हाइड्रोजन अर्थात् ऊर्जाको नयाँ अवतार

निरपेक्ष रूपमा प्राकृतिक ग्यास नै एक मात्र विकल्प हो भन्ने गल्ती गर्नुको सट्टा इलेक्ट्रोलाइसिसबाटै मल उत्पादन गर्नुपर्छ

जीवनको प्रमुख आधार रहेको पानी, हाइड्रोजनका दुईवटा र अक्सिजनको एउटा परमाणु मिलेर बनेको हुन्छ भन्ने विद्यालय तहमै बुझेको विषय हो । पानीको विद्युतीय विच्छेद अर्थात् ‘इलेक्ट्रोलाइसिस’ गरेर हाइड्रोजन र अक्सिजन निकाल्न सकिन्छ । हाइड्रोजन प्रकृतिमा उपलब्ध सबैभन्दा हलुको ग्यास हो । यो प्रज्ज्वलनशील ग्यास हो र अक्सिजनको साथ पायो भने यो बल्छ । दाउरा वा पेट्रोल बाल्दा धुवाँ निस्केजस्तो यो बलेपछि पानी निस्किन्छ । हाइड्रोजनले अक्सिजनको साथ पाएर बल्छ, ऊर्जा दिन्छ र बलिसक्दा पानी निस्कन्छ । यसरी बल्दा पानी मात्र निस्किने हुँदा स्वच्छ ऊर्जाका रूपमा यसको विशिष्ट सम्भावना छ । तर, हालसम्मको मुख्य चुनौती आर्थिक रूपमा सम्भाव्य हुने किसिमले पानीको इलेक्ट्रोलाइसिस कसरी गर्ने भन्ने हो । किनभने परम्परागत रूपमा इलेक्ट्रोलाइसिस गरेर हाइड्रोजन निकाल्दा अत्यधिक मात्रामा बिजुली चाहिन्छ र इलेक्ट्रोड पनि महँगो छ । त्यसैले हाल निकालिने हाइड्रोजनको प्रमुख हिस्सा (९०५ भन्दा बढी) पानीको इलेक्ट्रोलाइसिस नभएर जीवाश्म स्रोतको प्रयोगद्वारा हो । यहीँनेर एउटा यक्ष प्रश्न छ– स्वच्छ ऊर्जा भनेर प्रयोग गर्ने, तर उही पेट्रोलियमजस्तै गरेर बाल्ने हो भने स्वच्छ भन्नुको के अर्थ ? पंक्तिकारले सन् २००६ मा जापानमा हाइड्रोजन कारमा परीक्षण यात्रा गर्ने अवसर पाएको थियो । त्यतिवेला टोकियोमा २९ वटा हाइड्रोजन फ्युलिङ केन्द्र स्थापना भइसकेका थिए, तर दुःखको कुरा हाइड्रोजन भने पेट्रोलियमबाट बन्थ्यो । उनीहरू भन्थे– हाइड्रोजन ऊर्जाको नयाँ अवतार हो । पेट्रोलियमको प्रयोग त क्षणिक हो । एक दिन व्यावसायिक रूपमा पानीबाट हाडड्रोजन निकाल्ने प्रविधिको विकास हुनेछ। 

पेट्रोलियम तथा कोइलालगायत अनविकरणीय ऊर्जाको प्रयोगले वातावरण प्रदूषित र ग्लोबल वार्मिङ भएकोजस्ता विषयले नवीकरणीय र स्वच्छ ऊर्जाको विकास गर्नैपर्छ भन्ने एकखालको सभ्य दबाब यतिवेला व्याप्त छ । यही दबाबले गर्दा पछिल्लो समयमा वायु र सौर्य ऊर्जाले गणितीय हिसाबले फड्को मारिरहेका छन् । अबको दुई दशकमा सौर्य ऊर्जा सबैभन्दा सस्तो ऊर्जाको स्रोत हुन सक्ने आकलनसमेत छ । तर, यसरी ऊर्जा विकास गर्दै गर्दा एउटा ठूलो चुनौती आइपरेको छ– ऊर्जाको सञ्चय । हावा चल्दा बिजुली निस्किन्छ, घाम लाग्दा बिजुली निस्किन्छ, पानीको बहाव बढेको वेला बिजुली उत्पादन बढ्छ, तर त्यसलाई आर्थिक हिसाबले सम्भाव्य हुने गरी कसरी सञ्चय गर्ने ? लिथियम ब्याट्री, जलाशयजस्ता केही उपाय प्रयोगमा छन्, तर ठूलो परिमाणको ऊर्जा सञ्चय गर्न यी उपाय आर्थिक रूपमा कठिन छन् । यो चुनौतीको सम्बोधन गर्न हाइड्रोजनको प्रयोग हुने ‘फ्युलसेल’ हुन सक्छ कि भन्ने ठूलो आशा छ । 

