ઇંધનો (Fuels)

રાસાયણિક કે ન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયાથી ઉષ્મા-ઊર્જા (heat energy) પેદા કરવા વપરાતાં દ્રવ્યો. જે દ્રવ્યો મધ્યમ તાપમાને પ્રજ્વલિત થાય, ઠીક ઠીક ઝડપથી બળે અને વાજબી કિંમતે મળી શકતાં હોય તેમને સામાન્ય રીતે ઇંધનો ગણવામાં આવે છે. નાભિકીય (nuclear, ન્યૂક્લીયર) ઇંધનોમાં દહન (combustion) જેવી કોઈ પ્રક્રિયા થતી ન હોઈ તેમને વિશિષ્ટ વર્ગમાં ગણવામાં આવે છે. તેથી ઉપરની વ્યાખ્યા તેમને લાગુ પડતી નથી.

નાભિકીયને બાદ કરતાં ઇંધનોને તેમની અવસ્થા પ્રમાણે વાયુ, પ્રવાહી અને ઘન એમ ત્રણ વિભાગોમાં વહેંચી શકાય. ઇંધનને બાળવાની, વપરાશનું પ્રમાણ માપવાની, તેના દહનના નિયમનની સરળતા તથા તે ધુમાડો પેદા કરે છે કે નહિ, વગેરે બાબતો લક્ષમાં લેતાં વાયુને પહેલું, પ્રવાહીને બીજું અને ઘનને ત્રીજું સ્થાન આપવામાં આવે છે.

ઇંધનોની ઉત્પત્તિ : ઇંધનોને બે વિભાગોમાં વહેંચી શકાય :

(1) પ્રકાશ-સંશ્લેષણ (photosynthesis) ઉપર આધારિત અને (2) પરમાણુકેન્દ્ર-આધારિત.

પ્રકાશ-સંશ્લેષણમાં વનસ્પતિ સૂર્યઊર્જાને કામે લગાડીને કાર્બન-ડાયૉક્સાઇડ અને પાણીમાંથી કાર્બોહાઇડ્રેટનું સંશ્લેષણ કરતી પ્રક્રિયાશૃંખલાને ચલાવે છે. કાષ્ઠ, પરાળ, રાડાં, શેરડીના કૂચા, મકાઈનાં ડૂંડાં વગેરે જેવી કાર્બોહાઇડ્રેટયુક્ત વિવિધ કૃષિઉપપેદાશો દુનિયાભરમાં ઇંધન તરીકે વપરાય છે. પ્રાણીઓ વનસ્પતિ ઉપર નભે છે અને તેમના છાણને બાળીને કે તેની ઉપર જીવરાસાયણિક પ્રક્રિયાથી મળતા મિથેન(ગોબર ગૅસ)ને બાળીને ઊર્જા મેળવી શકાય છે. આ સ્રોત પુન:પ્રાપ્ય (renewable) ગણાય.

પ્રકાશ-સંશ્લેષણથી પેદા થયેલ વનસ્પતિદ્રવ્યનું કળણભૂમિ(bogs)માં ફૂગ તથા અવાતજીવી (anaerobic) સૂક્ષ્મ જીવાણુઓ વડે થતા કાર્બનીકરણને પરિણામે પીટરૂપ ઇંધનમાં રૂપાંતર થાય છે. વનસ્પતિમાં તંતુમય માળખા રૂપે રહેલ સેલ્યુલોઝ પાંસુક(humus)માં રૂપાંતરિત થાય છે. આયર્લૅન્ડ, રશિયા અને જર્મનીમાં મોટા પ્રમાણમાં પીટ મળે છે. વિશ્વનું 95 % પીટ રશિયામાં જમીનમાંથી ખોદી કાઢવામાં આવે છે. પીટને સૂકવીને બળતણ તરીકે અથવા જમીનને ખેતીલાયક બનાવવા વપરાય છે. ભારતમાં પીટ જમ્મુ, નીલગિરિ પર્વતો (તામિલનાડુ) તથા ગંગાના ત્રિકોણપ્રદેશમાં મળી આવે છે.

જીવાવશેષરૂપ (fossil) ઇંધન : પીટ જેવા દ્રવ્ય ઉપર કાંપ અને રેતીના થરો જમા થાય છે અને દબાણ તથા ગરમીની અસર તળે પાણી અને બાષ્પીય પદાર્થો દૂર થાય છે. અવશેષરૂપ પદાર્થમાં ઑક્સિજનનું પ્રમાણ ઘટે છે અને કાર્બનનું પ્રમાણ વધે છે. હાઇડ્રોજન, ઑક્સિજન સાથે જોડાવાને બદલે કાર્બન સાથે જોડાય છે અને હાઇડ્રોકાર્બન પદાર્થોનું નિર્માણ થાય છે. યુગો પર્યંત ચાલતી આ પ્રક્રિયાને અંતે (આશરે 35 કરોડ વર્ષ) વાદળી જેવા છિદ્રાળુ અને રેસામય પીટનું કઠણ અને બરડ એવા ખનિજ કોલસામાં રૂપાંતર થાય છે. કુદરતમાં આ ક્રિયા ભિન્ન ભિન્ન સોપાને અટકી જતાં લિગ્નાઇટ, બિટુમિનસ અને એન્થ્રેસાઇટ એમ વિવિધ પ્રકારના કોલસાનું નિર્માણ થાય છે. પીટથી એન્થ્રેસાઇટ તરફ જતાં કાર્બનનું પ્રમાણ વધે છે.

દરિયાઈ પ્લવક (plankton) સૃષ્ટિ-તળિયે જામતા નિક્ષેપોમાં દટાઈ જાય છે. તેના ઉપર અગાઉ જણાવ્યા પ્રમાણે દબાણ, ગરમી અને સૂક્ષ્મ જીવાણુઓની અસર થતાં હાઇડ્રોકાર્બન પદાર્થો (વાયુ કે પ્રવાહીરૂપ) પેદા થાય છે. આના ઉપર કઠણ, અછિદ્રાળુ છત્રકશૈલ(cap rock)નું નિર્માણ થતાં ઉત્પન્ન થયેલ તેલ/વાયુ બહાર નહીં નીકળી જતાં એક જ સ્થાને એકઠાં થાય છે. આવા જથ્થાઓ કોલસાની સરખામણીમાં નાના, અલગ અલગ (isolated) અને ઓછી સંખ્યામાં મળે છે. આ ઇંધનોનું નિર્માણ વનસ્પતિ/પ્રાણીસૃષ્ટિના અવશેષોમાંથી થતું હોઈ તેમનો જથ્થો અખૂટ ન ગણાય. આથી આ સ્રોતોને પુન:અપ્રાપ્ય (non-renewable) ગણવામાં આવે છે.

