Nanotechnology water evaporation reduction Maharashtra: महाराष्ट्र आणि पाणीटंचाई हे नातं गेल्या अनेक दशकांपासून राज्याच्या सामाजिक, कृषी आणि आर्थिक पटलावर सातत्याने चर्चेत राहिलं आहे. दरवर्षी उन्हाळा सुरू झाला की राज्यात पाण्याची तीव्र टंचाई जाणवू लागते. मराठवाड्यातील दुष्काळी पट्टा असो, विदर्भातील तीव्र उन्हाची लाट असो, उत्तर महाराष्ट्रातील खान्देशचा भाग असो किंवा पश्चिम महाराष्ट्रातील माण-खटाव आणि आटपाडीसारखे अवर्षणप्रवण तालुके असोत; उन्हाळ्यात पाण्यासाठी होणारी वणवण महाराष्ट्रातील लाखो लोकांचं वास्तव बनलं आहे. विहिरी तळ गाठतात, नद्यांचे प्रवाह कोरडे पडतात आणि धरणांमधील जिवंत पाणीसाठा झपाट्याने खालावतो. मात्र, या पाणीटंचाईचं मूळ कारण केवळ कमी पाऊस किंवा पाण्याचा अनिर्बंध उपसा एवढंच नाही आहे. या समस्येमागे पाण्याचं मोठ्या प्रमाणावर होणारं बाष्पीभवन (Evaporation) ही एक अत्यंत गंभीर आणि अदृश्य पेच आहे. दरवर्षी महाराष्ट्रातील धरणांमध्ये साठवलेलं कोट्यवधी लिटर पाणी कडक उन्हामुळे थेट वाफ होऊन आकाशात विरून जातं.

या पार्श्वभूमीवर, ‘द कॉन्व्हर्सेशन’ (The Conversation) मध्ये प्रसिद्ध झालेलं एक संशोधन पाणीटंचाईने होरपळणाऱ्या प्रदेशांसाठी आशेचा मोठा किरण घेऊन आले आहेत. दक्षिण आफ्रिकेतील शास्त्रज्ञ डॉ. डॅनियल क्वासी पेग्लो (Daniel Kwasi Kpeglo) यांनी धरणांमधील पाण्याचं बाष्पीभवन रोखण्यासाठी एका ‘नॅनोमटेरियल’ (Nanomaterial) तरंगत्या आवरणाचा शोध लावला आहे. हे तंत्रज्ञान म्हणजे अथांग जलाशयांच्या संरक्षणासाठी तयार केलेलं एक ‘सनस्क्रीन’ (Sunscreen) आहे.

महाराष्ट्रातील जलसंकट आणि बाष्पीभवनाचा ‘अदृश्य पेच’

महाराष्ट्र हे देशातील सर्वाधिक मोठी आणि मध्यम धरणे असणारं राज्य मानलं जातं. कोयना, उजनी, जायकवाडी, गोसीखुर्द, गिरणा आणि भातसा यांसारखी विस्तीर्ण धरणे, शेती, शहरं आणि उद्योगांची तहान भागवतात. मात्र, राज्यातील बहुतांश धरणांचं पृष्ठभागीय क्षेत्रफळ (Surface Area) प्रचंड मोठं आणि उथळ स्वरूपाचं आहे. मार्च ते जून या काळात राज्यात तापमान ४० ते ४६ अंश सेल्सिअसच्या दरम्यान पोहोचतं. कडक ऊन, हवेतील अत्यल्प आर्द्रता आणि वाहणारे उष्ण वारे यामुळे या जलाशयांच्या पृष्ठभागावरून पाण्याचं बाष्पीभवन अतिशय वेगाने होतं. जलसंपदा विभागाच्या आणि जलतज्ज्ञांच्या अभ्यासानुसार, महाराष्ट्रातील धरणांमधील एकूण साठ्यापैकी २० ते ३० टक्के पाणी केवळ बाष्पीभवनामुळे हवेत नष्ट होतं.

