ऊर्जाविषयक तीन पर्यायांमधील निवडीचे व्यवस्थापन: द्रवीभूत पेट्रोलियम वायूची भूमिका

हवेत विषारी वायूंचे उत्सर्जन कमी करणाऱ्या स्वच्छ इंधनाच्या दिशेने संक्रमण करण्यासाठी ऊर्जा सुरक्षितता, शाश्वतता आणि किफायतशीर असणे या ऊर्जाविषयक तीन पर्यायांपैकी निवडीचा मार्ग शोधणे आवश्यक आहे. जोपर्यंत जग नूतनीकरणक्षम ऊर्जा स्त्रोतांवर पूर्णपणे अवलंबून राहू शकत नाही, तोवर नैसर्गिक वायूचा वापर हा कार्बन डायऑक्साइडचे उत्सर्जन कमी करत समाजाला जीवाश्म इंधन वापरणे सुरू ठेवण्याची मुभा देतो, म्हणून कोळशापासून जवळजवळ शून्य उत्सर्जन ऊर्जा प्रणालीमध्ये संक्रमण करताना नैसर्गिक वायूला ‘ब्रिज फ्युएल’ म्हणून सूचित केले आहे; जे ऊर्जा विषयक- सुरक्षा, शाश्वतता आणि किफायतशीरपणा या तीन पर्यायांमधून निवड करण्याच्या तीनही अडचणींवर परिणाम करू शकते, परंतु द्रवीभूत पेट्रोलियम वायू (एलपीजी) हा बहुधा कमी ज्ञात पर्याय आहे, जो नैसर्गिक वायूच्या क्षमतेशी जुळू शकतो आणि कदाचित ज्याला या क्षमता ओलांडणे शक्य आहे. ‘एलपीजी’ मुबलक प्रमाणात उपलब्ध आहे, जो ऊर्जा सुरक्षा सुनिश्चित करतो; त्याच्या वापराने नैसर्गिक साधनसंपत्ती आणि पर्यावरणास बाधा न आणता नैसर्गिक संतुलन टिकवणे शक्य आहे, कारण हा वायू अधिकृतपणे जागतिक तापमानवाढीच्या शून्य क्षमतेसह हवेत विषारी वायूंचे उत्सर्जन कमी करणारे स्वच्छ इंधन म्हणून वर्गीकृत आहे. ‘एलपीजी’चे उत्पादन आणि वाहतूक सुलभ असल्याने तो किफायतशीर आहे.

‘एलपीजी’विषयक मूलभूत माहिती

‘एलपीजी’ हा प्रोपेन (C3 H8 ) आणि ब्युटेन (C4 H10 ) वायूंचे मिश्रण आहे, परंतु वायूंचे संबंधित प्रमाण अंतिम वापराच्या आवश्यकतांवर अवलंबून असून, ते बदलू शकते. भारतात ‘एलपीजी’मध्ये ६०:४० च्या प्रमाणात प्रोपेन आणि ब्युटेन असते, परंतु अंतिम वापराच्या वैशिष्ट्यांवर आणि ब्युटेनच्या व प्रोपेनच्या सापेक्ष किमतीनुसार हे प्रमाण बदलू शकते. अमेरिकेत, ‘एलपीजी’ हा प्रोपेनच्या प्रमाणानुसार किमान ९० टक्के बनलेला असतो आणि युरोपमध्ये प्रोपेनचा वाटा हंगामानुसार ७०-८० टक्के असतो, तर कोरियामध्ये उन्हाळ्याच्या महिन्यांत ‘एलपीजी’मध्ये ८५ टक्क्यांहून अधिक ब्युटेन वापरला जातो. ज्या गुणोत्तरांमध्ये हे घटक अस्तित्वात आहेत, त्यांचा ‘एलपीजी’च्या इंधन गुणधर्मांवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो उदाहरणार्थ- ऊर्जा सामग्री, बाष्प दाब आणि ऑक्टेन क्रमांक.