નાભિકીય ઇંધનો પૃથ્વીના નિર્માણમાંથી મળતા વારસારૂપ છે. 2 અબજ વર્ષો ઉપરનાં અતિક્રિયાશીલ વિકિરણધર્મી (radioactive) અને વિખંડનીય (fissionable) દ્રવ્યોના મિશ્રણના અવશેષરૂપ આ ઇંધનો છે. ભારે તત્વોના નાભિક(nucleus)ની લગભગ અસ્થિરતાને કારણે આ તત્વો વિખંડનપ્રક્રિયાથી ઊર્જા મેળવવા માટે ઇંધન તરીકે કામ આવે છે. યુરેનિયમ ઑક્સાઇડ તરીકે જાણીતી ખનિજ-પેદાશોમાં પિચબ્લેન્ડ, ઑટોનાઇટ વગેરે બિહારમાં સિંગભૂમના તાંબાના પટ્ટા સાથે વિશેષ પ્રમાણમાં મળે છે. આ ઉપરાંત બિહારના મદુગુડા વિસ્તારમાં આ ખનિજ જળકૃત ખડકો સાથે હોવાનું નોંધાયું છે. બિહારના પેગ્મેટાઇટ ખડકપટ્ટામાં યુરેનિયમ તથા બેરિલ મળે છે. વળી, કેરળના સમુદ્રતટના રેતાળ પ્રદેશમાં ઇલ્મેનાઇટ, ઝિર્કોન, ગાર્નેટ, મેગ્નેટાઇટ વગેરે સાથે થોરિયમ વિપુલ પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ છે. તામિલનાડુ અને આંધ્રપ્રદેશમાં પણ થોરિયમ મળી આવે છે. આ સ્રોત પણ પુન:અપ્રાપ્ય ગણાય.

ઇંધનોની વપરાશનો ઢાંચો (pattern) : અગ્નિની શોધ થયાને સદીઓ વીતી ગઈ. તેની સાથેસાથે અગ્નિ માટેનાં ઇંધનોની માંગ વધતી ગઈ છે. સત્તરમી સદી સુધી અગ્નિનો વપરાશ રાંધવા, પદાર્થને ગરમ કરવા તેમજ ધાતુગાળણ તથા ભઠ્ઠીઓ પેટાવવા માટે જ થતો હતો. આ માટે મુખ્ય ઇંધન કાષ્ઠ તથા તેમાંથી બનાવેલ કાષ્ઠકોલસો જ હતાં. ઔદ્યોગિક ક્રાંતિને લીધે નવાં ઔદ્યોગિક સામ્રાજ્યો સ્થપાતાં કાષ્ઠકોલસાને બદલે ખનિજકોલસો તથા તેમાંથી બનાવેલ કોક વપરાશમાં આવ્યાં. વરાળયંત્રની શોધ થતાં ઇંધનના પુરવઠા બાબતમાં કટોકટી સર્જાઈ હતી. વધુ કોલસો મેળવવા ખાણોમાં ઊંડા ઊતરવાની જરૂર પડી. ઊંડી ખાણોમાં ભરાતાં પાણીને દૂર કરવા વરાળથી ચાલતા કાર્યક્ષમ પંપો જરૂરી બન્યા. વળી કોલસાનું પરિવહન પણ રેલમાર્ગના વિકાસ વગર શક્ય ન હતું. આમ વરાળયંત્રોનો વપરાશ વધ્યો, તેની સાથે કોલસાનો વપરાશ પણ ઘણો વધી ગયો. અઢારમી સદીમાં બ્રિટનમાં અને પછીનાં થોડાં જ વર્ષોમાં સમગ્ર યુરોપમાં ખનિજકોલસો અગત્યના ઇંધન તરીકે પ્રસ્થાપિત થયો. આ અરસામાં ઘરવપરાશ અને કારખાના માટે ગૅસ અને વીજળી જેવી સુઘડ અને સરળ વ્યવસ્થા પણ અસ્તિત્વમાં આવી. શારકામ કરીને પૃથ્વીના પેટાળમાંથી વ્યાપારી ધોરણે ખનિજતેલ મેળવવાનું ઓગણીસમી સદીમાં શક્ય બન્યું. કોલસા તથા વરાળ આધારિત ઔદ્યોગિક વિકાસની મર્યાદા આવી ગઈ હતી તે સમયે જ ખનિજતેલ વપરાશમાં આવ્યું. અમેરિકા પાસે તેલનો સારો પુરવઠો પ્રાપ્ય હોઈ ત્યાંના ઔદ્યોગિક વિકાસમાં તેલનું પાયારૂપ સ્થાન છે. યુરોપના ઔદ્યોગિક વિકાસના પાયામાં ખનિજકોલસો રહેલો છે. 1876માં આંતરદહન એન્જિનની અને 1892માં ડીઝલ એન્જિનની શોધ થતાં અને પરિવહનના મુખ્ય સાધન તરીકે મોટરગાડીનો સ્વીકાર થતાં પ્રવાહી ઇંધનો એટલે કે ખનિજતેલનો વપરાશ એકદમ વધી ગયો. મોટરગાડીમાં ઉપયોગી પેટ્રોલ(ગૅસોલિન, મોટર-સ્પિરિટ)ને વધુ પ્રમાણમાં અને ઊંચી ગુણવત્તાવાળું બનાવવાના પ્રયાસમાં પેટ્રોલિયમની વિભંજન (cracking) પ્રક્રિયાને પેટ્રોલ-શુદ્ધીકરણ ઉદ્યોગમાં દાખલ કરવામાં આવી. આ પ્રવિધિના પરિણામે અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન મોટા પ્રમાણમાં મળવા લાગ્યા અને તેમાંથી વિવિધ રસાયણો, પ્લાસ્ટિક, સંશ્લેષિત રબર, મનુષ્યસર્જિત રેસાઓ, ખાતરો, કીટનાશકો વગેરે બનાવી શકાયાં. આને કારણે ખનિજતેલ ઇંધન ઉપરાંત રસાયણઉદ્યોગ માટે પણ જરૂરી બન્યું. બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી વિશ્વના ઔદ્યોગિક વિકાસનો આધાર ખનિજતેલ બન્યું હતું. 1970ના અરસામાં ‘ઑર્ગેનિઝેશન ઑવ્ પેટ્રોલિયમ એક્સપૉર્ટિંગ કંટ્રીઝ’ (OPEC) અસ્તિત્વમાં આવતાં ખનિજતેલના ભાવમાં મોટો વધારો થતાં ઇંધન-ઊર્જાક્ષેત્રે તથા રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં કટોકટી સર્જાઈ. આમાંથી રસ્તો કાઢવા ફ્રાંસે ન્યૂક્લિયર ઊર્જાના ઝડપી વિકાસ ઉપર, જ્યારે બીજા દેશોએ કોલસા-આધારિત ઉદ્યોગો વિકસાવવા અને કોલસા અથવા શેલ(shale)માંથી પ્રવાહી અને વાયુરૂપ ઇંધનો વિકસાવવા ઉપર ભાર મૂક્યો છે.

