भारत के शीर्ष नीति-निर्माताओं की चेतावनी और भारत के प्रमुख शहरों से जल संकट से जूझने की रिपोर्ट के साथ, ताजे पानी का दोहन करने के लिए प्रौद्योगिकियों की खोज करने के बारे में चर्चा हुई है। एक विचार जो थोड़ी देर के लिए चारों ओर रहा, वह है विलवणीकरण, या खारे पानी से मीठे पानी की प्राप्ति। विलवणीकरण तकनीक एक गूढ़ विचार नहीं है – चेन्नई शहर पहले से ही अलवणीकृत पानी का उपयोग करता है। हालांकि, ऑपरेशन लागतों को देखते हुए, इसमें केवल सीमित उपयोग हैं।

अलवणीकरण तकनीक क्या है?

खारे पानी को मीठे पानी में बदलने के लिए, दुनिया में सबसे प्रचलित तकनीक रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) है। नमकीन या खारे पानी में एक संयंत्र पंप, पानी से नमक को अलग करता है, और नमकीन पानी समुद्र में वापस आ जाता है। ताजा पानी घरों में भेजा जाता है।

1950 के दशक के अंत में आरओ विलवणीकरण आया। जबकि सिद्धांत सरल है, ऐसे पौधों में इंजीनियरिंग को विभिन्न बाधाओं में कारक होना चाहिए, उदाहरण के लिए, स्रोत के पानी में नमक का स्तर जिसका उपचार किया जाना है, नमक के उपचार और निपटान के लिए आवश्यक ऊर्जा वापस समुद्र में चली जाती है।

ऑस्मोसिस में एक विलायक (जैसे पानी) स्वाभाविक रूप से कम विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र से, एक झिल्ली के माध्यम से, उच्च विलेय सांद्रता के एक क्षेत्र से होता है। एक रिवर्स ऑस्मोसिस सिस्टम विलायक के प्राकृतिक प्रवाह को उलटने के लिए एक बाहरी दबाव लागू करता है और इसलिए समुद्र के पानी या खारे पानी को झिल्ली की एक सतह के खिलाफ दबाया जाता है, जिससे नमक की कमी वाला पानी झिल्ली के पार चला जाता है, जिससे कम दबाव वाले हिस्से से साफ पानी निकलता है। समुद्री जल में कुल विघटित ठोस (टीडीएस) – लवणता का एक उपाय – प्रति मिलियन (पीपीएम) 35,000 भागों के करीब, या एक लीटर/किलोग्राम पानी के 35 ग्राम नमक के बराबर है। आरओ प्लांट का एक प्रभावी नेटवर्क इसे लगभग 200-500 पीपीएम तक घटा देता है। दुनिया भर में 150 देशों में लगभग 18,000 अलवणीकरण संयंत्र हैं और इजरायल के लगभग आधे पानी को विलवणीकरण के माध्यम से बहाया जाता है।

यह भारत में कितना लोकप्रिय है?

चेन्नई में पानी के संकट के वर्षों में सरकार ने 2010 से 2013 के बीच दो विलवणीकरण संयंत्र स्थापित किए। ये 2010 में चेन्नई से लगभग 30 किलोमीटर उत्तर में मिंजुर में, और 2013 में चेन्नई से 50 किमी दक्षिण में नेम्मेली में थे। प्रत्येक दिन 100 मिलियन लीटर (MLD) की आपूर्ति करता है; साथ में वे शहर की एक चौथाई पानी की आवश्यकता के अनुसार 830 MLD से कम में मिलते हैं। इन पौधों की सफलता से प्रसन्न,शहर के जल प्राधिकरण 150 MLD (2021 तक चालू) और 400 MLD की क्षमता के साथ दो और प्लांट लगाने की योजना बना रहे हैं, जिनकी लागत क्रमशः लगभग ₹1,260 करोड़ (जर्मन एजेंसी KfW द्वारा वित्त पोषित) और ₹4,000 करोड़ (जापान अंतर्राष्ट्रीय सहयोग एजेंसी द्वारा वित्त पोषित) है।