‘एलपीजी’मध्ये माफक बाष्प दाब असतो, ज्यामुळे ‘एलपीजी’ला उच्च ऊर्जा घनता असलेल्या, तुलनेने स्वस्त स्टीलच्या भांड्यांत माफक दाबाने द्रव स्थितीत साठवता येते. त्या तुलनेत, नैसर्गिक वायू वातावरणाच्या दाबाला अत्यंत संकुचित असणे आवश्यक आहे किंवा वाहतूक वापरासाठी योग्य ऊर्जा घनता प्राप्त करण्यासाठी -१६० अंश सेल्सिअसपेक्षा कमी तापमानात द्रव स्वरूपात, त्याला ‘क्रायोजेनिक’रीत्या गोठवले जायला हवे. सीएनजीला आणि एलएनजी (लिक्विफाइड नॅचरल गॅस)ला जास्त दाबाच्या किंवा तापमानाच्या आवश्यकतांमुळे अधिक महाग साठवणीच्या टाक्या लागतात.

‘एलपीजी’ गुणवत्तेत घसरण न होता दीर्घ काळासाठी साठवता येऊ शकतो, ज्यामुळे तो ग्रामीण, शहरी आणि औद्योगिक ठिकाणी बहुविध वापरासाठी योग्य ठरतो. ग्रामीण ऊर्जेच्या संदर्भात, जितक्या कालावधीसाठी ती वापरण्यायोग्य राहते, ती महत्त्वपूर्ण आहे, याचे कारण बदली करून मिळणे आणि देखभाल या सेवा अनेकदा दुर्मिळ असतात. ‘एलपीजी’ची वाहतूक लहान किंवा मोठ्या प्रमाणात केली जाऊ शकते, ज्यामुळे ‘एलपीजी’ घरगुती स्तरावर ऊर्जेचा एक अष्टपैलू स्त्रोत आहे, तसेच उद्योग स्तरावर प्रमुख इंधन आणि मशीन किंवा औद्योगिक प्रक्रियेत पुरवण्यासाठीचा कच्चा माल आहे. ‘एलपीजी’च्या वाहतुकीसाठी पाइपलाइनची विस्तृत पायाभूत सुविधा आवश्यक नसल्याने, बेटांवर किंवा उंचावर राहणाऱ्या समुदायांपर्यंत पोहोचणारे आणि आणीबाणीच्या किंवा राष्ट्रीय आपत्तीच्या वेळी, अस्तित्व टिकवण्यासाठी बहुधा हेच एकमेव इंधन असते.

‘एलपीजी’च्या विशिष्ट नमुन्यात ब्युटेनच्या आणि प्रोपेनच्या असलेल्या विशिष्ट प्रमाणामुळे या इंधनाच्या ज्वलनानंतर प्राप्त होणाऱ्या उष्णतेच्या प्रमाणात नैसर्गिक तफावत असते, तरीही त्याचे ज्ललनानंतर प्राप्त होणारे उष्णतेचे प्रमाण तुलनेने जास्त असते, याचा अर्थ बहुतेक प्रतिस्पर्धी इंधनांपेक्षा त्यात प्रति किलोग्रॅममध्ये अधिक ऊर्जा असते. मोठ्या प्रमाणावर, ‘एलपीजी’मध्ये सर्वाधिक ऊर्जा सामग्री आहे. मात्र, आकारमानाच्या आधारावर ‘एलपीजी’मध्ये, पेट्रोल आणि डिझेलसारख्या पारंपरिक इंधनापेक्षा कमी ऊर्जा सामग्री असते. हे या पारंपरिक इंधनांच्या तुलनेत ‘एलपीजी’च्या कमी घनतेशी संबंधित आहे, याचा अर्थ पारंपरिक इंधनासारखेच उत्पादन मिळविण्यासाठी आकारमानाच्या आधारावर अधिक इंधन आवश्यक आहे. एलएनजी आणि इथेनॉल यांसारख्या इतर पर्यायी इंधनांच्या तुलनेत ‘एलपीजी’चा या संदर्भात एक छोटासा फायदा दिसून येतो.