1850ના અરસામાં મનુષ્ય/પ્રાણીઓના સ્નાયુબળરૂપી ઊર્જાનો ફાળો વિશ્વમાં ઉપયોગમાં લેવાયેલ ઊર્જાના 95 % જેટલો હતો જ્યારે કોલસા, તેલ, વાયુ વગેરેનો ફાળો ફક્ત 5 % હતો. છેલ્લા આંકડા મુજબ કોલસા, તેલ, વાયુ અને ન્યૂક્લિયર ઊર્જાનો ફાળો 94 %, જલઊર્જા 1 % અને સ્નાયુબળરૂપી ઊર્જાનો ફાળો ફક્ત 5 % છે. સંસ્કૃતિની શરૂઆતથી અત્યારસુધીમાં કોલસા, તેલ અને વાયુનો જે જથ્થો વપરાયો છે, તેનો 10 % જથ્થો 1,900 સુધીમાં, જ્યારે 90 ટકા જથ્થો વીસમી સદીમાં વપરાયો છે. અમેરિકાની વસ્તી વિશ્વની કુલ વસ્તીના 5 ટકા જેટલી જ છે, પણ તે એકલું જ વિશ્વની કુલ ઊર્જાપેદાશનો ત્રીજો ભાગ વાપરે છે. વર્ષ દરમિયાન દરેક અમેરિકન 8 ટન કોલસાની ઊર્જા વાપરે છે. આમ મનુષ્ય જેમ જેમ વિકાસ કરતો જાય છે તેમ તેમ ઊર્જાની અને તેથી ઇંધનોની તેની ભૂખ વધતી જાય છે. વિવિધ પ્રકારનાં ઇંધનોના અનામત જથ્થા તેમજ તેમના ઉત્પાદનની વિગતો કોષ્ટક-1માં આપી છે.

કોષ્ટક–1 : ઇંધનો વિશ્વ/ભારત

નામ	અનામત જથ્થો	વાર્ષિક ઉત્પાદન
કુદરતી વાયુ	97,749 અબજ ઘ.મી. 64,800 કરોડ ઘ.મી. (ભારત)	1,770 અબજ ઘ.મી. 2,740 કરોડ ઘ.મી. (ભારત)
ખનિજતેલ	70,760 કરોડ બેરલ 39,750 (મધ્ય પૂર્વ) 66 કરોડ ટન (ભારત)	5.734 કરોડ બેરલ રોજના 3.30 કરોડ ટન (ભારત) (વપરાશ 6.11 કરોડ ટન)
કોલસો	9,770 અબજ ટન 211.59 અબજ ટન (ભારત)	31.01 અબજ ટન 20.81 કરોડ ટન (ભારત) 160 લાખ ટન (ભારત)
લિગ્નાઇટ	2,936 કરોડ ટન (ભારત)

ભારતનું કોલસાના ઉત્પાદનમાં 5મું, લિગ્નાઇટમાં 10મું, કુદરતી વાયુમાં 22મું અને ખનિજતેલમાં 16મું સ્થાન વિશ્વમાં આવે છે.

આ પરિસ્થિતિમાં વિકાસશીલ દેશો ખરેખર મુશ્કેલીમાં મુકાઈ ગયા છે. વસ્તીવધારા અને ઔદ્યોગિક વિકાસને કારણે જંગલોનો નાશ થઈ રહ્યો છે અને તેલ-વાયુના ઊંચા ભાવને કારણે તેમના માટે વિકાસ પણ મોંઘો બને છે. તેમની આર્થિક મદદ વિકસિત દેશોમાંથી જ આવતી હોઈ અને વિકસિત દેશોને પણ મોંઘું તેલ આયાત કરવું પડતું હોઈ તેઓ આર્થિક મદદમાં પણ ઓછી રકમ ફાજલ પાડી શકે છે. વળી તેલ-વાયુ અને પછી કોલસો ખૂટી જવાનાં હોઈ વિકસિત દેશોએ વૈકલ્પિક ઊર્જાના સ્રોતોના ઉપયોગ અંગે ઘનિષ્ઠ સંશોધન હાથ ધરેલું છે. કૃષિપેદાશો અને તેમાંથી ઉપપેદાશ તરીકે મેળવી શકાતા પદાર્થો ઇથેનોલ-મિથેનોલ, મિથેન (ગોબરગૅસ), સૂર્યઊર્જા, પવનઊર્જા, ભરતીઊર્જા તથા પૃથ્વીના પેટાળમાંની ઉષ્માઊર્જા ભવિષ્યમાં જરૂરી ઊર્જાના સ્રોતો તરીકે વાપરી શકાય તે માટેનું સંશોધન ચાલી રહ્યું છે.

ઇંધનોની ઉષ્માશક્તિ (heat content) : કાષ્ઠ અને જીવાવશેષ-ઇંધનોમાં કાર્બન, હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન મુખ્ય ઘટકતત્વો છે. કાર્બન અને હાઇડ્રોજન હવાના ઑક્સિજન સાથે સંયોજાતાં કાર્બન-ડાયૉક્સાઇડ અને પાણી બને છે તથા ઉષ્માના રૂપમાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે.

આ રાસાયણિક પ્રક્રિયા દહન (combustion) તરીકે ઓળખાય છે. વિવિધ પ્રકારનાં ઇંધનોની ગરમી પેદા કરવાની શક્તિ – કૅલરીફિક મૂલ્ય-કૅલરીમીટરથી માપવામાં આવે છે. આ સાધનમાં નમૂનાનું જાણીતું (known) વજન વિદ્યુત મારફત ઑક્સિજનમાં બાળીને ઉત્પન્ન થતી ગરમીને પાણીમાં શોષતાં પાણીના તાપમાનમાં થતા વધારા ઉપરથી આ મૂલ્ય ગણી કાઢવામાં આવે છે. ઇંધનોની સરખામણી માટે આ મૂલ્ય ઘણું અગત્યનું છે. આ મૂલ્ય બ્રિટિશ થર્મલ યુનિટ (BTU), કૅલરી, અર્ગ, જૂલ વગેરે વિવિધ એકમોમાં દર્શાવવામાં આવે છે. 1 બીટીયુ એટલે 1 પાઉન્ડ પાણીના તાપમાનને 58.5^o ફે.થી 59.5^o ફે. (14.7^o સે.થી 15.3^o સે.) વધારવા માટે જરૂરી ગરમી. એક કૅલરી એટલે 1 ગ્રામ પાણીના તાપમાનને 1^o સે વધારવા માટે જરૂરી ગરમી.

1 કૅલરી = 4.1868 જૂલ, 1 બીટીયુ 1055.05 જૂલ

ઇંધનોનું ઇંધનમૂલ્ય નક્કી કરવા માટે બે પ્રકારનું પૃથક્કરણ ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે : (1) ઘટકવર્ગ (proximate) પૃથક્કરણ : આ પ્રકારના પૃથક્કરણમાં ભેજ, બાષ્પશીલ દ્રવ્ય, સ્થિર (fixed) કાર્બન અને દહનના અંતે મળતી રાખનું પ્રમાણ શોધી કાઢવામાં આવે છે. આ માટે વિશિષ્ટ પદ્ધતિ ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઉદ્યોગ માટે અને ખાસ કરીને કોલસા જેવા ઘન ઇંધનો માટે આ પ્રકારનું પૃથક્કરણ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

(2) તત્વાત્મક (ultimate) પૃથક્કરણ : આ પ્રકારમાં ઇંધન દ્રવ્યમાંનાં કાર્બન, હાઇડ્રોજન, સલ્ફર, નાઇટ્રોજન વગેરેનાં પ્રમાણની ટકાવારી શોધી કાઢવામાં આવે છે.

