నల్ల బంగారం!

బొగ్గు.. బొగ్గు.. బొగ్గు! ప్రస్తుతం ప్రపంచవ్యాప్తంగా మారుమోగుతున్న ఇంధనం. దీని కొరతతో విద్యుత్‌ వ్యవస్థలు సంక్షోభంలో కూరుకుపోతున్నాయి. తన శక్తి రూపాన్ని ఉష్ణం నుంచి యాంత్రికానికి, అక్కడ్నుంచి విద్యుత్‌కు బదలాయిస్తూ బొగ్గు  ప్రపంచం తలరాతనే మార్చేసింది. కోట్లాది ఏళ్ల కిందట భూమి లోపల పుట్టుకొచ్చి.. ఆది మానవుడి నుంచి ఆధునిక మానవుడి వరకూ జీవన గమనాన్ని శాసిస్తూనే వస్తోంది. అప్పుడెప్పుడో పారిశ్రామిక విప్లవాన్ని కొత్త పుంతలు తొక్కించి.. నేటి విద్యుత్‌ ప్రపంచాన్ని శాసిస్తూ.. భవిష్యత్‌ ఎలక్ట్రానిక్‌ వాహనాల మనుగడ తలరాతనూ నిర్ణయిస్తున్న పురాతన, ఆధునిక, వినూత్న ఇంధనం బొగ్గే. నల్ల బంగారంగా ప్రాముఖ్యం పొందుతున్న దీనికి ఇంత ప్రాధాన్యం ఎందుకు?

శిలాజాల తరగతిలో అత్యంత అధికంగా ఉన్న ఇంధనం బొగ్గే. దీనికి సుదీర్ఘ చరిత్రే ఉంది. గుహల్లో నివసించే ఆదిమ మానవుల దగ్గర్నుంచే బొగ్గు వాడకం మొదలైంది. చూడటానికిది మెరుస్తున్న నల్లరాయిలా కనిపిస్తుంది గానీ లోపల చాలా శక్తే ఇమిడి ఉంటుంది. బొగ్గును మండించినప్పుడు వేడి, కాంతి శక్తి పుట్టుకొస్తాయి. ఇదే ఆదిమ మానవుడిని ఆకర్షించి ఉంటుంది. గుహల్లో వేడి కోసం దీన్ని మండించటం ఆరంభించారు. ఆ తర్వాత వంటకు వాడుకోవటం మొదలెట్టారు. కలప కన్నా బొగ్గు ఎక్కువసేపు మండుతుంది. అంత తరచుగా సేకరించాల్సిన పనీ ఉండదు. అందుకేనేమో బొగ్గు వాడకం వారికి తేలికైన పనిగా మారిపోయింది. అప్పట్నుంచీ మనిషిని బొగ్గు ఆకర్షిస్తూనే ఉంది.

ఆభరణాలుగా మొదలై..

* ఆధునిక మానవ చరిత్రలో తొలిసారిగా క్రీస్తుపూర్వం 4వేల సంవత్సరంలో చైనాలో బొగ్గును వాడినట్టు రుజువులు లభించాయి. అక్కడ నల్ల లిగ్నైట్‌ నుంచి ఆభరణాలు తయారుచేశారు. క్రీస్తుపూర్వం 1000 తొలినాళ్లలో ఫుషున్‌ గని నుంచి తీసిన బొగ్గుతో రాగిని కరిగించేవారు.

* ఐరోపాలో బొగ్గు వాడకానికి సంబంధించిన తొలి ప్రస్తావన గ్రీక్‌ శాస్త్రవేత్త థియోఫ్రేస్టస్‌ రాసిన ఆన్‌ స్టోన్స్‌లో కనిపిస్తుంది.

* 13వ శతాబ్దంలో చైనాలో పర్యటించిన మార్కో పోలో బొగ్గును నల్లటి రాళ్లుగా, మండే కట్టెలుగా అభివర్ణించారు.