आपण दरवर्षी जलसंधारण, जलयुक्त शिवार आणि नव्या बंधाऱ्यांच्या बांधकामावर हजारो कोटी रुपये खर्च करतो. मात्र, आधीपासून साठवलेलं पाणी वाफ होण्यापासून कसं वाचवायचं, यावर आतापर्यंत ठोस उपाययोजनांचा अभाव राहिला आहे. बाष्पीभवनाची ही गळती रोखणं म्हणजे प्रत्यक्षात नवी धरणे न बांधता हजारो दशलक्ष लिटर पाणी उपलब्ध करण्यासारखं आहे.

‘नॅनो-कव्हर’चं विज्ञान: हे तंत्रज्ञान कसं काम करतं?

डॉ. डॅनियल पेग्लो यांनी विकसित केलेलं हे तंत्रज्ञान नॅनो-सायन्सच्या आधुनिक सिद्धांतांवर आधारलेलं आहे. या तंत्रज्ञानामध्ये अत्यंत हलक्या आणि पाण्यावर सहज तरंगणाऱ्या प्लास्टिक शीटवर ‘ट्रान्सपरंट कंडक्टिंग ऑक्साईड’ (Transparent Conducting Oxide – TCO) चा नॅनोमीटर आकाराचा अत्यंत सूक्ष्म लेप लावला जातो.
हे आवरण जलाशयाच्या पाण्यावर पसरवल्यानंतर ते एका ‘निवडक गाळणीसारखं’ (Selective Filter) काम करतं:

  • उष्ण किरणांचं परावर्तन : सूर्यप्रकाशामधील इन्फ्रारेड (Infrared) किरणांमुळे पाण्याचं तापमान सर्वाधिक वाढतं. हे नॅनोमटेरियल आवरण उष्णता निर्माण करणाऱ्या इन्फ्रारेड किरणांपैकी ८० टक्क्यांहून अधिक किरणे थेट अवकाशात परावर्तित करून परत पाठवतं.
  • प्रकाश आणि परिसंस्थेचा समतोल : हे नवं नॅनो-कव्हर ६० टक्क्यांहून अधिक दृश्य प्रकाश (Visible Light) पाण्यामध्ये जाऊ देतं. यामुळे पाण्यातील वनस्पतींचे प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis) आणि ऑक्सिजनचं चक्र सुरळीत चालू राहतं.
  • तापमानात लक्षणीय घट : प्रयोगांमध्ये असं दिसून आलं आहे की, भरउन्हाळ्यात या आवरणाखालील पाण्याचं तापमान उघड्या पाण्याच्या तुलनेत तब्बल १० अंश सेल्सिअसने कमी राहतं. पाणी थंड राहिल्यामुळे बाष्पीभवनाचा वेग ९० टक्क्यांपर्यंत रोखला जातो.
  • शेवाळमुक्त आणि जलरोधक स्वरूप : हे आवरण हायड्रोफोबिक असल्याने त्यावर शेवाळ (Algae) साचत नाही आणि ते पाण्यात न बुडता दीर्घकाळ पाण्यावर तरंगत राहतं.

जुने अयशस्वी प्रयोग विरुद्ध आधुनिक नॅनो-पद्धती :

धरणातील पाण्याचं बाष्पीभवन रोखण्यासाठी यापूर्वी झालेले प्रयोग अनेक कारणांमुळे अयशस्वी ठरले:

  • थर्माकोलचा प्रयोग : तामिळनाडूच्या वैगई धरणावर थर्माकोलच्या शीट तरंगवण्याचा प्रयत्न झाला, मात्र वादळी वाऱ्यामुळे अवघ्या काही मिनिटांत सर्व थर्माकोल उडून गेलं.
  • काळे प्लास्टिक बॉल्स (Shade Balls) : अमेरिकेत जलाशयांवर काळे प्लास्टिक चेंडू तरंगवले गेले. यामुळे बाष्पीभवन थांबलं असलं तरी सूर्यप्रकाश पूर्ण अडवला गेल्याने पाण्यातील ऑक्सिजन घटून जलचरांचे जीवन धोक्यात आले.
  • रासायनिक तवंग : सिटाईल अल्कोहोलसारख्या रसायनांचा थर पाण्याच्या लाटांमुळे लगेच विस्कळीत होतो.

