કુદરતી વાયુ (natural gas) : પોપડાના છિદ્રાળુ ખડકોમાંથી મળી આવતો દહનશીલ વાયુ. તે ખનિજ તેલની સાથે ઉપલા થર તરીકે અથવા તેની નજીકના ભંડારમાં મળી આવે છે. ખનિજ તેલથી સ્વતંત્ર વાયુક્ષેત્ર (gas field) પણ હોઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે તે મથાળા (ટોપી) રૂપે (gas cap), જથ્થા રૂપે (mass of gas) અને ઘણી વખત પ્રવાહી પેટ્રોલિયમ અને તેની ઉપરના અછિદ્રાળુ ખડક વચ્ચેની બખોલમાં પુરાયેલ (entrapped) એમ વિવિધ સ્થિતિમાં મળી આવે છે. ભારે દબાણ પ્રવર્તતું હોય ત્યાં તે પ્રવાહી પેટ્રોલિયમમાં દ્રવ રૂપે પણ મળે છે.
કુદરતી વાયુ એક યા બીજા સ્વરૂપે સૈકાઓથી જાણીતો છે. ત્રીજા સૈકામાં ચીનાઓ કુદરતી વાયુને વાંસની નળીઓ મારફત એક સ્થાનથી બીજા સ્થાને લઈ જતા હોવાનો ઉલ્લેખ મળે છે. સત્તરમા સૈકામાં તેનો બળતણ તરીકે ઉપયોગ કરીને, દરિયાના પાણીનું બાષ્પીભવન કરી તેમાંથી મીઠું પકવતા.
કુદરતી વાયુ લગભગ બધા જ ખંડોમાં મળી આવે છે. વિશ્વમાં આશરે 600 હાઇડ્રોકાર્બન સંભવિત અવસાદી (sedimentary) થાળાં (basin) જાણીતાં છે, જેમાંનાં 240નું આંશિક અન્વેષણ થયેલું છે. 200 થાળાંનું અન્વેષણ થયું નથી. 160 થાળાંમાંથી હાઇડ્રોકાર્બન પદાર્થોનું ઉત્પાદન થાય છે. આફ્રિકા, લૅટિન અમેરિકા, એશિયા અને પૅસિફિક વિભાગના દેશોમાં અન્વેષણ વગરનાં ઘણાં વાયુક્ષેત્રો આવેલાં છે. અમેરિકા, રશિયા, નેધરલૅન્ડ, પશ્ચિમ યુરોપ, ઉત્તર યુરોપ વગેરે દેશો કુદરતી વાયુના મુખ્ય ઉત્પાદકો છે. યુ.એસ., રશિયા અને પશ્ચિમ યુરોપના કેટલાક ભાગોમાંના જળસંચયસ્તર (aquifer) પાણીના ખાલી ભંડારોમાં ઉનાળામાં કુદરતી વાયુ ભરવામાં આવે છે, જેનો શિયાળામાં જરૂર પ્રમાણે ઉપયોગ કરી શકાય છે.
1820માં ન્યૂયૉર્ક પ્રાંતમાં એક છીછરો કૂવો ખોદતાં તેમાંથી કુદરતી વાયુ મળ્યો હતો, જેનો રસ્તા પરના દીવા કરવામાં સૌપ્રથમ ઉપયોગ કરવામાં આવેલો. 1883માં પિટ્સબર્ગમાં કુદરતી વાયુ માટે 160 કિમી.ની પાઇપલાઇન નાખી તેનો મોટા પાયે ઉપયોગ કરવામાં આવેલો. યુ.એસ.માં હજારો કિમી.ની આવી પાઇપલાઇન નાખવામાં આવી છે. 1959માં નેધરલૅન્ડમાં કુદરતી વાયુનું દુનિયાનું સૌથી મોટું ક્ષેત્ર મળી આવ્યું હતું. બ્રિટનમાં 1960 સુધી બળતણ અને અન્ય ઉપયોગ માટે કોલ વાયુનો ઉપયોગ થતો હતો. 1977 પછી તેના સ્થાને કુદરતી વાયુનો વપરાશ વધુ ને વધુ થઈ રહ્યો છે.