* ఇంగ్లండులో రోమన్లు రెండో, మూడో శతాబ్దాల్లోనే బొగ్గును వాడుకున్నట్టు భూవిజ్ఞాన శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు. కర్ర బొగ్గు కన్నా భూమిలోంచి వెలికితీసిన బొగ్గు మరింత ఎక్కువ వేడిగా ఉంటున్నట్టు, తక్కువ పొగను వెలువరిస్తున్నట్టు 1700ల్లో గుర్తించారు.

* ఉత్తర అమెరికాలో హోపీ ఇండియన్స్‌ వంటకు, వేడికే కాదు.. మట్టితో కుండలు తయారుచేయటానికీ బొగ్గును వాడుకున్నారు.

* ఇళ్లను వెచ్చగా ఉంచుకోవటానికి బొగ్గును ఉపయోగించటం 1800ల్లో మొదలైంది. రెండో శతాబ్దం చివరికి ఇంగ్లండ్‌, వేల్స్‌లోని అన్ని భారీ బొగ్గు క్షేత్రాల నుంచి రోమన్లు బొగ్గును వెలికితీయటం ఆరంభించారు. అనంతరం బొగ్గు వాణిజ్య వస్తువుగానూ మారింది.

* జేమ్స్‌ వాట్‌ ఆవిరి యంత్రాన్ని కనుగొనటంతో మనుషులు, జంతువులతో చేసే పనులను యంత్రాలతో చేయటం సాధ్యమైంది. బొగ్గుతో నీటిని వేడి చేసి, దాన్నుంచి పుట్టుకొచ్చే ఆవిరితో వాట్‌ తన యంత్రాలను నడిపించారు.

* 19వ శతాబ్దం తొలి అర్ధభాగంలో పారిశ్రామిక విప్లవం శరవేగంగా విస్తరించింది. ఇందులో బొగ్గు చాలా కీలక పాత్ర పోషించింది. ఆవిరితో నడిచే రైళ్లు, ఓడలు ప్రధాన రవాణా సాధనాలుగా మారిపోయాయి. వీటిల్లో బాయిలర్లకు ఇంధనంగా బొగ్గునే వాడేవారు.

* 19వ శతాబ్దం రెండో అర్ధభాగంలో బొగ్గు వాడకం మరింత విస్తృతమైంది. ఆయుధ ఫ్యాక్టరీలు సైతం దీనికే మొగ్గుచూపాయి.

* 1875 వచ్చేసరికి బొగ్గుతో కోక్‌ను తయారుచేశారు. స్టీలు తయారీకి ఐరన్‌ బ్లాస్ట్‌ ఫర్నేస్‌లలో కర్రబొగ్గుకు బదులు దీన్నే వాడుకోవటం ఆరంభించారు.

* 1880ల్లో బొగ్గును విద్యుత్తు ఉత్పత్తికి వాడుకోవటం మొదలెట్టారు. చివరికిదే  విద్యుత్తు ఉత్పత్తిలో ఇదే ప్రధాన ఇంధనంగా మారింది. ప్రస్తుతం విద్యుత్తు ఉత్పత్తి కోసమే బొగ్గును ఎక్కువగా వాడుకుంటున్నాం.