पिछले नवंबर में, गुजरात के मुख्यमंत्री, विजय रूपानी ने जामनगर जिले के जोदिया तट पर 100 एमएलडी आरओ संयंत्र स्थापित करने की योजना की घोषणा की। यह सूखाग्रस्त सौराष्ट्र क्षेत्र में जल उपलब्धता की समस्याओं को हल करने में एक लंबा रास्ता तय करेगा। द्वारका, कच्छ, दहेज, सोमनाथ, भावनगर और पिपावाव में समान आकार के अन्य पौधों के आने की उम्मीद है, जो गुजरात के सभी तटीय स्थान हैं। वहाँ भी विलवणीकरण संयंत्रों की एक निहत है जो औद्योगिक उद्देश्यों को पूरा करते हैं। अभी के लिए, विलवणीकरण संयंत्रों के साथ भारत का वास्तविक दुनिया का अनुभव चेन्नई तक ही सीमित है।

आरओ प्लांट से क्या समस्याएं हैं?

क्योंकि आरओ प्लांट्स समुद्री जल को ताजे पानी में बदल देते हैं, जो प्रमुख पर्यावरणीय चुनौती है कि वे किनारे के साथ नमकीन (अत्यधिक केंद्रित नमक पानी) पानी का जमाव है। जब से चेन्नई के प्लांट्स ने कार्य करना शुरू किया है, मछुआरों ने शिकायत की है कि समुद्र के किनारे जमा होने वाले नमकीन पानी समुद्र तट के साथ बदलाव ला रही है और झींगा, सार्डिन और मैकेरल की उपलब्धता कम कर रही है। पर्यावरणविद यह कहते हुए दूसरे स्थान पर हैं कि किनारे के साथ उच्च लवणता प्लवक को प्रभावित करती है, जो इन मछलियों की कई प्रजातियों का मुख्य भोजन है। इसके अलावा, समुद्री जल में खींचने के लिए आवश्यक उच्च दाब की मोटरें छोटी मछलियों और जीवन के रूपों में चूसने लगती हैं, जिससे उन्हें कुचलने और मारना पड़ता है – फिर से समुद्री संसाधन का नुकसान होता है। एक अन्य अप्रत्याशित समस्या, एक पर्यावरणविद् समूह ने आरोप लगाया है, यह था कि आरओ प्लांटों के निर्माण के लिए भूजल के ट्रोव की आवश्यकता थी। यह मीठे पानी था जिसे चूसा गया था और तब से इसे खारे पानी से बदल दिया गया है, जिससे यह विलवणीकरण पौधों के आसपास के निवासियों के लिए अयोग्य हो गया।

100 MLD-plant के निर्माण में औसतन 900 करोड़ की लागत आती है और जैसा कि चेन्नई के अनुभव से पता चलता है कि एक प्लांट को स्थापित करने में लगभग पांच साल का समय लगता है। आवश्यक नमक को हटाने के लिए बिजली का स्रोत होना चाहिए, या तो बिजली संयंत्र या डीजल या बैटरी स्रोत। अनुमानों ने इसे प्रति 1,000 लीटर पानी पर लगभग 4 यूनिट बिजली का उत्पादन किया है। इसलिए, चेन्नई के प्रत्येक संयंत्र को लगभग 400,000 यूनिट बिजली की आवश्यकता है।

क्या आरओ वाटर स्वस्थ है?

आरओ तकनीक के शुरुआती दिनों में, चिंताएं थीं कि अलवणीकृत पानी में कैल्शियम, मैग्नीशियम, जस्ता, सोडियम, पोटेशियम और कार्बोनेट जैसे महत्वपूर्ण खनिजों का प्रवाह था। उन्हें सामूहिक रूप से टीडीएस के रूप में संदर्भित किया जाता है। विलवणीकरण पौधों में इन लवणों की अधिक मात्रा इन पौधों में झिल्लियों और निस्पंदन प्रणाली को घुलना करती है। इसलिए आदर्श रूप से, एक ट्रीटमेंट प्लांट टीडीएस को यथासंभव कम रखने की कोशिश करेगा। अत्यधिक डिसेलिनेटेड पानी में 50 मिलीग्राम प्रति लीटर से कम का टीडीएस होता है, शुद्ध होता है, लेकिन पानी की तरह स्वाद नहीं देता है। 100 mg/l से 600 mg/l तक किसी भी चीज़ को अच्छी गुणवत्ता वाला पीने योग्य पानी माना जाता है।