કોષ્ટક 2માં કેટલાંક ઇંધનોનું તુલનાત્મક તત્વાત્મક પૃથક્કરણ દર્શાવ્યું છે.

કોષ્ટક–2 : કેટલાંક ઇંધનોનું (શુષ્ક પાયા પર) નમૂનારૂપ પૃથક્કરણ

ઇંધન	રાખ	C	H	O	N	S
લાકડું (પાઇન)	0.4	50.3	6.2	43.1	0.04	0.0 %
પીટ	6.0	23.1	9.6	59.6	1.3	0.4 %
લિગ્નાઇટ	6.0	42.4	6.7	43.3	0.7	0.7 %
ઍન્થ્રેસાઇટ	7.0	86.7	2.2	2.9	0.8	0.5 %
ફ્યુએલ તેલ	0.05	86.5	11.0	1.0	0.3	0.9 %
કુદરતી વાયુ (મિથેન)	–	75.0	25.0	–	–	–

કેટલાંક ઇંધનોનું કૅલરીફિક મૂલ્ય જૂલમાં કોષ્ટક 3માં આપ્યું છે.

કોષ્ટક–3

ઇંધન	ઉષ્મામૂલ્ય જૂલમાં
કોલસો (1 ટન)	3.05 × 1010
કોલસો (લાકડાનો) (1 ટન)	2.89 × 1010
કાષ્ઠ (લાકડાનું)	1.32 × 1010
ખનિજતેલ	4.3 × 1010
ઇથેનોલ (1 બેરલ)	3.57 × 109
મિથેનોલ (બૅરલ)	2.86 × 109
કેરોસીન (1 બૅરલ)	5.95 × 109
ગૅસોલિન (1 લિ.)	3.47 × 107
કુદરતી વાયુ (1 ઘ.મી.)	4.03 × 107
યુરેનિયમ-235 (1 ટન)	8 × 1016

કોલસામાંના સ્થિર કાર્બન અને તેમના કૅલરીફિક મૂલ્ય ઉપરથી તેમની કક્ષા નક્કી કરાય છે. એન્થ્રેસાઇટ, બિટુમિનસ, ઉપબિટુમિનસ અને લિગ્નાઇટ ઊતરતી કક્ષાના ક્રમે આવે. હલકા કોલસામાં વધુ પાણી, વધુ બાષ્પીય પદાર્થ અને ઓછો કાર્બન હોય છે. આથી તેનું કૅલરીફિક મૂલ્ય નીચું હોય છે. સારા કોલસામાં ભેજ અને બાષ્પશીલ દ્રવ્યનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે જ્યારે કાર્બનનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. પૃથક્કરણના આંકડામાં કોલસાનાં સ્થાન, સંસ્તર (seam) તથા ફલક પ્રમાણે ફેરફાર થાય છે. આથી કોલસાના મોટા જથ્થાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે એકથી વધુ નમૂનાનું પૃથક્કરણ કરીને સરેરાશ આંકડા મેળવાય છે. પૃથક્કરણ ઉપરાંત કોલસાનું મૃદુલન, તાપમાન, તેને બાળતાં મોટા ગાંગડા બને છે કે નહિ, હવામાં રાખતાં કોલસો ભૂકારૂપ બની જાય છે કે નહિ, તે કોક આપી શકે તેમ છે કે નહિ વગેરે બાબતો પણ ધ્યાનમાં રાખવામાં આવે છે. પ્રવાહી ઇંધનોની બાબતમાં તેમની શ્યાનતા (viscosity), ઘનતા અને પ્રજ્વલન (flash point) તાપમાન જેવા ભૌતિક ગુણોની ચકાસણી કરાય છે. વાયુરૂપ ઇંધનોની બાબતમાં તેમનાં ઘટક દ્રવ્યોની ચકાસણી કરાય છે. ભારતીય કોલસાનું પૃથક્કરણ કોષ્ટક 4માં આપેલું છે.

ઘન ઇંધનો : કાષ્ઠ, પીટ, કોલસો, કોક વગેરે ઘન ઇંધનો ગણાય છે.

કાષ્ઠ : લાકડું અને કૃષિપેદાશોનો નકામો કચરો રાડાં, પરાળ, શેરડીના કૂચા, મકાઈનાં ડૂંડાં વગેરે કાર્બોહાઇડ્રેટ પદાર્થો ઇંધન તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. લાકડું ઘરવપરાશનાં બળતણ તરીકે ભારત અને બીજા વિકાસશીલ અને અવિકસિત દેશો માટે ઘણું અગત્યનું છે. બળતણ માટે ભારતની લાકડાની જરૂરિયાત 13.3 કરોડ ટન ગણાય છે જ્યારે ખરેખર વપરાયેલો જથ્થો 4.9 કરોડ ટન છે. આની સામે નોંધાયેલ પુરવઠો ફક્ત 1.5 કરોડ ટન છે. બળતણની અછતને કારણે 7.3 કરોડ ટન જેટલું ઢોરનું છાણ (છાણા રૂપે) બળતણ તરીકે વપરાય છે. કાર્બોહાઇડ્રેટયુક્ત વિવિધ પ્રકારનાં ઇંધનોનું કૅલરીફિક મૂલ્ય (સૂકા દ્રવ્યના સંદર્ભમાં) નીચે પ્રમાણે છે :

લાકડું 6,700થી 12,360, પરાળ 5,000-6,000, ચામડાં કમાવતાં વપરાઈ ગયેલ છાલ 2,500-3,000, શેરડીના કૂચા 8,000-9,000 બીટીયુ (દર રતલે).

પીટ : પીટને સૂકવીને બળતણ તરીકે ઘરવપરાશ કે વિદ્યુતમથકોમાં વાપરી શકાય છે. સૂકવેલ પીટમાં 7 % – 19 % પાણી, 4 % – 30 % રાખ, 1.9 % – 2.2 % સલ્ફર હોય છે, અને તેનું કૅલરીફિક મૂલ્ય 6,000-9,000 બીટીયુ/રતલ હોય છે.