पेट्रोलच्या तुलनेत, ‘एलपीजी’मध्ये तुलनेने उच्च-ऑक्टेन क्रमांक असतो. सर्वसाधारणपणे, हायड्रोकार्बन्सची टक्केवारी जी प्रोपेनपेक्षा उच्च स्तरीय आहे, (उदा. ब्युटेन) ऑक्टेन संख्या कमी होते आणि त्याच्या नेमके उलट निम्न स्तरीय हायड्रोकार्बन्ससाठी- उदा. मिथेन आणि इथेनकरता होते. पेट्रोलच्या तुलनेत ‘एलपीजी’मधील उच्च-ऑक्टेन संख्येमुळे कामगिरी आणि कार्यक्षमता सुधारते. पेट्रोलच्या तुलनेत, अंतर्गत ज्वलन इंजिनात इंधन-हवेच्या मिश्रणाच्या अकाली ज्वलनाकरता, कमी ग्रहण क्षमतेसह अधिक प्रगत प्रज्वलनाचा वेळ आणि उच्च दाबाच्या गुणोत्तराचा वापर केला जाऊ शकतो.

‘एलपीजी’ तेल शुद्धीकरण प्रक्रियेद्वारे तयार केला जातो किंवा तो थेट जमिनीतून पेट्रोलियम आणि नैसर्गिक वायूच्या बरोबरीने काढला जातो. जगभरात, सुमारे ६० टक्के ‘एलपीजी’चा स्रोत नैसर्गिक वायू प्रक्रिया आहे. इतर तेल उत्पादनांच्या तुलनेत, कच्च्या तेलाचा प्रकार, तेल शुद्धीकरणाचा दर्जा आणि प्रोपेन आणि ब्युटेनचे बाजार मूल्य यांवर ‘एलपीजी’ उत्पन्न अवलंबून असते.

‘एलपीजी’ हे उप-उत्पादन असल्यामुळे, याचा पुरवठा नैसर्गिक वायू आणि कच्चे तेल शुद्धीकरणाच्या उपलब्धतेवर अवलंबून असतो. जागतिक स्तरावर ‘एलपीजी’ उत्पादनात किरकोळ अधिशेष आहे आणि काही देशांमध्ये ‘एलपीजी’ भडकले आहे, कारण ते मागणी केंद्रांवर हलवण्याची किंमत उत्पादनाच्या मूल्यापेक्षा जास्त आहे. उत्तर अमेरिका आणि इतरत्र शेल गॅस उत्पादनासह सुरू असलेले नैसर्गिक वायू क्षेत्रातून ‘एलपीजी’च्या नियोजित उत्पादनाद्वारे केल्या जाणाऱ्या ‘एलपीजी’च्या अलीकडील उत्पादनातून सूचित होते की, पुढील काही दशकांत पुरेसा ‘एलपीजी’ पुरवठा सुनिश्चित करण्यासाठी हा अधिशेष सुरू राहील. भारतात ५० टक्क्यांहून अधिक ‘एलपीजी’चा वापर आयातीतून भागवला जातो.