સામાન્ય રીતે કુદરતી વાયુમાં 88 %થી 95 % મિથેન (CH4), 3 %થી 8 % ઇથેન (C2H6), 0.7 %થી 2 % પ્રોપેન (C3H8), 0.2 %થી 7 % બ્યુટેન (C4H10) અને 0.03 %થી 0.5 % પેન્ટેન (C5H12) હોય છે. આ ઉપરાંત, 0.3 %થી 3 % નાઇટ્રોજન, 0.6 %થી 2.0 % CO2, 0.01 %થી 0.5 % હીલિયમ (He) અને કેટલીક વખત હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ (H2S) પણ હોય છે. કેટલાક કુદરતી વાયુમાં ઑક્ટેન સુધીના હાઇડ્રોકાર્બન અલ્પ પ્રમાણમાં હોય છે. જે કુદરતી વાયુમાં પ્રવાહી પેટ્રોલિયમ ન હોય તેને શુષ્ક (dry) વાયુ કહે છે અને તેમાં મિથેનનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. જેમાં પ્રવાહી પેટ્રોલિયમ હોય તે આર્દ્રવાયુ તરીકે ઓળખાય છે. તેમાં પેન્ટેન્સ અને હેક્ઝેન્સ વગેરે જેવા વધુ કાર્બન ધરાવતા હાઇડ્રોકાર્બનનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડયુક્ત કુદરતી વાયુ ખાટા વાયુ (sour gas) તરીકે અને અલ્પ પ્રમાણવાળો હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વાયુ મીઠા વાયુ (sweet gas) તરીકે ઓળખાય છે. વધુ કાર્બન પરમાણુ ધરાવતા હાઇડ્રોકાર્બનના નિષ્કર્ષણ દ્વારા દૂર કર્યા પછીના કુદરતી વાયુને અવશિષ્ટ વાયુ (residual gas) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
કુદરતી વાયુ શુદ્ધ રૂપમાં વાસવિહીન અને રંગવિહીન હોય છે. જે તે થાળામાંના કુદરતી વાયુના ભંડારનો જથ્થો નક્કી કરવા માટે કદમાપક (volumetric) પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરાય છે. આ માટે ક્ષેત્રના ખડકોની છિદ્રાળુતા, પારગમ્યતા (permeability) તથા ભૂતકાળમાં ઉત્પાદન કરતા ભંડારના વાયુના દબાણનો ઘટાડો વગેરે ઘટકોનો ઉપયોગ કરાય છે. કુદરતી વાયુ માટેની યોજના સતત ચાલતી જ હોય છે. આ કારણે નવાં નવાં ક્ષેત્રોનો ઉમેરો થતો જાય છે. છેલ્લા અંદાજ અનુસાર વિશ્વમાં કુદરતી વાયુનો પ્રાપ્ય જથ્થો 270 × 1012 ઘનમીટર જેટલો ગણાય છે. આમાંનો લગભગ 33 % જ હજુ શોધાયો છે તેમાંથી કુદરતી વાયુ બળતણ તરીકે વધુ ચોખ્ખો અને વધુ પ્રમાણમાં મળી શકે તેમ હોઈ ખનિજ તેલના મુકાબલે તેનું મહત્વ વધતું જાય છે. આથી તેલ અને કુદરતી વાયુના અન્વેષણનું હવે પુનર્મૂલ્યાંકન જરૂરી બન્યું છે. વિકાસશીલ દેશોના ઔદ્યોગિક વિકાસમાં તે ઇંધન તરીકે નવું સાધન બની શકે તેમ છે.
1999 મુજબ ભારતનો કુદરતી વાયુનો ખાતરીબદ્ધ કુલ અનામત જથ્થો 650 અબજ ઘનમીટર જેટલો હોવાનું અંદાજાયું છે; 1999નું કુદરતી વાયુનું કુલ ઉત્પાદન 25 અબજ ઘનમીટર થયેલું.
ભારતમાં ગુજરાત અને આસામનાં કુદરતી વાયુનાં ક્ષેત્રો મહત્ત્વનાં ગણાય છે. આ ઉપરાંત રાજસ્થાન તેમજ કૃષ્ણા-ગોદાવરીના મુખપ્રદેશમાં પણ કુદરતી વાયુનો જથ્થો સંગ્રહાયેલો છે. ગુજરાતમાં ખંભાત, અંકલેશ્વર, મહેસાણા અને ગાંધીનગરનાં વાયુક્ષેત્રો પણ ઉત્પાદન કરે છે. આ ઉપરાંત ભરૂચ પાસે આવેલું નવું શોધાયેલું ગાંધારનું વાયુક્ષેત્ર ગુજરાત તથા ભારતનું સૌથી મોટું વાયુક્ષેત્ર ગણાય છે – અહીંથી પાઇપલાઇન મારફતે પંજાબ સુધી કુદરતી વાયુ પૂરો પાડવાની યોજના સાકાર થઈ છે.