કોષ્ટક 4

કોલસો : ખનિજ કોલસો અને તેમાંથી બનાવાતો કોક ઘન ઇંધનોમાં સૌથી વધુ અગત્યના છે. કોલસો ભારતમાં ઉત્પન્ન થતી ખનિજ પેદાશોમાં મહત્વનું સ્થાન ધરાવે છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી કોલસાનું સૌથી વધુ ઉત્પાદન બિહાર, પ. બંગાળ અને ઓરિસાનાં કોલસા-ક્ષેત્રોમાંથી થતું રહ્યું છે. તે પછીના ક્રમમાં મધ્યપ્રદેશ, મહારાષ્ટ્ર અને આંધ્રપ્રદેશ આવે છે. આ પ્રદેશોનો કોલસો મુખ્યત્વે નિમ્ન ગોંડવાનો ખડકરચનાની દામુદા શ્રેણીમાંથી ઉપલબ્ધ બિટુમિનસ પ્રકારનો સારી જાતનો, પડરચનાવાળો હોય છે. તેમાં સલ્ફર અને ફૉસ્ફરસની અશુદ્ધિઓ અલ્પ પ્રમાણમાં હોવા છતાં પણ તે ભેજ વગરનો હોવાથી બળતણ તરીકે વધારે પ્રચલિત છે. ઊંચી જાતનો કોલસો (કોકિંગ કોલ) ધાતુશોધનના વપરાશમાં લેવામાં આવે છે. તે બિહારમાં ઝરિયા તથા પશ્ચિમ બંગાળમાં રાણીગંજ ખાતે મળે છે. બિટુમિનસથી સહેજ ઊતરતી કક્ષાનો લિગ્નાઇટ (કથ્થઈ કોલસો-brown coal) પણ ઠીક ઠીક પ્રમાણમાં ભારતમાં મળે છે. આ કોલસો ચૂર્ણશીલ (friable) હોવાથી સરળતાથી ભૂકારૂપ થઈ જાય છે તથા વધુ પડતા ભેજને કારણે હવામાં ખુલ્લો રાખતાં તે વિઘટન (disintegration) પામે છે. નિમ્ન તૃતીય ભૂસ્તર યુગના ખડકોમાંથી મળી આવતો આ કોલસો તામિલનાડુમાં નીવેલી ખાતે, આસામમાં માકુમ ખાતે, રાજસ્થાનમાં પાલના ખાતે તથા ગુજરાતમાં પાનન્ધ્રો (કચ્છ), ભરૂચ-ઝઘડિયા અને ભાવનગર પાસે મળે છે. આ ઉપરાંત ઉત્તર ગુજરાતમાં કલોલ વિસ્તારમાં ખનિજ તેલ સાથે મળતા આ લિગ્નાઇટ કોલસાનું વાયુમાં રૂપાંતર કરવાની યોજના પણ ‘ઑઇલ ઍન્ડ નેચરલ ગૅસ કમિશન’ વિચારી રહ્યું છે. તેના વધુ પડતા ભેજને કારણે આ કોલસો સહજપણે દહનશીલ હોય છે. ઍન્થ્રેસાઇટ પ્રકારનો શ્રેષ્ઠ કોલસો ફક્ત જમ્મુમાંથી મળે છે.

ભારતમાં કોલસા-ઉદ્યોગ 1971-73થી સંપૂર્ણ રીતે રાષ્ટ્રની માલિકીનો છે. આ ઉદ્યોગનો હવાલો ‘કોલ ઇન્ડિયા’ સંભાળે છે. ભારતમાં ખનિજ કોલસો કાઢવાનું સૌપ્રથમ રાણીગંજમાં 1774માં શરૂ થયેલું. 1950માં કુલ પેદાશ 3.2 કરોડ ટન હતી જે ઈ. સ. 2000-2001માં લગભગ 31 કરોડ ટન થયાનો અંદાજ છે. કોકિંગ કોલ માટે 19 કોલવૉશરી સ્થાપવામાં આવી છે, જે 3.27 કરોડ ટન કોલસાનો વ્યવહાર કરે છે. ભારતનો કોલસાનો અનામત જથ્થો છેલ્લા આંકડા (ઈ. સ. 2001) મુજબ 21,3911 કરોડ ટન છે. લિગ્નાઇટનો જથ્થો 2,936 કરોડ ટન છે, જેમાંનો નીવેલીમાં જ 330 કરોડ ટન હોવાનો અંદાજ છે. સરેરાશ કોલસાની રાખ કરતાં પણ નીવેલી લિગ્નાઇટમાં ઓછી રાખ હોય છે. લિગ્નાઇટની પેદાશ (2000-01) 182 લાખ ટન હતી અને તેમાંથી મળતી વિદ્યુતઊર્જાની પેદાશ 14,671 મેગાયુનિટ (MU) હતી. કોલસાની અને લિગ્નાઇટની પેદાશમાં વિશ્વમાં ભારતનો ક્રમ અનુક્રમે પાંચમો અને દશમો આવે છે. અમેરિકામાં બધા જ પ્રકારના કોલસાનું ઉત્પાદન 83 કરોડ ટન (1980) હતું. વિશ્વની અનામતની સરખામણીમાં ભારતની કોલસાની અનામત 0.07 % જેટલી ગણાય છે.

કોલસાનું કાર્બનાઇઝેશન : યોગ્ય પ્રકારના 1 ટન (દા.ત., ઝરિયાના) કોલસાને હવાની ગેરહાજરીમાં 900^oથી 1000^o સે. સુધી ગરમ કરતાં નીચે પ્રમાણે ઉપયોગી પદાર્થો મળે છે : 312 ઘ.મીટર કોલ વાયુ, 16 લિટર ટર હલકું તેલ, 622 કિગ્રા. કોક અને 10 કિગ્રા. એમોનિયા. કોલસાને ગાંગડા રૂપે વાપરતાં સંપૂર્ણ દહન થાય અને ધુમાડો ન થાય તે માટે યાંત્રિક યુક્તિઓ ઉપયોગમાં લેવાય છે. પ્રાથમિક હવાના પ્રવેશનો દર દહનના દરને નિયંત્રિત કરે છે, જ્યારે દ્વિતીયક હવાના પ્રવેશને નિયંત્રિત કરીને દહનક્ષમતામાં વધારો કરી શકાય છે. કોલસાને ભૂકારૂપે (200 મેશ mesh) વિશિષ્ટ પ્રકારના બર્નરમાં બાળી શકાય છે. કોલસાના 0.6 સેમી.ના ટુકડાઓને ચક્રવાત ભઠ્ઠી(cyclone furnace)માં બાળતાં ફક્ત 10 ટકા જ વધારાની હવાની જરૂર પડે છે અને ભૂકારૂપ કોલસાને બાળતાં ધુમાડા સાથે આવતી રજ(flue dust)નો પ્રશ્ન ઉપસ્થિત થતો નથી. આ પદ્ધતિમાં વિવિધ પ્રકારના કોલસાનો ઉપયોગ શક્ય છે.

કોક : કોલસામાંથી કોક બનાવતાં મળતી ગૌણ પેદાશો કીમતી છે. 750^o સે. તાપમાને તૈયાર કરેલ ઘરવપરાશના કોકમાં 14 % બાષ્પશીલ દ્રવ્ય હોય છે. 1100^o સે. બનાવેલ કોકમાં ફક્ત 1 % બાષ્પશીલ દ્રવ્ય હોય છે. લોખંડના નિષ્કર્ષણમાં વપરાતી વાતભઠ્ઠી(blast furnace)માં કોક ઘણો ઉપયોગી છે.