कार्बन उत्सर्जनाची तीव्रता आणि संभाव्य जागतिक तापमानवाढ

‘एलपीजी’ची रचना (प्रोपेन, ब्युटेन आणि इतर हायड्रोकार्बन्सचे गुणोत्तर) त्याची कार्बन उत्सर्जन तीव्रता निर्धारित करते, जी बहुतेकदा इंधनाच्या हायड्रोजन-ते-कार्बन (एच:सी) गुणोत्तराने मोजली जाते. प्रोपेनमध्ये आठ हायड्रोजन अणू आणि तीन कार्बन अणू आहेत, जे अंदाजे २.६७ या एच:सी प्रमाणाच्या समतुल्य आहे. एच:सी प्रमाण मिथेन आणि इथेनसारख्या निम्न-स्तरीय अल्केनकरता वाढते आणि ब्युटेनसारख्या उच्च-स्तरीय अल्केनकरता कमी होते. दुसरीकडे, पारंपरिक वाहतूक इंधनातील- उदा. पेट्रोल आणि डिझेलमधील एच:सी गुणोत्तर सामान्यत: १.७ ते १.९ पर्यंत दिसून येते. सैद्धांतिकरीत्या, पर्यायी जीवाश्म इंधनाच्या तुलनेत ‘एलपीजी’चे उच्च एच:सी प्रमाण ज्वलनाच्या वेळी कार्बन डायऑक्साइड आणि काजळीचे उत्पादन कमी करते.

कार्बनची तीव्रता किंवा ‘एलपीजी’च्या प्रति युनिट ऊर्जेतून उत्सर्जित होणार्‍या कार्बनचे प्रमाण त्याच्या रासायनिक रचनेवर आणि त्याच्या वापरावर अवलंबून असते, परंतु सर्वसाधारणपणे त्याची नैसर्गिक वायूशी तुलना करता येते. ‘एलपीजी’चे संपूर्ण जीवनचक्र विशिष्ट कार्बनच्या तीव्रतेचे मोजमाप आहे. आपली वीज किती पर्यावरणास अनुकूल आहे, याचे हे मोजमाप आहे. तीव्रता सुमारे ७६ कार्बन डायऑक्साइड समतुल्य प्रति दशलक्ष जूल आहे, या तुलनेत नैसर्गिक वायूची सुमारे ७५-७८ कार्बन डायऑक्साइड समतुल्य प्रति दशलक्ष जूल आहे, आणि पेट्रोल व डिझेलसाठी ९० कार्बन डायऑक्साइड समतुल्य प्रति दशलक्ष जूल आणि कोळशासाठी सुमारे ११२ कार्बन डायऑक्साइड समतुल्य प्रति दशलक्ष जूल आहे. विषारी वायूंचे उत्सर्जन हे इंधनाच्या जागतिक तापमानवाढ क्षमतेचे कार्बन डायऑक्साइडच्या किलोग्रॅम किंवा टन एककात वर्णन करते. वातावरणातील वायूंकरता इंधनाच्या जागतिक तापमानवाढ क्षमता परिभाषित केल्या गेल्या आहेत आणि कालांतराने हवामान बदलावर आंतरसरकारी पॅनेल (आयपीसीसी)ने, संयुक्त राष्ट्राने आखून दिलेल्या चौकटीवर आधारित हवामान बदल अधिवेशनाचा (यूएनएफसीसीसी) भाग म्हणून परिभाषित केल्या आहेत. सामान्यतः जीवनचक्र आणि विषारी वायूंच्या उत्सर्जनाच्या विश्लेषणाच्या हेतूंसाठी, ‘आयपीसीसी’ १०० वर्षीय जागतिक तापमानवाढ क्षमता वापरल्या जातात आणि त्यांची निर्धारित मार्गदर्शक तत्त्वांमध्ये वापर करण्याची शिफारस केली जाते. इंधनाची जागतिक तापमानवाढ क्षमता ही १०० वर्षांतील कार्बन डायऑक्साइडच्या समतुल्य एककाच्या सापेक्ष त्याचा जागतिक तापमानवाढीवर प्रभाव आहे. व्याख्येनुसार, कार्बन डायऑक्साइडला १ ची जागतिक तापमानवाढ क्षमता नेमून दिली आहे. ‘आयपीसीसी’च्या व्याख्येनुसार, ‘एलपीजी’ हा हवेत उत्सर्जित होणारा विषारी वायू नाही, याचा अर्थ त्याला शून्य जागतिक तापमानवाढ क्षमता असल्याचे म्हटले आहे.

