Meenesh singh: భారత్‌లో అమలుకు సిద్ధం

 వ్యర్థ జలాల నుంచి అమ్మోనియా ఉత్పత్తికి తోడ్పాటు

 ‘ఈనాడు’ ముఖాముఖిలో  మీనేశ్‌ సింగ్‌

మీనేశ్‌ సింగ్‌

వ్యర్థ జలాల్లోని నైట్రేట్‌ నుంచి అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేసే తమ పరిజ్ఞానాన్ని భారత్‌లో అమలు చేసేందుకు సిద్ధమని శాస్త్రవేత్త మీనేశ్‌ సింగ్‌ పేర్కొన్నారు. దీనివల్ల ఎప్పుడు కావాలంటే అప్పుడు ఎరువులను తయారుచేయడానికి వీలవుతుందని చెప్పారు. యూనివర్సిటీ ఆఫ్‌ ఇల్లినోయీలో అసిస్టెంట్‌ ప్రొఫెసర్‌గా పనిచేస్తున్న భారత సంతతి పరిశోధకుడు మీనేశ్‌.. తన నేతృత్వంలోని బృందం అభివృద్ధి చేసిన నూతన  పరిజ్ఞానంపై ‘ఈనాడు’తో ప్రత్యేకంగా ముచ్చటించారు.

ఒకే బాణంతో మూడు పిట్టలను కొట్టినట్లున్నారు. (వ్యర్థ జలాల సమస్య, సౌరశక్తి సమర్థ వినియోగం, అమ్మోనియా ఉత్పత్తి). ఈ ప్రయోగంతో ముడిపడిన సాంకేతికత, దాని నేపథ్యం వివరించండి.

నైట్రోజన్‌, నీరు సాయంతో అమ్మోనియాను తయారుచేసేందుకు ప్రపంచవ్యాప్తంగా  శాస్త్రవేత్తలు ప్రయత్నిస్తున్నారు. గతంలో మేం 20 శాతం ఉత్పాదకతను సాధించగలిగినా.. భారీ స్థాయిలో ఉత్పత్తికి అది అనువైంది కాదు. నైట్రోజన్‌లోని ట్రిపుల్‌ బాండ్‌ చాలా బలమైంది కావడం, దాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడానికి భారీగా శక్తి అవసరం కావడమే ఇందుకు కారణం. ప్రకృతి సిద్ధంగా తయారయ్యే అమ్మోనియా, కర్మాగారాల్లో ఉత్పత్తయ్యే ఎరువులు.. నైట్రిఫికేషన్‌ అనే ప్రక్రియ ద్వారా నైట్రేట్లు, నైట్రైట్లుగా మారిపోతుంటాయి. అవి సాధారణ, వ్యవసాయ వ్యర్థ జలాల్లో కలుస్తున్నాయి. నైట్రేట్‌లోని పరమాణువుల మధ్య బలమైన బంధం ఉండదు. అందువల్ల దాన్ని అమ్మోనియాగా మార్చడం చాలా సులువు. మా విధానంలో సూర్యకాంతి, నీరు ద్వారా నైట్రేట్‌ను అమ్మోనియాగా మారుస్తున్నాం. తద్వారా హైడ్రోజన్‌నూ నిల్వ చేయగలుగుతున్నాం. అమ్మోనియా అణువులో మూడు హైడ్రోజన్‌ పరమాణువులు ఉంటాయి. అమ్మోనియాను ‘అమ్మోనియా ఫ్యూయెల్‌ సెల్‌’లోకి పంపి, విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఇందులో నైట్రోజన్‌, నీరు ఉప ఉత్పత్తులుగా వెలువడతాయి. ఈ లెక్కన చూస్తే మేం ఒకే బాణంతో నాలుగు పిట్టలను కొట్టినట్లే. (వ్యర్థ జలాల వినియోగం, సౌరశక్తి సమర్థ వినియోగం, ఎరువుల ఉత్పత్తి, హైడ్రోజన్‌ నిల్వ)

భారత్‌లో వ్యర్థ జలాలూ పెద్ద సమస్యే. దీనివల్ల ఆరోగ్యపరంగా ఇబ్బందులు ఎదురవుతున్నాయి. దీన్ని అధిగమించడానికి మీ సాంకేతికత ఎలా సాయపడుతుంది?

