्विंग तंत्रज्ञानाचा वापर होतो. हवेतील नायट्रोजन पकडून ऑक्सिजनचे संवर्धन करण्यात झिओलाईटची भूमिका महत्त्वाची ठरते. झिओलाईटची निर्मिती करण्याचे ठरल्यावर आम्ही उपलब्ध तंत्रज्ञानाचा शोध घेतला. त्यात आवश्यक बदल करत अधिक कार्यक्षम झिओलाईटच्या निर्मितीचे तंत्रज्ञान विकसित केले. यासाठी लागणारे सर्व साहित्य आणि उपकरणे एनसीएलमध्येच निर्माण करण्यात आली. आज झिओलाईटची यशस्वी निर्मिती करत तटस्थ संस्थेकडून त्याची चाचणीही करण्यात आली आहे.’’भुकटीच्या अवस्थेतील झिओलाईट ते दाणेदार झिओलाईट अशा पाच वेगवेगळ्या प्रकारांत एनसीएलने झिओलाईटची निर्मिती केली आहे, आणि त्याचे स्वामित्व हक्कदेखील प्राप्त केले आहेत. त्यामुळे चीन, फ्रान्स आणि अमेरिकेवरचे अवलंबित्व आता संपुष्टात येणार आहे. झिओलाईटच्या औद्योगिक उत्पादनासाठी आवश्यक करार करण्यात येणार असून, लवकरच भारत याबाबतीत आत्मनिर्भर होईल, असा या संशोधकांना विश्वास वाटतो.या संशोधनामध्ये एनसीएलचे संचालक डॉ. आशिष लेले यांच्या मार्गदर्शनाखाली डॉ. बोकाडे, डॉ. सी.एस. गोपिनाथ, डॉ. निलेश माळी, डॉ. आशिष ओरपे, डॉ. प्रशांत निफाडकर, डॉ. हर्षवर्धन पोळ, डॉ. सचिन नंदनवार, डॉ. सपना रविंद्रनाथन, डॉ. के. सेल्वराज, डॉ. टी. राजा, डॉ. बी. एल. वी. प्रसाद यांच्यासह संशोधक विद्यार्थ्यांचाही यात महत्त्वपूर्ण सहभाग होता.संशोधनाची पुढची दिशाएनसीएलने निर्माण केलेल्या झिओलाईटच्या सर्व चाचण्या घेण्यात आल्या आहेत. लवकरच हे तंत्रज्ञान भारतीय उद्योगांकडे हस्तांतरित करण्यात येईल. हायड्रोजन संवर्धन आणि कार्बन स्थिरीकरणासाठी झिओलाईट संबंधीचे अधिकचे संशोधन करण्यात येणार आहे.काय आहे झिओलाईट?झिओलाईट म्हणजे वाळूसारख्या खनिजाचा एक प्रकार. हायड्रेटेड अल्युमिनोसिलेकेट खनिज असे झिओलाईटचे शास्त्रीय वर्णन करता येईल. झिओलाईट हा सच्छिद्र प्रकारातील असून, तो भारतात विपुल प्रमाणात आढळतो. या खनिजापासूनच झिओलाईटची निर्मिती केली जाते. .प्रेशर स्विंग ॲडसॉर्प्शन तंत्रज्ञान काय आहे?उच्च दाबाखाली वायू घन पृष्ठभागांकडे आकर्षित होतात, या गुणधर्माचा वापर यात केला आहे. जितका दाब जास्त तितके वायूंचे ॲडसॉर्प्शन जास्त असते.वातावरणातील हवा ‘झिओलाईट’च्या एक ॲडसॉर्प्शन बेड (वायूंना आकर्षित करणारा पृष्ठभाग) असलेल्या पात्रामधून सोडली जाते. हा पृष्ठभाग ऑक्सिजनपेक्षा नायट्रोजनला खूपच जास्त प्रमाणात आकर्षित करतो. त्यामुळे नायट्रोजन या पृष्ठभागावर जमा होतो आणि या पात्रामधून जो वायू बाहेर पडतो त्यामध्ये पात्रात सोडण्यापूर्वी असलेल्या वायूच्या मिश्रणाच्या तुलनेत खूपच जास्त ऑक्सिजन असतो.अशा प्रकारे ऑक्सिजनची निर्मिती जागेवरच करणारे प्रकल्प उभारता येणे रुग्णालयांना सहज शक्य आहे. या प्रकल्पांमध्ये वातावरणातील हवेमधून संहतीकरण करून ऑक्सिजन मिळवला जातो. रुग्णालयांच्या जवळच ऑक्सिजन निर्मिती झाल्यामुळे त्याची वाहतूक करण्याची गरज राहत नाही आणि त्यावरील अवलंबित्व कमी होण्याचा अतिरिक्त फायदा होतो.