अधिकांश आरओ प्लांट, जिनमें चेन्नई भी शामिल है, पानी को उपचार के बाद की प्रक्रिया के माध्यम से डालते हैं, जिसमें लवण को 300 mg/l के आसपास TDS बनाया जाता है। कई होम-आरओ सिस्टम जो समृद्ध भारतीय घरों में आम हैं, बहुत बाद में उपचार करते हैं और पानी में लवण जोड़ते हैं।

क्या तकनीकी विकल्प हैं?

वैकल्पिक डिसेलिनेशन तकनीक का इस्तेमाल समुद्र से निकलने वाली थर्मल एनर्जी से होता है। उदाहरण के लिए एक कम तापमान वाली थर्मल डिसेलिनेशन (LTTD) तकनीक है जो इस सिद्धांत पर काम करती है कि समुद्र में 1,000 या 2,000 फीट नीचे का पानी सतह के पानी की तुलना में लगभग 4º C से 8º C ठंडा है। तो, नमकीन सतह का पानी एक टैंक में एकत्र किया जाता है और उच्च दबाव (बाहरी शक्ति स्रोत के माध्यम से) के अधीन होता है। इस पानी का दबाव कम हो जाता है और यह ट्यूब या एक कक्ष में फंस जाता है। समुद्र की गहराइयों से गिरता हुआ ठंडा पानी इन नलों के ऊपर से गुजरता है और वाष्प ताजे पानी में मिल जाता है और परिणामस्वरूप नमक दूर चला जाता है।

चेन्नई स्थित एक शोध संगठन नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ ओशन टेक्नोलॉजी (NIOT) दशकों से इस तकनीक पर काम कर रहा है। 2005 में, इसने कावारत्ती, लक्षदीप द्वीपों में 100,000 लीटर का संयंत्र स्थापित किया और इससे लगभग 10,000 निवासियों को पानी उपलब्ध हो रहा है। कवारत्ती के संयंत्र के अलावा, मिनिकॉय और अगत्ती द्वीपों में प्रस्तावित समान क्षमता के पौधे हैं। अमिनी, एंड्रोथ, चेतलत, कदमत, कल्पेनी और किल्टन द्वीपों में प्रतिदिन 1.5 लाख लीटर पौधों का भी प्रस्ताव है।

हालांकि, सबसे महत्वाकांक्षी अनुसंधान परियोजना एक 10 मिलियन लीटर का एक दिन का संयंत्र है जो चेन्नई तट से 50 किलोमीटर दूर गहरे समुद्र में बनाया जाना प्रस्तावित है। यह ओशन थर्मल एनर्जी रूपांतरण नामक एक दृष्टिकोण का शोषण करता है। जबकि LTTD तकनीक डीजल सेटों से बिजली खींचती है, यह बड़े पैमाने पर नए संयंत्र अलवणीकरण प्रक्रिया के एक भाग के रूप में उत्पन्न वाष्प से शक्ति आकर्षित करेगा। यह वाष्प एक टरबाइन चलाएगा और इस तरह एक बाहरी शक्ति स्रोत से स्वतंत्र होगा। सिद्धांत रूप में महान होने पर, कोई गारंटी नहीं है कि यह व्यावसायिक रूप से काम करेगा। एक के लिए, इस महासागर-आधारित संयंत्र को एक पाइप की आवश्यकता होती है जो मुख्य भूमि तक पहुंचने से पहले समुद्र में 50 किलोमीटर भूमिगत यात्रा करने की आवश्यकता होती है। एनआईओटी के पास इस तरह के पाइप के प्रबंधन में महत्वपूर्ण समस्याएं हैं। फिर, आरओ व्यावसायिक रूप से सिद्ध है और प्रमुख तकनीक है और इसलिए निजी खिलाड़ियों को इस तरह की तकनीक में निवेश करना मुश्किल हो सकता है।

Source: The Hindu

Relevant for GS Prelims & Mains Paper III; Science & Technology