પેટ્રોલિયમ કોક : ખનિજ તેલના શુદ્ધીકરણમાં અવશેષ રૂપે આ પદાર્થ મળે છે. આમાં 5 %થી 20 % બાષ્પશીલ પદાર્થ તથા 80 %થી 90 % સ્થિર કાર્બન હોય છે, જ્યારે રાખનું પ્રમાણ 1 % હોય છે. આ ખાસ કરીને વીજધ્રુવોની બનાવટમાં વપરાય છે.

ગૅસ કોક : કોલ ગૅસ મેળવવા માટે કોલસાનું કાર્બનાઇઝેશન કરતાં મળતો કોક. ખાસ કરીને જલવાયુ(water gas)ની બનાવટમાં ઉપયોગી છે.

કોલસાના ભૂકામાં ડામર, સ્ટાર્ચ વગેરે નાખીને દબાવીને ઘાટ આપીને તૈયાર કરેલ બદામી આકારના ગોળા (briquettes) ઘરવપરાશમાં વધુ અનુકૂળ હોય છે.

પેટ્રોલિયમ ઇંધનો : આ ઇંધનો હાઇડ્રોકાર્બન પદાર્થો છે. ભારત સ્વતંત્ર થયા પછી ઘનિષ્ઠ અન્વેષણ(exploration)ને કારણે ગુજરાત, આસામ, રાજસ્થાન અને મહારાષ્ટ્ર ખનિજતેલપ્રાપ્તિ માટેનાં મહત્વનાં ક્ષેત્રો સાબિત થયાં છે. વિપુલ પ્રમાણમાં મળી આવતી આ ખનિજસંપત્તિ તૃતીય ભૂસ્તર યુગના ખડકસ્તરો સાથે સંકળાયેલી છે. ગુજરાતમાં ખંભાતના થાળામાં અંકલેશ્વરથી માંડીને ઉત્તર તરફ નવાગામ, સાણંદ અને કલોલનાં તેલક્ષેત્રોમાં ખનિજતેલનું મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન કરવામાં આવી રહ્યું છે. આસામમાં મુખ્યત્વે દિગ્બોઈ, નેહારકોટિયા તથા મોરાનનાં તેલક્ષેત્રો મુખ્ય ગણાવી શકાય. ગુજરાતમાંનાં ઘણાં તેલક્ષેત્રોમાં ખનિજ તેલ સાથે કુદરતી વાયુ સારા પ્રમાણમાં સંકળાયેલો હોય છે. વડોદરા ક્ષેત્રમાંથી મળતો કુદરતી વાયુ ઘરવપરાશ તથા ઔદ્યોગિક એકમોને વ્યાપારી ધોરણે આપવામાં આવે છે. ખનિજ તેલના શુદ્ધીકરણમાં ગૅસોલિન (પેટ્રોલ), કેરોસીન, ડીઝલ, ગૅસ ઑઇલ અને ફ્યુએલ ઑઇલ જેવાં પ્રવાહી ઇંધનો તથા વાયુરૂપ ઇંધનો પ્રાપ્ત થાય છે.

પ્રવાહી ઇંધનો : સંગ્રહ તથા પરિવહનમાં સરળતા, સરળતાથી માપી શકાતો જથ્થો, તેમાંની અશુદ્ધિઓ દૂર કરવાની સરળતા, ઘન ઇંધનની સરખામણીમાં વધુ ઊર્જા-ઘનતાને કારણે આ ઇંધનો વપરાશમાં વધુ અનુકૂળ સાબિત થયાં છે. ચોખ્ખાં અને ઓછી શ્યાનતાવાળાં પ્રવાહી ઇંધનો જ અનુકૂળ આવે તેવી રીતે મોટરગાડીઓનાં યંત્રોની રચના કરવામાં આવી છે. પ્રવાહી ઇંધનોમાં H/C ગુણોત્તર 1.6 હોય છે, જ્યારે બિટુમિનસ કોલસામાં આ ગુણોત્તર 0.7 જેટલો હોય છે. ઉચ્ચ પૅરેફિનિક તેલમાં આ ગુણોત્તર 2.0 છે, જ્યારે આઇસોઑક્ટેનમાં તે ગુણોત્તર 2.25 છે. આ ગુણોત્તર જેમ જેમ ઘટતો જાય તેમ તેમ અવશેષ દુર્ગલનીય (refractory) બનતો જાય છે. ખનિજતેલમાં હાઇડ્રોકાર્બન ઉપરાંત અલ્પ પ્રમાણમાં સલ્ફર, નાઇટ્રોજન અને ઑક્સિજનના વ્યુત્પન્નો ભળેલા હોય છે. સામાન્ય રીતે ખનિજતેલમાં C = 83 % – 87 %, H = 11 % – 14 %, O, N, S અલ્પથી 7 % હોય છે.

સામાન્ય રીતે 1 બેરલ (159 લિ.) ખનિજ તેલમાંથી તેલનું શુદ્ધીકરણ કરતાં ગૅસોલિન (71.2 લિ.), ગૅસ ઑઇલ (35.2 લિ.), જેટ બળતણ (12 લિ.), કેરોસીન (4.5 લિ.), અવશેષરૂપ ફ્યુએલ ઑઇલ (12 લિ.), ઊંજણ તેલ, ડામર (23.8 લિ.) તથા કોક, વાયુઓ વગેરે મળે છે.

કુદરતી વાયુ : સળગી ઊઠેલ કુદરતી વાયુની જ્વાળા પ્રાચીન સમયમાં અગ્નિપૂજકોની શાશ્વત જ્યોત હતી. હાલમાં કુદરતી વાયુ પાઇપ મારફત ઘરોમાં તથા ઉદ્યોગમાં અપાતું ઇંધન છે. શુષ્ક કુદરતી વાયુમાં મિથેન ઉપરાંત ઇથેન અને પ્રોપેન થોડા પ્રમાણમાં હોય છે, જ્યારે આર્દ્ર વાયુમાં ઉચ્ચ હાઇડ્રોકાર્બન પણ હોય છે. કુદરતી વાયુનો સૌથી મોટો અનામત જથ્થો રશિયામાં છે. નેધરલૅન્ડમાં વિશ્વનું સૌથી મોટું એકમાત્ર વાયુક્ષેત્ર મળી આવ્યું છે. કુદરતી વાયુ ઇંધન ઉપરાંત ખાતર તથા રસાયણો માટેનો પણ કાચો માલ છે. ખનિજ તેલના શુદ્ધીકરણમાં પેટ્રોલિયમ વાયુઓ ગૌણ પેદાશ તરીકે મળે છે.

શેલ (shale) : આ એક ખનિજ દ્રવ્ય છે. એમાં ભારે કાર્બોનિક પદાર્થો રહેલા છે, જે નિસ્યંદનથી મેળવી શકાય છે. 1 ટન શેલનું નિસ્યંદન કરતાં 95 લિટર હાઇડ્રોકાર્બન દ્રવ્ય મળે છે. વિશ્વમાં શેલનો સારો જથ્થો ઉપલબ્ધ છે. તેથી ખનિજ તેલનો જથ્થો ખૂટતાં આ સ્રોત વ્યાપારી ધોરણે અગત્યનો બનશે.