या सर्व पद्धतींच्या तुलनेत हे नॅनोमटेरियल आवरण जलीय परिसंस्थेला (Aquatic Ecosystem) हानी पोहोचवत नाही. प्रकाश आत जाऊ देणं आणि ऑक्सिजन टिकवणं या वैशिष्ट्यांमुळे मासे, पाणवनस्पती आणि सूक्ष्मजीव सुरक्षित राहतात.

महाराष्ट्रासाठी हे तंत्रज्ञान उपयोगी कसं ठरेल?

महाराष्ट्रासारख्या तीव्र हवामान बदल अनुभवणाऱ्या राज्यासाठी हे नॅनो-तंत्रज्ञान विविध स्तरांवर उपयुक्त ठरू शकतं:

  • शेततळ्यांचं संरक्षण : राज्यातील शेतकऱ्यांनी फळबागा जगवण्यासाठी लाखो शेततळी (Farm Ponds) बांधली आहेत. उन्हाळ्यात या शेततळ्यांमधील ३५ ते ४० टक्के पाणी वाफेच्या रूपात नष्ट होतं. हे आवरण शेततळ्यांवर वापरल्यास संत्री, मोसंबी, डाळिंब आणि द्राक्ष बागायतदारांचे पाणी मे अखेरपर्यंत सुरक्षित राहील.
  • टँकरवर अवलंबून नाही : उन्हाळ्यात राज्यातील हजारो गावांना टँकरवर अवलंबून राहावं लागतं. स्थानिक पाझर तलाव, साठवण बंधारे आणि गावतळ्यांवर हे आवरण वापरल्यास गावातील पाणीसाठा टिकून राहील आणि टँकरवरील कोट्यवधी रुपयांचा खर्च वाचेल.
  • शहरी पिण्याच्या पाण्याचं नियोजन : मुंबई, पुणे, छत्रपती संभाजीनगर आणि नागपूरसारख्या महानगरांना पाणीपुरवठा करणाऱ्या तलावांवर हे तंत्रज्ञान वापरल्यास उन्हाळ्यात होणारी पाणीकपात टाळता येईल.

या तंत्रज्ञांची अंमलबजावणी कशी होऊ शकते?

हे संशोधन प्रत्यक्ष जलाशयांवर राबवताना काही आव्हानं लक्षात घ्यावी लागतील:

  • वादळी वारे आणि लाटा : उजनी किंवा कोयनेसारख्या विस्तीर्ण जलाशयांवर वाहणाऱ्या जोरदार वाऱ्यात हे आवरण स्थिर ठेवण्यासाठी भक्कम अँकरिंग प्रणाली (Anchoring System) उभारावी लागेल.
  • साहित्याचे दीर्घायुष्य : कडक ऊन सहन करण्यासाठी हे आवरण उच्च दर्जाच्या अतिनील-प्रतिरोधक (UV-resistant) पॉलिमरपासून बनवणं गरजेचं आहे.
  • स्थानिक संशोधन : राज्य शासनाने पुढाकार घेऊन आयआयटी बॉम्बे किंवा स्थानिक कृषी विद्यापीठांच्या सहकार्याने याचं ‘पायलट प्रोजेक्ट’ राबवणं आवश्यक आहे.

पाण्याचा प्रत्येक थेंब जमिनीत जिरवणं जेवढं महत्त्वाचं आहे, तेवढंच धरणात साठवलेला थेंब बाष्पीभवनापासून वाचवणं ही महाराष्ट्राची आजची सर्वांत मोठी गरज आहे. महाराष्ट्राला दुष्काळी चक्रातून बाहेर काढायचं असेल, तर पारंपरिक उपायांना आधुनिक विज्ञानाची जोड द्यावी लागेल. शेततळ्यांपासून सुरुवात करून मोठ्या प्रकल्पांपर्यंत या ‘नॅनो-सनस्क्रीन’चा विस्तार केल्यास, महाराष्ट्राच्या जलसुरक्षेला एक मजबूत वैज्ञानिक ढाल मिळू शकेल.