તાજેતરમાં ધોળકા ખાતે પણ કુદરતી વાયુનો જથ્થો શોધી કાઢવામાં આવ્યો છે. 2005માં ગુજરાત ગૅસ-ઑથૉરિટી દ્વારા દક્ષિણ ભારતમાં કૃષ્ણા-ગોદાવરી નદીથાળામાં, યેનમ-કાકીનાડાના સમુદ્રકાંઠાથી આશરે 6 કિમી. અંદરના ભાગમાં, આશરે બે લાખ કરોડ રૂપિયા(50 મિલિયન અમેરિકી ડૉલર)ની કિંમતનો અંદાજે 20 ટ્રિલિયન ઘનફૂટ જેટલો કુદરતી વાયુનો જથ્થો શોધી કાઢવામાં આવ્યો છે. જેનું ઉત્પાદન થતાં ગુજરાતને આર્થિક લાભ થશે. પેટ્રોલિયમ ઊર્જાક્ષેત્રે ગુજરાતે આ ખોજ કરીને અપ્રતિમ સિદ્ધિ હાંસલ કરી છે. એ સંદર્ભમાં ગુજરાત દેશનું ‘પેટ્રોકૅપિટલ’ બન્યું છે.
કુદરતી વાયુ બળતણ (વિદ્યુત પેદા કરવા) ઉપરાંત કાર્બન બ્લૅક, સલ્ફર (તેમાં રહેલ હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડમાંથી), એમોનિયા, યુરિયા, નાઇટ્રિક ઍસિડ, પ્રવાહી પેટ્રોલિયમ વાયુ (LPG) અને કેટલાંક રસાયણો બનાવવામાં મોટા પ્રમાણમાં વપરાય છે. કુદરતી વાયુમાં મહદંશે તો મિથેન જ હોય છે. જો ઇથેન પણ સાથે હોય તો તે મિથેનની ઉષ્માશક્તિમાં વૃદ્ધિ કરે છે. તેમાં બ્યુટેન, પેન્ટેન અને હેક્ઝેન જેવા અન્ય હાઇડ્રોકાર્બન તેમજ CO2 પણ હોઈ શકે છે. CO2 ક્યારેય મુખ્ય ઘટક તરીકે તો નથી જ હોતો, ભાગ્યે જ હોય છે. ક્વચિત્, ક્યાંક હીલિયમ પણ સાથે હોય ખરો.
ઘરવપરાશમાં તેનો મુખ્ય ઉપયોગ ઇંધન તરીકે થાય છે. વ્યાપારી ધોરણે મળે તો ઉદ્યોગોમાં પણ ઊર્જા-ઉત્પાદન માટે તે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ ઉપરાંત બળતા કુદરતી વાયુમાંથી ‘કાર્બન બ્લૅક’ બનાવવામાં પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે, જે ટાયર, છાપકામની સ્યાહી અને વર્ણકો (paints) બનાવવાના કામમાં આવે છે. શારકામમાં અને શુદ્ધીકરણમાં પણ તે ઇંધન તરીકે વપરાય છે. કુદરતી વાયુનું ખનિજ તેલમાં મર્યાદિત પ્રમાણમાં રૂપાંતર કરી શકાય છે. તેલકૂવાઓમાંથી તેલ બહાર કાઢવા માટે પુનર્દબાણ સર્જવા (repressuring) માટે પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે. અનુકૂળતા મુજબ તેને ઉપભોક્તા-સ્થાને નલિકાઓ દ્વારા પહોંચાડી શકાય છે. દુનિયામાં ઉત્પન્ન થતા કુદરતી વાયુના અર્ધા જથ્થાને કેટલીક પ્રવિધિઓમાંથી પસાર કરીને કુદરતી ગૅસોલીનની ઊપજ મેળવવામાં આવે છે. પ્રત્યેક 2.83 ઘ.મી. વાયુમાંથી 1 ગૅલન ગૅસોલીન મેળવી શકાય છે.
જ. જ. ત્રિવેદી
પ્રવીણસાગર સત્યપંથી
ગિરીશભાઈ પંડ્યા