నైట్రేట్‌తో భూగర్భజలాలు కలుషితం కావడం భారత్‌లో పెద్ద సమస్యే. తాగునీటిలో నైట్రేట్‌ పరిమాణం ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల క్యాన్సర్‌, థైరాయిడ్‌ వ్యాధి, నెలలు నిండకుండానే కాన్పులు జరగడం, శిశువులు తక్కువ బరువుతో పుట్టడం వంటి సమస్యలు తలెత్తుతాయి. వ్యర్థ జలాల్లోని నైట్రేట్‌ను అమ్మోనియాగా మార్చడానికి మా టెక్నాలజీ ఉపయోగపడుతుంది. అయితే ఇక్కడ నైట్రేట్‌ను ఒడిసిపట్టడమే ప్రధాన సవాల్‌. ఎలక్ట్రోడయాలసిస్‌ ప్రక్రియ సమర్థతపై ఇది ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియ ద్వారా అధిక ఉత్పాదకత సాధించే అంశంలో ఇంకా అనేక సవాళ్లు ఉన్నాయి.

భారత్‌ వ్యవసాయాధార దేశం. ఇక్కడ అమ్మోనియాకు భారీ డిమాండ్‌ ఉంది. ఏటా భారీగా అమ్మోనియాను దిగుమతి చేసుకుంటున్నాం. మీ సాంకేతికతతో ఇక్కడి సమస్యలు ఎలా పరిష్కారమవుతాయి?

పునరుత్పాదక పద్ధతిలో అమ్మోనియా ఉత్పత్తికి సంబంధించి ప్రస్తుతమున్న విధానాల కన్నా ఇది ఆర్థికంగా చాలా మెరుగైంది. మరింత పర్యావరణహితమైంది. ఆచరణయోగ్యంగానూ ఉంటుంది. భారత్‌లో దాదాపు 600 మురుగునీటి శుద్ధి కర్మాగారాలు ఉన్నాయి. వాటిలోని నైట్రేట్ల ద్వారా ఏటా దాదాపు 240 టన్నుల అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. భారత్‌ దిగుమతి చేసుకుంటున్న అమ్మోనియాలో అధిక భాగాన్ని బొగ్గు మైనింగ్‌కు అవసరమైన పేలుడు పదార్థాల తయారీకి వాడుతున్నట్లున్నారు. మా సాంకేతికతతో ఎరువులకు అవసరమైన అమ్మోనియా ఉత్పత్తికి అదనపు మార్గం ఏర్పడుతుంది. దీనికితోడు గాల్లోని నత్రజనిని ఆక్సిడైజ్‌ చేసి, నైట్రేట్‌ను తయారుచేస్తే.. భారత్‌లో ఏటా 20 లక్షల టన్నుల అమ్మోనియాను పర్యావరణ అనుకూల పద్ధతిలో ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

మీ సాంకేతికత ఆధారంగా పూర్తిస్థాయి వ్యవస్థల అభివృద్ధికి నగర పాలక సంస్థలు, వ్యర్థజలాల శుద్ధి కేంద్రాలు, పరిశ్రమలతో భాగస్వామ్యాలు ఏర్పర్చుకుంటున్నట్లు చెప్పారు. భారత్‌లోని ఏమైనా నగరాలు మిమ్మల్ని సంప్రదించాయా?