हाइड्रोजन र अक्सिजन प्रयोग हुने फ्युलसेलको आविष्कार ८८ वर्षअघि भएको हो । नासाले स्याटेलाइट र रकेटमा सन् १९६० को दशकदेखि यस्तो फ्युलसेल प्रयोग गरिरहेको छ । त्यति नै ऊर्जाका लागि पेट्रोलियमभन्दा करिब एकतिहाइ तौल पर्याप्त हुने हुँदा हलुका इन्धनको रूपमा हाइड्रोजन उपयोगी हुन्छ । हाल विभिन्न देशमा हाइड्रोजन फ्युलसेलमा आधारित बस र कार प्रयोगमा आइसकेका छन् । सन् २००८ मा बोइङ कम्पनीले फ्युलसेलमा आधारित हवाईजहाजको परीक्षण गरिसकेको छ भने चीनमा सन् २०१५ मा फ्युलसेलमा आधारित विश्वको पहिलो रेलको परीक्षण गरिसकिएको छ । जर्मनीमा सन् २०१६ देखि फ्युलसेलमा आधारित रेलसेवा सुरु भई सन् २०१८ देखि व्यावसायिक रूपमा सञ्चालनमा आएको छ । हालै बेलायतमा पनि यस्तो रेलको परीक्षण सञ्चालन गरिएको छ । जीवाश्म स्रोतलाई समग्र यातायात प्रणालीबाटै विस्थापन गर्ने गरी फ्युलसेलको प्रयोग भने सम्भवतः पानीजहाजमा पहिलोपटक प्रयोग गर्न सकिने अनुमान गरिएको छ । अन्य ब्याट्रीभन्दा फ्युलसेल यो मानेमा पनि फरक छ कि बन्द भाँडोमा सीमित रसायन रहने ब्याट्रीको सट्टा यो इन्जिनजस्तै निरन्तर हाइड्रोजनको आपूर्तिमा निर्भर रहन्छ । त्यसैले फ्युलसेलको विकास र विस्तारका लागि हाइड्रोजनको सुपथ उत्पादन र उपलब्धता अपरिहार्य छ भने दिगोपना र वातावरणीय हिसाबले त्यस्तो उत्पादन स्वच्छ स्रोतबाट हुनु वाञ्छनीय हुन्छ ।

परम्परागत रूपमा इलेक्ट्रोलाइसिस गर्दा प्लेटिनियम र इरिडियमजस्ता महँगा र दुर्लभ धातुलाई इलेक्ट्रोडको रूपमा प्रयोग गर्नुपर्ने र इरिडियम खिइएर नोक्सान हुनाले हाइड्रोजन निकाल्ने प्रविधि चुनौतीपूर्ण र महँगो प्रविधि थियो । सस्तोमा इलेक्ट्रोलाइसिस गर्ने प्रविधिको खोजी र विकासमा विश्वविख्यात विश्वविद्यालयको तीव्र प्रतिस्पर्धा र होडबाजी चलिरहेकाले हाल थुप्रै किसिमका प्रविधि अनुसन्धान र विकास भइरहेका छन् । क्षारीय र प्रोटोन साटफेर झिल्ली (पि.इ.एम.)गरी दुई प्रविधिहरू हाल व्यावसायिक हिसाबले उपलब्ध हुन थालेका छन् । अमेरिकाको आर्केन्सास विश्वविद्यालयको अनुसन्धान समूहले निकल र फलामको समिश्रणयुक्त अति सूक्ष्म पदार्थको प्रयोगद्वारा सस्तो र प्रभावकारी रूपमा इलेक्ट्रोलाइसिस गर्न सकिने तथ्य फेला पारेको छ । प्रशस्त वायु र सौर्य ऊर्जाको सम्भावना बोकेको देश अस्ट्रेलियाले यो क्षेत्रको नेतृत्व लिने गरी अनुसन्धानलाई तीव्रता दिएको छ । अस्ट्रेलियन नेसनल विश्वविद्यालयमा उत्साहप्रद अनुसन्धान गरिएका छन् । मोनास विश्वविद्यालयले सस्ता धातुको प्रयोगद्वारा इलेक्ट्रोलाइसिस सम्भव हुने खोज गरेको छ । त्यसैगरी इलेक्ट्रोलाइसिसलाई सस्तो र प्रभावकारी बनाउन विभिन्न किसिमका उत्प्रेरकको पनि व्यापक अनुसन्धान र विकास भइरहेको छ । वैज्ञानिक होडबाजी यस्तो छ कि पानीबाट हाइड्रोजनको सहज र सुपथ उत्पादन गर्ने प्रविधिको विकास गर्ने वैज्ञानिकले निकट भविष्यमा नोबेल पुरस्कार प्राप्त गर्ने अनुमान गरिँदै छ । 