శుద్ధ ఇంధనేమీ కాదు

బొగ్గు శుద్ధ ఇంధనమేమీ కాదు. ఇందులో సల్ఫర్‌, నైట్రోజన్‌ వంటి మాలిన్యాలు ఉంటాయి. బొగ్గు మండినప్పుడు ఇవి గాలిలోకి విడుదలవుతాయి. గాలిలో తేలుతున్నప్పుడు నీటి ఆవిరితో కలిసి బిందువులుగా మారి సల్ఫ్యూరిక్‌ ఆమ్లం, నైట్రిక్‌ ఆమ్లం రూపంలో భూమి మీద పడతాయి. ‘ఆమ్ల వర్షం’ అంటే ఇదే. స్వల్ప మోతాదులో ఉండే మట్టి, ఇతర ఖనిజాలు బొగ్గుతో పాటు మండవు. ఇవి బూడిద రూపంలో మిగిలిపోతాయి. కొన్ని సూక్ష్మ రేణువులు వాయువుల రూపంలో వెలువడి పొగగా మారతాయి. బొగ్గు మండినప్పుడు దీనిలోని కర్బనం ఆక్సిజన్‌తో కలిసి కార్బన్‌ డయాక్సైడ్‌గా ఏర్పడుతుంది. రంగు, వాసన లేని ఇది భూమి వాతావరణంలో వేడిని పట్టి ఉంచుతుంది. దీంతో భూమి ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతోందని, వాతావరణ మార్పు సంభవిస్తోందని శాస్త్రవేత్తలు విశ్వసిస్తున్నారు. అందుకే దీనిలోని కాలుష్య కారకాలు గాలిలో కలవక ముందే సంగ్రహించటానికి శాస్త్రవేత్తలు ప్రయత్నిస్తున్నారు. బొగ్గును చిన్న ముక్కలుగా చేసి, శుభ్రంగా కడగటం వీటిల్లో ఒక పద్ధతి. విద్యుత్‌ కేంద్రాల నుంచి వెలువడే పొగలోని సల్ఫర్‌ డయాక్సైడ్‌ను స్క్రబర్స్‌ ద్వారా తొలగించటం మరో పద్ధతి. ఇందులో సున్నపురాయిని నీటితో కలిపి పొగ మీద చల్లుతారు. ఇది సల్ఫర్‌ను గ్రహిస్తుంది. ఇప్పుడు సున్నపురాయిని పొడి రూపంలోనూ పొగ మీద చల్లుతున్నారు.

శక్తి సాంద్రత

బొగ్గు శక్తి సాంద్రత సుమారు ప్రతి కిలోకు 24 మెగాజౌల్స్‌ (దాదాపు ప్రతి కిలోకు 6.7 కిలోవాట్‌-అవర్స్‌). నలబై శాతం సామర్థ్యం గల ఒక బొగ్గు విద్యుత్‌ కేంద్రం 325 కిలోల బొగ్గుతో 100 వాట్ల బల్బు ఏడాది పాటు వెలగటానికి అవసరమైన విద్యుత్తును తయారుచేయగలదని అంచనా. ప్రపంచం మొత్తం వినియోగించుకుంటున్న శక్తిలో దాదాపు 28% బొగ్గు నుంచే లభిస్తోంది. ఇందులో ఆసియా దేశాలే సుమారు మూడొంతులను వాడుకుంటున్నాయి.

లోతును బట్టి తవ్వకం

సర్ఫేస్‌ మైనింగ్‌:  బొగ్గు చాలావరకు భూగర్భంలోనే నిక్షిప్తమై ఉంటుంది. కొన్నిచోట్ల భూ ఉపరితలానికి సమీపంలోనే ఉండొచ్చు. దీన్ని పెద్ద యంత్రాలతో తవ్వి వెలికి తీస్తుంటారు. దీన్నే సర్ఫేస్‌ మైనింగ్‌ అంటారు. ముందుగా మట్టి, రాళ్లను తీసేసి తర్వాత బొగ్గును తవ్వుతారు. బొగ్గును తీసుకున్నాక ఆ భాగాన్ని మట్టి, రాళ్లతో తిరిగి నింపుతారు. ఈ నేలను తిరిగి వాడుకుంటారు. దీన్నే రిక్లమేషన్‌ అంటారు.

డీప్‌ మైనింగ్‌: ఒకవేళ బొగ్గు భూమిలో చాలా లోతుల్లో ఉంటే అక్కడి వరకూ సొరంగాలు (మైన్‌ షాఫ్ట్స్‌) తవ్వుతారు. తర్వాత యంత్రాలతో బొగ్గును తవ్వి పైకి తీసుకొస్తారు. కొన్ని సొరంగాలు వెయ్యి అడుగుల లోతు వరకూ ఉంటాయి. దీన్ని డీప్‌ మైనింగ్‌ లేదా అండర్‌గ్రౌండ్‌ మైనింగ్‌ అని పిలుచుకుంటారు. గనుల్లోంచి బొగ్గును చిన్న పెట్టెల్లో లేదా కన్వేయర్‌ బెల్టులో నింపి పైకి తీసుకొస్తారు. పెద్ద బొగ్గు ముద్దలను చిన్న చిన్న ముక్కలుగా చేసి రవాణా చేస్తారు.