భారత్‌లో ఈ సాంకేతికతను అమలు చేయాలని గట్టిగా భావిస్తున్నాం. అయితే మాది విద్యా సంస్థ కావడం వల్ల టెక్నాలజీల అమలుకు పారిశ్రామిక భాగస్వాములపై ఆధారపడుతుంటాం. దీనిపై భారత్‌ నుంచి ఇంకా ఎవరూ మమ్మల్ని సంప్రదించలేదు. ఇప్పుడు మీడియాలో కథనాల వల్ల స్పందన రావొచ్చని భావిస్తున్నాం.

వ్యర్థ జలాల నుంచి అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేసే కర్మాగారాన్ని పొలాల్లో ఏర్పాటు చేసుకోవచ్చా? తద్వారా అక్కడికక్కడే వినియోగానికి వీలవుతుంది కదా?

కచ్చితంగా! వ్యవసాయ క్షేత్రాల్లోని నైట్రేట్‌ ద్వారా వికేంద్రీకృత, మాడ్యులర్‌ పద్ధతిలో అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఈ సాంకేతికతను ఉపయోగించొచ్చు. తద్వారా రైతులు తమ పొలాలకు దీర్ఘకాలం పాటు పోషకాలను అందించొచ్చు.

వ్యర్థ జలాల నుంచి అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేసే వ్యవస్థ (ఊహా చిత్రం)

తాజా సాంకేతికతను పూర్తిస్థాయిలో ఒడిసిపట్టాలంటే పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని చాటాలి. ఈ సాంకేతికతను ఏ స్థాయి వరకూ పెంచొచ్చు?

మా ప్రయత్నాన్ని ఇక్కడితో ఆపబోం. భారీ ప్రొటోటైప్‌ను సిద్ధం చేస్తాం. అందులో మరింత పెద్ద పరిమాణంలో ఈ ప్రయోగాన్ని నిర్వహిస్తాం. ఇందుకోసం ‘వరల్డ్‌వైడ్‌ లిక్విడ్‌ సన్‌షైన్‌ ఎల్‌ఎల్‌సీ’తోపాటు మిన్నెసోటా రాష్ట్రంలోని లి సియుర్‌ నగరంలో ఉన్న ఒక నీటి శుద్ధి కర్మాగారంతో కలిసి పనిచేస్తున్నాం. తద్వారా వ్యర్థ జలాల నుంచి నిరంతరంగా నైట్రేట్‌ను ఒడిసిపట్టి, రోజుకు కిలో చొప్పున అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేయాలనుకుంటున్నాం. మరిన్ని శుద్ధి కర్మాగారాల నుంచి వ్యర్థ జలాలను సేకరించి, రోజుకు 100 కిలోల వరకూ ఉత్పత్తిని సాధించొచ్చు. 2024 ప్రారంభం నాటికి మిన్నెసోటాలో ప్రయోగాత్మకంగా దీన్ని అమలు చేయాలనుకుంటున్నాం.

ఈ సాంకేతికతతో ఎప్పుడు కావాలంటే అప్పుడు ఎరువులను ఉత్పత్తి చేయవచ్చని మీరు చెప్పారు. దీన్ని సాధించే మార్గాలేంటి?

ఇందుకోసం ఎలక్ట్రో డయాలసిస్‌ యూనిట్‌ అవసరం. ఇందులో వ్యవసాయ, సాధారణ వ్యర్థ జలాల్లోని నైట్రేట్‌ను కాన్సంట్రేట్‌ చేసి, దాన్ని మా సాంకేతికతతో అమ్మోనియాగా మార్చాలి. నైట్రేట్‌, కార్బన్‌ డైఆక్సైడ్‌లను నిర్దిష్ట ఉత్ప్రేరకంతో కలపడం ద్వారా కూడా యూరియాను తయారుచేయవచ్చు. దీనిపైనా పరిశోధనలు చేపట్టాం.

గాల్లోని నత్రజనిని నైట్రేట్‌గా మార్చే పరిజ్ఞానమేదైనా మీరు అభివృద్ధి చేస్తున్నారా?