हाइड्रोजन ऊर्जाको नयाँ अवतार हो र एक दिन व्यावसायिक रूपमा पानीबाट हाडड्रोजन निकाल्ने प्रविधिको विकास हुनेछ भन्ने आशा करिब दुई दशकमा साकार हुँदै छ । अबको दुई दशकभित्रै ऊर्जा क्षेत्रको हालको साम्राज्यमा व्यापक फेरबदल हुने अनुमान गर्न सकिन्छ ।

अध्ययन अनुसन्धानको चरण पार गरेर कतिपय प्रविधिले व्यावसायिक उत्पादन थालिसकेका छन् । जर्मनीको सिमन्स कम्पनीले पिइएम प्रविधिमार्फत् हाइड्रोजन र एमोनियाको उत्पादन गर्ने प्रविधिको व्यापार गर्छ भने जर्मनीकै टुसन क्रुप समूह क्षारीय प्रविधिको प्रयोगमार्फत परम्परागतभन्दा धेरै सस्तो तरिकाले हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने एक अग्रणी कम्पनी हो । अन्य केही कम्पनी पनि औद्योगिक उत्पादन प्रविधिको व्यापार गर्ने होडमा छन् । यसरी व्यापक मात्रामा उत्पादन गरिने हाइड्रोजनलाई भण्डारण र ढुवानीका हिसाबले सुरक्षित र सस्तो बनाउन सामान्यतया हाइड्रोजनलाई नाइट्रोजनसँग मिसाएर एमोनिया बनाउने प्रचलन छ । एमोनियालाई चाहिने वेला सजिलै हाइड्रोजनमा बदल्न सकिने र यसो गर्दा पानी र नाइट्रोजन मात्र उत्सर्जन हुने हुँदा वातावरणीय हिसाबले हरित ऊर्जा नै रहने हुन्छ । यसरी हाल विश्वबजारमा ‘ग्रिन हाइड्रोजन’ र ‘ग्रिन एमोनिया’ भन्ने शब्द प्रचलनमा छन् । एमोनियालाई ऊर्जाको सञ्चय, खर्च र आदानप्रदान गर्ने सबैभन्दा उपयोगी ‘ऊर्जा मुद्रा’ भन्ने मतहरू पाइन्छन् । आजभन्दा ५० वर्षअघि अस्तित्वमै नरहेको पिइएम प्रविधि तथा क्षारीय प्रविधिको तीव्र विकासद्वारा हिजो जीवाश्म स्रोतबाट उत्पादन गर्नुभन्दा धेरै महँगो हुने गरेको इलेक्ट्रोलाइसिस प्रविधिबाट उत्पादित हाइड्रोजन र एमोनिया अब फेरि जमाना बदलिएर बिजुलीबाट नै सस्तो र दिगो हुने अवस्था सिर्जना हुँदै छ । 