పైప్‌లైన్‌ ద్వారానూ

బొగ్గును పైప్‌లైన్‌ ద్వారా కూడా సరఫరా చేస్తారు తెలుసా? చిన్న ముక్కలుగా చేసిన బొగ్గును నూనె లేదా నీటితో కలుపుతారు. ఈ మిశ్రమాన్ని స్లర్రీ అంటారు. దీన్ని పైప్‌లైన్‌ ద్వారా పరిశ్రమలకు చేరవేస్తారు.

గ్యాస్‌ రూపంలోనూ..

అత్యధిక వేడి, నీటి సాయంతో బొగ్గును గ్యాస్‌గానూ మార్చొచ్చు. దీన్నే గ్యాసిఫికేషన్‌ అంటారు. బొగ్గును గ్యాస్‌ రూపంలోకి మార్చినప్పుడు సల్ఫర్‌, నైట్రోజన్‌, కార్బన్‌ డయాక్సైడ్‌ వంటి కాలుష్య కారకాలు దాదాపు పూర్తిగా తొలగిపోతాయి. ఈ గ్యాస్‌ను మండించి, టర్బయిన్లను తిప్పటం ద్వారా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయొచ్చు. బొగ్గు గ్యాస్‌ను విలువైన రసాయనాలుగానూ ఉపయోగించుకోవచ్చు. బొగ్గు వాయువులను ద్రవ ఇంధనాల దగ్గర్నుంచి ప్లాస్టిక్‌ టూత్‌బ్రష్‌లు వరకూ రకరకాలుగా మలచుకునే పద్ధతులను శాస్త్రవేత్తలు ఆవిష్కరించారు.

కర్బనం నుంచి విద్యుత్తు వరకు..

గనుల నుంచి తవ్వి తీసే బొగ్గులో అత్యధిక శాతం విద్యుత్తు తయారీకే వాడుతున్నారు. బొగ్గులోని ఇంధన శక్తి చాలావరకు పురాతన వృక్ష పదార్థం నుంచి తయారైన కార్బన్‌తో వచ్చిందే. బొగ్గును మండించినప్పుడు ఇది విడుదలవుతుంది. బొగ్గు నుంచి విద్యుత్తు తయారుచేయటం వివిధ దశలుగా సాగుతుంది.

* ముందుగా పల్వరైజర్‌ అనే యంత్రం బొగ్గును సన్నటి పొడిగా మారుస్తుంది.

* మరింత సమర్థంగా మండటానికి బొగ్గు పొడిని వేడి గాలితో కలుపుతారు. ఈ మిశ్రమం ఫర్నేస్‌లోకి వెళ్తుంది.

* మండుతున్న బొగ్గు బాయిలర్‌లోని నీటిని వేడి చేస్తుంది. దీంతో ఆవిరి పుట్టుకొస్తుంది.

* బాయిలర్‌ నుంచి వచ్చే ఆవిరి టర్బయిన్‌ బ్లేడ్లు తిరిగేలా చేస్తుంది. ఇలా ఉష్ణ శక్తి యాంత్రిక శక్తిగా మారుతుంది.

* టర్బయిన్‌ బ్లేడ్లు తిరగటం వల్ల జనరేటర్‌ పనిచేయటం ఆరంభిస్తుంది. దీని లోపలి రాగి చుట్టల్లోని అయస్కాంతాలు తిరగటం వల్ల విద్యుత్తు పుడుతుంది. ఇలా యాంత్రిక శక్తి విద్యుత్‌శక్తిగా మారుతుందన్నమాట. ఇది తీగల ద్వారా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌కు చేరుకుంటుంది.