ટારયુક્ત રેતી : આ ખનિજમાં 18 % હાઇડ્રોકાર્બનો હોય છે, પણ હલકા તેલનું પ્રમાણ શેલ કરતાં ઓછું હોય છે.

સંશ્લેષિત (synthetic) ઇંધનો : ખનિજ તેલની સરખામણીમાં કોલસાનો વિપુલ જથ્થો વિશ્વના વિવિધ દેશોમાં પ્રાપ્ય હોઈ તેમાંથી વાયુરૂપ અને પ્રવાહીરૂપ ઇંધનો બનાવવાના ઘનિષ્ઠ પ્રયત્નો ચાલી રહ્યા છે.

(1) જલવાયુ (water gas) :

લાલચોળ સળગતા કોલસા કે કોક ઉપર વરાળ પસાર કરીને તે મેળવાય છે. તેનું ઉષ્મામૂલ્ય (heating value) વધારવા ગરમ જલવાયુમાં સૂક્ષ્મ બુંદ રૂપે (atomised) તેલ ઉમેરવામાં આવે છે. આને કાર્બ્યુરેટેડ જલવાયુ કહે છે.

(2) પ્રોડ્યુસર વાયુ : 0.6થી 1.8 મીટર જાડાઈના સળગતા કોલસા કે કોકના થરમાંથી (તાપમાન 980^oથી 1540^o સે.) હવા અને વરાળ પસાર કરતાં આ વાયુ મળે છે.

જેટલી ગરમી ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થાય તેમાંની વધુમાં વધુ વરાળ અને કાર્બન વચ્ચેની ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયામાં વપરાઈ જાય તેવી ગોઠવણી હોય છે.

(3) સંશ્લેષિત વાયુ (synthetic gas, syn-gas) : ઉપરની બંને પદ્ધતિઓના મુકાબલે આ પદ્ધતિ વધુ કાર્યક્ષમ છે. લુર્ગી સ્થિર સંસ્તર (fixed bed) પદ્ધતિ આમાંની એક છે. સંશ્લેષિત વાયુમાંથી ઇંધન તરીકે વાપરી શકાય તેવો મિથેનોલ મેળવી શકાય છે.

(4) પ્રતિસ્થાપી કુદરતી વાયુ (કુદરતી વાયુનો વિકલ્પ, substitute natural gas-SNG) : ઓછા ઉષ્મામૂલ્યવાળા વાયુ (3.7થી 7.5 મેગાજૂલ/ઘ.મીટર)માંથી ઊંચા ઉષ્મામૂલ્યવાળો વાયુ – કુદરતી વાયુ જેવો – મેળવવામાં આવે છે. હવા અને વરાળની કાર્બન ઉપરની પ્રક્રિયાથી હાઇડ્રોજન અને કાર્બન-મૉનૉક્સાઇડનું મિશ્રણ મળે છે. હાઇડ્રોજન અને કાર્બન વચ્ચે તથા કાર્બન-મૉનૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વચ્ચે પ્રક્રિયા થતાં મિથેન બને છે, જેનાથી વાયુમિશ્રણનું ઉષ્મામૂલ્ય વધે છે.

કોલસાને બદલે નેપ્થા વાપરીને પણ SNG મેળવી શકાય છે. જો કે કિંમતમાં આ પ્રવિધિ મોંઘી પડે છે.

(5) લોખંડ ઉદ્યોગમાં વાતભઠ્ઠીમાંથી બહાર આવતા વાયુમાં કાર્બન-મૉનૉક્સાઇડ હોય છે અને તેનું કૅલરીફિક મૂલ્ય 90 બીટીયુ/ઘ. ફૂટ હોય છે. આ વાયુને ગરમી ઉત્પન્ન કરવા કારખાનામાં જ વાપરવામાં આવે છે.

(6) પૃથ્વીના પેટાળમાંથી કોલસો બહાર કાઢવાને બદલે તેને અંદર જ સળગાવીને ઊર્જા મેળવવાના પ્રયત્નો રશિયામાં અને અન્યત્ર ચાલી રહ્યા છે.

સંશ્લેષિત પ્રવાહી ઇંધનો : અંતર્દહન એન્જિનો માટે ગૅસોલિન અને ડીઝલ તેલ ખાસ જરૂરી છે. આ કારણથી કોલસામાંથી પ્રવાહી ઇંધનો તૈયાર કરવા માટે ઘણા સમયથી પ્રયત્નો ચાલે છે. બર્ગિયસ પ્રવિધિમાં કોલસાનું હાઇડ્રોજનીકરણ કરીને ખનિજ તેલને મળતું હાઇડ્રોકાર્બન મિશ્રણ મેળવી શકાય છે. આ પ્રવિધિ સૌપ્રથમ જર્મનીમાં યુદ્ધકાલીન પરિસ્થિતિમાં વિકસાવવામાં આવી હતી. હાલમાં આ પ્રવિધિ મોટા પાયે વપરાતી નથી. કાર્બન-મૉનૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી અંતર્દહન એન્જિન માટેનું યોગ્ય બળતણ મેળવવાની ફિશર-ટ્રોપ્શ વિધિ પણ જર્મનીમાં વિકસી હતી. આ પ્રવિધિનો ઉપયોગ કરીને દક્ષિણ આફ્રિકામાં છેલ્લાં કેટલાંક વર્ષથી મોટું કારખાનું સફળતાપૂર્વક ચલાવવામાં આવે છે. ભવિષ્યમાં તેલની તંગી થતાં આ પ્રવિધિઓ અગત્યનું સ્થાન લે તેવી શક્યતા છે.

ઊંચી ઊર્જાવાળાં રૉકેટ બળતણો : ટર્બોજેટ અને રેમજેટ એન્જિનો ઇંધનના દહન માટે બહારથી હવા શોષે છે. આ યંત્રો માટે એકમ વજને વધુમાં વધુ ઊર્જા આપનારાં અને વધુમાં વધુ ઘનતાવાળાં (ઓછું કદ રોકતાં) ઇંધનો જરૂરી છે. આ માપદંડમાં બાંધછોડ જરૂરી બને છે, કારણ કે જેમ ઘનતા વધે તેમ કૅલરીફિક મૂલ્ય ઘટે છે. રૉકેટ એન્જિન ઇંધનની સાથે જ ઑક્સિજન લઈ જાય છે. આ પ્રકારનાં ઇંધનોની સરખામણી માટે એક સેકંડમાં દર રતલે કેટલા રતલની પ્રણોદન(thrust)શક્તિ મળે છે, તે માપદંડનો ઉપયોગ કરાય છે.

આ માટે હાઇડ્રોજન અને ફ્લોરિનનું મિશ્રણ ઉત્તમ ગણાય છે. હાઇડ્રેઝીન + નાઇટ્રોજન ટેટ્રોક્સાઇડ, એમોનિયા + નાઇટ્રિક ઍસિડ અને પ્રવાહી હાઇડ્રોજન + પ્રવાહી ઑક્સિજન ઉપયોગી ઇંધનો છે.