हालै मात्र साउदी अरबले ‘भविष्यको सहर’ उपमा दिएको नियोम सहरमा सन् २०२५ सम्म तयार हुने गरी विश्वको सबैभन्दा ठूलो नवीकरणीय हाइड्रोजनको स्रोत बनाउने परियोजना सुरु गरेको छ, पाँच अर्ब डलरको लगानीमा । नियोममा सौर्य र वायु ऊर्जाको राम्रो स्रोत भएको हुँदा चार हजार मेगावाटको विद्युतीय प्लान्ट राख्ने र त्यसैबाट हाइड्रोजन निकाली विश्वबजारलाई बेच्ने योजना छ । जीवाश्म इन्धन बेच्दै आएको देशले ऊर्जामा नयाँ प्रविधि भित्र्याएर भविष्यको ऊर्जामा पनि नेतृत्वदायी भूमिका कायम राख्ने सोच राखेको छ । उता, भविष्यको नवीकरणीय ऊर्जाको नेतृत्व गर्ने आकांक्षा बोकेको अस्ट्रेलियामा हालै मात्र दुई महत्वाकांक्षी परियोजना अघि सारिएको छ । पहिलो, विश्वबजारमा हाइड्रोजनको माग सन् २०३० मा ८० लाख टन प्रतिवर्ष पुग्ने र सन् २०४० मै साढे तीन करोड टन प्रतिवर्ष पुग्ने अनुमानमा पश्चिम अस्ट्रेलियाको मर्चिसनमा पाँच हजार मेगावाटको सौर्य र वायु ऊर्जाको प्लान्ट निर्माण गरी सिमन्सको प्रविधिमा आधारित हाइड्रोजन उत्पादन गरेर मुख्यतः कोरिया, जापानजस्ता एसियाली मुलुकलाई बेच्ने । र, दोस्रो, पश्चिम अस्ट्रेलियामै १५ हजार मेगावाटको सौर्य र वायु ऊर्जा प्लान्ट स्थापना गरी १२ हजार मेगावाटबाट हाइड्रोजन उत्पादन गरेर बेच्ने । सन् २०२७ मा हाइड्रोजन निर्यात सुरु गरिसक्ने लक्ष्य यो परियोजनाबाट राखिएको छ । यसरी हेर्दा हाइड्रोजन ऊर्जाको नयाँ अवतार हो र एक दिन व्यावसायिक रूपमा पानीबाट हाडड्रोजन निकाल्ने प्रविधिको विकास हुनेछ भन्ने आशा करिब दुई दशकमा साकार हुँदै छ । अबको दुई दशकभित्रै ऊर्जाक्षेत्रको हालको साम्राज्यमा व्यापक फेरबदल हुने अनुमान गर्न सकिन्छ ।

नेपालमा आजको भोलि नै चामत्कारिक परिवर्तन नआउने भए पनि ऊर्जाको चर्चा, अध्ययन र विकास गर्दा विश्वको यो बदलिँदो परिदृश्यलाई ख्याल गर्नु बुद्धिमता हुनेछ । ऊर्जाको खपत र स्वच्छ ऊर्जाको उपभोग बढाउने दीर्घकालीन सोचमा यो प्रविधिलाई समावेश गर्न उपयुक्त हुने वेला आइसकेको छ । साथै, रासायनिक मलको हाहाकार हुने नियति भोग्दै आएका हामीलाई यसले एउटा नयाँ उत्साह थपेको छ । रासायनिक मल (युरिया) बनाउने भनेकै पहिले हाइड्रोजन बनाउने अनि हावामा यथेष्ट पाइने नाइट्रोजन संकलन गर्ने, ती दुई मिसाएर एमोनिया बनाउने र एमोनियामा कार्बनडाइअक्साइड मिसाएर युरिया बनाउने हो । एमोनिया बनाउने विधि महँगो र जटिल छ भने त्यसपछिको खुड्किलो तुलनात्मक रूपमा सस्तो हो । 

सन् १९८४ मा जाइकाले एक रासायनिक मल कारखानाको सम्भाव्यता अध्ययन गरेको थियो । कुलेखानी दोस्रो (३२ मेगावाट) जलविद्युत् आयोजना बनिरहेको, मस्र्याङ्दी (६९ मेगावाट) बन्न लागेको र सप्तगण्डकी आयोजना (२२५ मेगावाट) बन्ने अनुमानमा उक्त अध्ययनले प्रचुर बिजुली उपलब्ध हुने हुँदा हेटौंडामा इलेक्ट्रोलाइसिस प्लान्ट राख्ने र हेटौंडा सिमेन्ट कारखानाबाट निस्किने ग्लोबल वार्मिङ गराउने ग्यास कार्बनडाइअक्साइड उपयोग गरी मल बनाउने परिकल्पना थियो । सोचेजसरी सप्तगण्डकी आयोजना बनेन र बिजुलीबाट मल कारखाना खोल्ने अठोटको कमी भयो, परिकल्पना त्यसै तुहियो । सन् २०१५ मा लगानी बोर्डले एक अध्ययन गरायो, जसमा ग्यासबाट बन्ने प्लान्टलाई करिब ७५ अर्ब र बिजुलीबाट बनेमा १५० अर्ब लाग्ने अनुमान गरियो । तर, प्राकृतिक ग्यास नेपालमा उपलब्ध नभएकाले परियोजना विकास गर्नु खासै आकर्षक नदेखिएको भन्ने बुझाइमा परियोजना थाती राखिएको छ । राष्ट्रिय महत्वका यक्ष प्रश्नमा विदेशी परामर्शदाताद्वारा गरिने कोरा प्राविधिक अध्ययनको निक्र्याेललाई नै अन्तिम ठान्नु ठूलो भूल हुन जान्छ । 