* టర్బయిన్‌ ద్వారా కదిలే ఆవిరిని కండెన్సర్‌ చల్లబరుస్తుంది. ఆవిరి ఘనీభవిస్తున్నకొద్దీ తిరిగి నీరుగా మారుతుంది.

* ఈ నీరు మళ్లీ బాయిలర్‌లోకి చేరుకుంటుంది. తిరిగి నీరు వేడి కావటం, ఆవిరిగా మారటం.. ఇలా చట్రం ఆగకుండా కొనసాగుతూ వస్తుంది.

నిక్షిప్తమైన సూర్యశక్తే!

ప్రస్తుతం మనం వాడుకునే బొగ్గు తయారుకావటానికి కోట్లాది సంవత్సరాలు పట్టింది. దీన్ని మనం స్వల్పకాలంలో తయారుచేయలేం. అందుకే బొగ్గును పునర్వినియోగం చేసుకోలేని ఇంధనంగా భావిస్తుంటాం.

కోట్లాది సంవత్సరాల క్రితం.. డైనోసార్లకు చాలా కాలం ముందే బొగ్గు ఏర్పడింది. అప్పట్లో భూమి మీద పెద్ద పెద్ద చిత్తడి నేలలు పరచుకొని ఉండేవి. ఇవన్నీ భారీ చెట్లు, మొక్కలతో నిండిపోయి ఉండేవి. చెట్లు చనిపోతున్నకొద్దీ అవి చిత్తడి నేలలో మునిగిపోయాయి. క్రమంగా ఇవి మందమైన పొరలుగా ఏర్పడ్డాయి. కాలం గడుస్తున్నకొద్దీ ఈ మందమైన చెట్ల పొరల మీద దుమ్ము, మట్టి, నీరు పోగుపడ్డాయి. వీటి బరువుకు అవన్నీ ఇంకా కిందికి వెళ్లిపోయాయి. అనంతరం వేడి, ఒత్తిడి మూలంగా బొగ్గుగా మారిపోయాయి. బొగ్గు శిలాజ ఇంధనం. ఇది ఒకప్పుటి సజీవ వృక్షాల నుంచే తయారైంది మరి. ఒకరకంగా బొగ్గులోని శక్తిని సూర్యుడి శక్తే అనుకోవచ్చు. ఎందుకంటే చెట్లు సూర్యుడి నుంచే శక్తిని గ్రహిస్తాయి కదా. ఇదే చెట్ల శిలాజాలుగా, అనంతరం బొగ్గుగా రూపాంతరం చెందింది.

బ్యాక్టీరియా, ఫంగస్‌ మారకపోవటంతోనే..

ఒక సిద్ధాంతం ప్రకారం- 36 కోట్ల సంవత్సరాల క్రితం కొన్ని మొక్కలు లిగ్నన్‌ అనే సంక్లిష్ట పాలిమర్‌ను ఉత్పత్తి చేసే సామర్థ్యాన్ని సంతరించుకున్నాయి. దీని మూలంగానే సెల్యులోజ్‌తో కూడిన మొక్కల కాండాలు మరింత గట్టిగా తయారయ్యాయి. ఇలా లిగ్నన్‌ను పుట్టించుకునే సామర్థ్యం మొట్టమొదటి చెట్ల ఆవిర్భావానికి దారితీసింది. అయితే లిగ్నన్‌ను క్షీణింపజేసే శక్తిని బ్యాక్టీరియా, ఫంగస్‌ వెనువెంటనే సంతరించుకోలేకపోయాయి. కాబట్టే కలప పూర్తిగా క్షీణించలేకపోయింది. భూగర్భంలో అవక్షేపంగా నిక్షిప్తమైంది. క్రమంగా బొగ్గుగా మారింది. సుమారు 30 కోట్ల సంవత్సరాల క్రితం పుట్టగొడుగులు, ఇతర ఫంగస్‌లు లిగ్నన్‌ను క్షీణింపజేసే సామర్థ్యాన్ని సంతరించుకున్నాయి. దీని కారణంగానే భూమి చరిత్రలో బొగ్గు ఏర్పడే ప్రధాన యుగం అంతమైంది.