રૉકેટ-એન્જિનો માટે ઘન બળતણ પણ વપરાય છે. તે સોંઘાં હોય છે, એન્જિનની રચના સાદી હોય છે, શરૂઆતનો પ્રવેગદર ઊંચો હોય છે અને સરળતાથી પ્રાપ્ય છે; આમ છતાં પ્રણોદનની સરખામણીમાં પ્રવાહી ઇંધનો કરતાં તે ઓછાં કાર્યક્ષમ છે.

ન્યૂક્લિયર ઇંધનો : નજદીકના ભવિષ્યમાં ઊર્જાની માંગને સંતોષવા માટેના અગત્યના બે સ્રોતોમાં ખનિજ કોલસો અને ન્યૂક્લિયર ઇંધનો ગણાવી શકાય. બંને સ્રોતોના વધુ વિકાસ અંગે લોકમત વિરુદ્ધમાં છે. જોકે લોકોની ચિંતા હંમેશાં વૈજ્ઞાનિક ર્દષ્ટિથી સમર્થિત હોતી નથી.

કોલસાના ઉપયોગથી ધુમાડાના પ્રદૂષણ ઉપરાંત સલ્ફર-ડાયૉક્સાઇડથી થતું પ્રદૂષણ વધુ ચિંતાજનક છે. કોલસા વડે ચાલતાં ઊર્જામથકો સમાન કક્ષાનાં ન્યૂક્લિયર ઊર્જામથકોની સરખામણીમાં વધુ પ્રદૂષણ ફેલાવે છે. ન્યૂક્લિયર કારખાનામાંથી નીકળતી રેડિયો-ક્રિયાશીલતાને કારણે મનુષ્યને હાનિ થતી હોવાના કોઈ હેવાલ નથી. જોકે ચર્નોબીલ અને થ્રી માઈલ આઇલૅન્ડની દુર્ઘટનાઓ પછી નાભિકીય ઊર્જામથકો અંગે લોકોની ચિંતા વધી છે. યુરેનિયમ-235 ઉપર ધીમી ગતિવાળા ન્યુટ્રૉન અથડાતાં તેનું વિખંડન (fission) થતાં બે લગભગ સરખા વજનનાં નાભિકો પેદા થાય છે અને મોટા પ્રમાણમાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે. આ ઊર્જાનો ઉપયોગ વરાળ પેદા કરવા અને તેની મદદથી વિદ્યુતઊર્જા મેળવવામાં થાય છે.

1 ટન કોલસામાંથી આશરે 3.0 x 10¹⁰ જૂલ ઊર્જા મેળવી શકાય, જ્યારે યુરેનિયમ-235ના 1 ટનમાંથી 8 x 10¹⁶ જૂલ ઊર્જા મેળવી શકાય ! પૃથ્વીમાંથી મળતાં યુરેનિયમ(U-238)માં U-235નું પ્રમાણ ફક્ત 0.7 % હોય છે. આને સમૃદ્ધ કર્યા વગર એટલે કે U-235ના 2 %થી 4 % પ્રમાણવાળું કર્યા વગર જરૂરી પ્રક્રિયાશૃંખલા સતત ચાલુ રાખી શકાતી નથી. પ્રજનક (breeder) રિઍક્ટર પોતે વાપરે તેનાથી વધુ ન્યૂક્લિયર ઇંધન પેદા કરે છે. આ માટે થોરિયમ ઇંધન તરીકે વપરાય છે. તેનો જથ્થો ભારતમાં અને બીજા દેશોમાં સારા પ્રમાણમાં પ્રાપ્ય છે, જોકે પ્રજનક રિઍક્ટરમાં રેડિયેશન અંગે વધુ કાળજી જરૂરી છે અને રેડિયો-ક્રિયાશીલ તત્વોની મોટા પ્રમાણમાં પ્રવિધિ કરવી પડે છે. એ બાબતો તેના વ્યાપક ઉપયોગ પરત્વે ધ્યાનમાં રાખવા જેવી છે. આમ છતાં ન્યૂક્લિયર ઇંધનો ભવિષ્યમાં વધુ અગત્યનાં નીવડવા બાબત બેમત નથી.

હાઇડ્રોજનનું હિલિયમમાં રૂપાંતર થતાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે; આ પ્રક્રિયા ગલન(fusion)પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખાય છે.

આ પ્રક્રિયા સૂર્યમાં સતત ચાલે છે. 1 કિગ્રા. હાઇડ્રોજનમાંથી 792 x 10⁶ મેગાજૂલ ઊર્જા મેળવી શકાય છે. આ પ્રક્રિયા લગભગ કરોડ અંશ સે. તાપમાને જ ચાલુ થતી હોઈ તેને વ્યવહારમાં મૂકવાનું શક્ય બનતાં દસકાઓ વીતી જાય તેમ છે. આ પ્રક્રિયાનો મોટો લાભ એ છે કે તેમાં રેડિયોક્રિયાશીલ (વિકિરણધર્મી) તત્વોની ગેરહાજરી છે. ગલનપ્રક્રિયાની શક્યતા દૂરવર્તી હોઈ ઊર્જાના પુન:પ્રાપ્ય સ્રોતોના ઉપયોગ અંગે ઘનિષ્ઠ સંશોધન ચાલી રહ્યું છે. આમાં જલશક્તિ, કૃષિની નકામી પેદાશો, ભૂતાપીય ઊર્જા, ભરતી-ઓટ-ઊર્જા, વાતઊર્જા, ગોબરગૅસ, સૂર્યઊર્જા વગેરે અંગે સંશોધનકાર્ય ચાલે છે. સૂર્યઊર્જાનો જથ્થો અખૂટ ગણાય, પણ તે બહોળા ક્ષેત્ર પર ફેલાયેલો હોય છે અને તે સતત મેળવી શકાતો નથી. બધા પ્રકારની ઊર્જામાં વિદ્યુતની વહેંચણી અને ઉપયોગ સરળ છે તેથી જે સ્રોતના ઉપયોગથી વિદ્યુત સરળતાથી મેળવી શકાય તે વધુ ઉપયોગી નીવડવાનો સંભવ છે. સંસ્કૃતિની જરૂરિયાત વીજળીની જેમ ઊંચા તાપમાનવાળી ઉષ્મા(high level heat)ની છે. ઊંચા તાપમાનવાળી ઉષ્મા જ વિદ્યુત પેદા કરવામાં વાપરી શકાય. વિદ્યુત પેદા કરવામાં વરાળ હંમેશાં મધ્યસ્થી હોય છે તેથી ઊર્જાના રૂપાંતરણમાં સારો એવો વ્યય થાય છે. ઇંધનકોષો ઇંધનનું ઊર્જામાં સીધું જ રૂપાંતર કરતા હોઈ તેની કાર્યક્ષમતા ઘણી ઊંચી હોય છે. આ ર્દષ્ટિએ ભવિષ્યમાં ઇંધનકોષોની તકનીકી વધુ ઉપયોગી બનવાની શક્યતા છે.

એચ. એલ. ખાર

સુભાષ દેસાઈ

જયંતિલાલ જટાશંકર ત્રિવેદી