संशोधनाचे फायदेपूर्णतः स्वदेशी तंत्रज्ञान आणि कच्च्या मालाचा वापरकमी वेळेत आणि सुलभ पद्धतीने निर्मितीअधिक कार्यक्षम आणि उत्पादन क्षमतावापरात येणाऱ्या बाइंडरचेही झिओलाईट म्हणून कार्यनायट्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साईडचे अधिशोषण करतोऑक्सिजन हायड्रोजनसह आणि मिथेनचे शुद्धीकरणपरदेशी झिओलाईटपेक्षा उत्पादन खर्च कमी .झिओलाईटची वैशिष्ट्येअ) ऑक्सिजन संवर्धनऑक्सिजन संवर्धन संयंत्रात दोन मोठाल्या टाक्या किंवा नळ्या असतात. त्यामध्ये झिओलाईट भरण्यात येतो. या टाकीतून उच्च दाबाने हवा प्रवाहित केल्यावर झिओलाईट नायट्रोजन शोषून घेतो. त्यामुळे टाकीतून बाहेर पडणाऱ्या हवेत ऑक्सिजनचे संवर्धन होते. काही वेळाने झिओलाईटवर नायट्रोजन साचल्यामुळे ऑक्सिजन संवर्धन कमी होते. त्यामुळे ती पहिली टाकी डिस्चार्ज केली जाते. त्याच वेळी दुसऱ्या टाकीचा वापर ऑक्सिजन संवर्धनासाठी होतो. आलटून पालटून या टाक्यांचा वापर प्राणवायूच्या निर्मितीसाठी केला जातो.टाक्यांमध्ये झिओलाईट भरत असताना त्याला बांधून ठेवण्यासाठी बाइंडर वापरावा लागतो. एरवी या बाइंडरचा ऑक्सिजनच्या संवर्धनासाठी काहीच उपयोग होत नाही. त्यामुळे टाकीमधील बाइंडरने व्यापलेल्या ३० टक्के जागेचा काहीच उपयोग नसतो. मात्र, एनसीएलने विकसित केलेल्या झिओलाईटमध्ये स्वतंत्र बाइंडरची गरज नाही. कारण एनसीएलचा बाइंडर झिओलाईट म्हणून कार्य करतो. पर्यायाने टाकीमध्ये १०० टक्के झिओलाईट असल्याने ऑक्सिजन संवर्धनाची कार्यक्षमता वाढते.झिओलाईटची एक्स्पायरी डेट पाच वर्षांची असते. त्यानंतर तो बदलावा लागतो. सध्या देशभरातील ऑक्सिजन संवर्धक संयंत्रात भरलेला झिओलाईट २०२१मधील आहे. पुढील एक-दोन वर्षांत तो बदलण्याची गरज निर्माण होईल तेव्हा स्वदेशी झिओलाईट एक महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावणार आहे.ब) हायड्रोजन आणि बायोसीएनजीझिओलाईटचा वापर केवळ ऑक्सिजन संवर्धनापुरता मर्यादित नाही, तर इतर अनेक वायूंचे शोषण करण्यासाठीही त्याचा उपयोग होतो. स्वच्छ इंधन म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या बायोसीएनजी आणि हायड्रोजनच्या संवर्धनासाठीही झिओलाईटचा वापर होतो. त्या दृष्टीनेही एनसीएलच्या शास्त्रज्ञांनी झिओलाईटची निर्मिती करत चाचणी घेतली आहे. यासाठी सीएसआयआरच्या प्रयोगशाळेची मदत घेण्यात आली. सध्या देशात सीएनजीचा वापर वाढला आहे. कार्बन उत्सर्जन शून्यावर आणण्यासाठी स्वच्छ इंधनाच्या पर्यायांना अधिक प्रोत्साहन देण्यात येत आहे. हायड्रोजन इंधनघटावर सध्या सर्वाधिक संशोधन चालू असून, हायड्रोजन संवर्धनात स्वदेशी झिओलाईट एक मैलाचा दगड ठरणार आहे.(लेखक दै. सकाळच्या पुणे आवृत्तीचे विज्ञान वार्ताहर आहेत.)---------------------.Diet : अनेक आजारांचे मूळ हे आहारात; बिघडलेल्या जीवनशैलीवर योग्य आहारच उपाय.सकाळ+ चे सदस्य व्हा ब्रेक घ्या, डोकं चालवा, कोडे सोडवा!Read latest Marathi news, Watch Live Streaming on Esakal and Maharashtra News. Breaking news from India, Pune, Mumbai. Get the Politics, Entertainment, Sports, Lifestyle, Jobs, and Education updates. And Live taja batmya on Esakal Mobile App. Download the Esakal Marathi news Channel app for Android and IOS.

Related Stories