ఔను! తదుపరి ఈ పరిజ్ఞానంపైనే దృష్టి పెట్టబోతున్నాం. అందులో రియాక్టర్‌లోకి గాలిని చొప్పిస్తాం. గాల్లోని నైట్రోజన్‌.. ఆక్సీకరణం చెంది తొలుత నైట్రేట్‌గా, ఆ తర్వాత అమ్మోనియాగా మారుతుంది. ఈ సాంకేతికతలో గాలి, నీరును మాత్రమే ఉపయోగిస్తాం.  

ఈ సాంకేతికత ద్వారా శక్తి వినియోగం ఎక్కువగా ఉన్నట్లుంది?

సంప్రదాయ ‘హేబర్‌ బాష్‌ విధానం’లో కిలో అమ్మోనియా ఉత్పత్తికి దాదాపు 30 మెగాజోల్స్‌ మేర శక్తి వినియోగమవుతుంది. అయితే ప్రస్తుతం ఈ ప్రక్రియ వల్ల ఏటా దాదాపు 450 మెట్రిక్‌ టన్నుల కార్బన్‌ డైఆక్సైడ్‌ ఉత్పత్తవుతోంది. ఇది భూతాపాన్ని పెంచుతుంది. మా సాంకేతికతలో శక్తి వినియోగం.. కిలోకు 75 మెగా జోల్స్‌ మేర ఉంటుంది. ఇక్కడ శక్తి వినియోగం ఎక్కువే అయినా.. అది సౌర ఆధారితం. హానికర వాయువులు వెలువడవు.

ఇంకా ఏమేం పరిశోధనలు చేస్తున్నారు?

రసాయనాల ఉత్పత్తి ప్రక్రియలను విద్యుత్‌ రసాయన టెక్నాలజీ సాయంతో కర్బనరహితం చేయాలనుకుంటున్నాం. పారిశ్రామిక రసాయనాల్లో.. కార్బన్‌ డైఆక్సైడ్‌ను అత్యధికంగా వెలువరించే వాటిలో.. అమ్మోనియా, ఇథలీన్‌, మిథనాల్‌ల ఉత్పత్తి ప్రక్రియలు మొదటి మూడు స్థానాల్లో ఉన్నాయి. విద్యుత్‌ రసాయన చర్యల ద్వారా అమ్మోనియా ఉత్పత్తి, కార్బన్‌ డైఆక్సైడ్‌ను ఒడిసిపట్టి ఇథలీన్‌గా మార్చే ప్రక్రియలకు అవసరమైన టెక్నాలజీని అభివృద్ధి చేస్తున్నాం. ఇదే తరహా చర్యలతో మీథేన్‌ను మిథనాల్‌గా మార్చడంపైనా దృష్టిపెట్టాం. కార్బన్‌ డైఆక్సైడ్‌ను ఒడిసిపట్టి.. మిథనాల్‌, గ్రాఫీన్‌, ఎసిటిక్‌ ఆమ్లం, యూరియా వంటి ప్రయోజనకర ఉత్పత్తులను తయారుచేసేందుకు ప్రయత్నిస్తున్నాం. నైట్రోజన్‌ను అమ్మోనియా, అమైడ్లు, నైట్రైల్స్‌గా మార్చేందుకు కసరత్తు చేస్తున్నాం

పారిశ్రామిక వ్యర్థాలు, పొలాల నుంచి వచ్చే వ్యర్థ జలాల సమస్యను పరిష్కరించడం, ప్రకృతిలో నత్రజని సైకిల్‌ను సమతౌల్యం చేయడం మా సాంకేతికతతో సాధ్యమవుతుంది. నైట్రేట్‌ సమస్య ఎక్కువగా ఉన్న గ్రామీణ ప్రాంతాలకు ఇది అనువైంది.

- ఈనాడు ప్రత్యేక విభాగం