जागतिक आरोग्य संघटनेनुसार, हवेत विषारी वायूंचे उत्सर्जन कमी करणारे पर्यावरणास अनकूल इंधन आणि तंत्रज्ञान असे आहे, जे- वार्षिक सरासरी वायू गुणवत्ता मार्गदर्शक स्तर ५ मायक्रो ग्रॅम प्रति घन मीटर अथवा हवेतील घन पदार्थांच्या किंवा द्रव पदार्थांच्या कणांनी बनलेल्या कण प्रदूषणासाठी ३५ मायक्रो ग्रॅम प्रति घन मीटर आणि कार्बन मोनोऑक्साइडसाठी- ७ मायक्रो ग्रॅम प्रति घन मीटर गाठते. या निकषांतर्गत, सोलर/इलेक्ट्रिक कुकर, बायोगॅस, नैसर्गिक वायू, ‘एलपीजी’ आणि इथेनॉलसह अल्कोहोल इंधन वापराकरता आरोग्यासाठी अनुकूल आहेत. ‘एलपीजी’ आणि नैसर्गिक वायू यांसारख्या मुबलक प्रमाणात उपलब्ध जीवाश्म इंधनांचा हवेत विषारी वायूंचे उत्सर्जन कमी करणारी स्वच्छ इंधने म्हणून समावेश केल्याने ‘शाश्वत विकासासाठी संयुक्त राष्ट्र २०३० अजेंडा’मधील ‘शाश्वत विकास उद्दिष्ट ७’ साध्य करणे शक्य होईल, ज्यात सर्वांना परवडणारी, विश्वासार्ह आणि आधुनिक उर्जा सार्वत्रिक उपलब्ध होणे आवश्यक आहे.

‘पेट्रोलियम’ या शब्दाशी जोडल्या गेलेल्या नकारात्मक अर्थामुळे ‘एलपीजी’ हे सामान्यतः हवेत विषारी वायूंचे उत्सर्जन कमी करणारे पर्यावरणास अनकूल इंधन समजले जाते, परंतु हे इंधन गुणधर्मांसह एक अष्टपैलू व बळकट आणि स्वच्छ ऊर्जा स्त्रोत आहे, जो ऊर्जा विषयक तीन पर्यायांमधून निवड करण्याविषयीच्या तीनही आयामांमध्ये सुधारणा करण्यास योगदान देऊ शकतो. ऊर्जा सुरक्षा, ऊर्जा समानता आणि पर्यावरणीय स्थिरता या ऊर्जाविषयक तीन आयामांमध्ये ऊर्जा प्रणालींच्या कामगिरीचा अंदाज लावत ऊर्जा प्रणालींची तुलनात्मक क्रमवारी सादर करणाऱ्या ‘एनर्जी ट्रायलेमा’ निर्देशांकात ९१ देशांमध्ये ६३ व्या क्रमांकावर असलेल्या भारताकरता, प्राथमिक स्वयंपाकाचे इंधन म्हणून प्रक्रिया न केलेले बायोमास ‘एलपीजी’सह बदलण्याकरता धोरणात्मक प्रयत्न सुरू ठेवल्याने भारताची क्रमवारी सुधारण्यास हातभार लागेल. वाहतूक आणि उद्योगात ‘एलपीजी’चा वापर शाश्वततेशी आणि समानतेशी तडजोड न करता ऊर्जा सुरक्षा अधिक बळकट करेल.

Source: Ryskamp, Ross (2017), Emissions and Performance of Liquefied Petroleum Gas as a Transportation Fuel: A Review

• Energy
• Bio Fuels
• ENERGY AND RESOURCES
• GAS AND RENEWABLES
• LPG

The views expressed above belong to the author(s). ORF research and analyses now available on Telegram! Click here to access our curated content — blogs, longforms and interviews.