इलेक्ट्रोलाइसिसमा भएको पछिल्लो विकासक्रमलाई मनन गर्दा नेपालमा अब सिमन्स र टुसनक्रुपजस्ता कम्पनीको प्रविधि भित्र्याउने, नेपाल विद्युत् प्राधिकरणसमेत लगानीकर्ता रहने गरी ऊर्जा खपत बढाउने, दिगो विकास हासिल गर्ने र मल नपाएर आत्महत्या गर्न विवश किसानवर्गको मुहारमा थोरै भए पनि हाँसो छर्ने गरी रासायनिक मलको कारखाना स्थापना गर्नेबारे ठोस पहल गर्न ढिलो गर्नु हुँदैन । बिजुली सञ्चय गर्ने उपायका रूपमा एमोनिया प्लान्ट विकास गर्ने विश्व परिवेशले अब मलका लागि बिजुली मात्र होइन, बिजुलीका लागि मल पनि चाहिने अवस्था सिर्जना गर्दै छ, खासगरी हामीले ५–१० हजार मेगावाट बिजुली उत्पादनका योजना बनाउँदाखेरि । त्यसैले निरपेक्ष रूपमा प्राकृतिक ग्यास नै एक मात्र विकल्प हो भन्ने गल्ती गर्नुको सट्टा देशको विशिष्ट अवस्थासापेक्ष हुने गरी इलेक्ट्रोलाइसिसबाटै मल उत्पादन गर्ने राष्ट्रिय उद्देश्य हुनुपर्छ । बरु विकल्पको रूपमा, एमोनिया विश्वमा सबैभन्दा धेरै उत्पादन र ढुवानी हुने औद्योगिक वस्तुमध्ये एक भएको, यसको व्यापक मात्रामा अन्तरदेशीय व्यापार हुने गरेको र उत्पादन लागत घटिरहेको सन्दर्भमा र प्रति ६ टन एमोनियालाई सिमेन्ट प्लान्टबाट निस्किने ८ टन कार्बनडाइअक्साइडमा मिलाएर १० टन युरिया उत्पादन गर्न सकिने सन्दर्भमा ठूला लगानीकर्ताले एमोनिया आयात गर्ने र युरिया बनाउने प्लान्ट स्थापना गर्नु आकर्षक हुन सक्ने सम्भावनासमेत छ । 

एमोनियाको ढुवानी प्राकृतिक ग्यासको ढुवानीभन्दा सस्तो र सहज हुने हुँदा तथा एमोनियाका बहुआयामिक उपयोगिता भएको हुँदा प्राकृतिक ग्यासको पाइपलाइन विस्तार गर्नुको सट्टा एमोनियाको पाइपलाइन बनाउनु बढी उपयोगी हुन सक्ने सम्भावना देखापरेको छ । त्यस्तै, भैरहवा–लुम्बिनी करिडोरमा करोडौँ खर्च गरी बनाइएका सिमेन्ट उद्योगलाई प्रदूषणका कारण सार्नुपर्ने मुद्दा चलिरहेको वेला कतै तिनको कार्बनडाइअक्साइड खपत गर्ने गरी युरिया प्लान्ट स्थापना गर्ने व्यावहारिक समाधान पो निकाल्न सकिन्छ कि ? यी सम्भावनाउपर विस्तृत अध्ययन र बहस गर्दै विकासको लय समात्नु आजको आवश्यकता हो । 
(लेखक प्रदेश नं. ५ का योजना आयोग सदस्य हुन्)