ہائیڈروجن

ہائیڈروجن کھیل بدل سکتی ہے۔ اس میں سبز توانائی فراہم کرنے اور ذخیرہ کرنے کی صلاحیت ہے، جو سیارے کو بدل سکتی ہے۔ اسے ٹرکوں، جہازوں، ہوائی جہازوں اور یہاں تک کہ شہروں کو توانائی دینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لیکن ہائیڈروجن انقلاب کو حقیقت بنانے کے لیے، انسانیت کو کئی تکنیکی اور معاشی چیلنجوں پر قابو پانا ہوگا۔ تو تیار ہو جاؤ، ایٹمی سطح کے سفر پر چلتے ہیں اور دیکھتے ہیں کہ کیا ہائیڈروجن میں دنیا بدلنے کی صلاحیت ہے!

اگر تم کائنات کی کتاب کھولو، تو ہائیڈروجن پہلے ہی باب میں ملے گی۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ یہ کائنات کی بنیادی چیزوں میں سے ایک ہے۔ یہ ستاروں میں موجود ایٹموں کا 90% ہے ^[1-4] اور زمین پر ہائیڈروجن پانی، پودوں اور تمام جانداروں کے DNA کے اہم اجزا میں سے ایک ہے ^[4-7]۔

یہ انتہائی طاقتور ایندھن بھی ہے، اسی لیے NASA اسے خلائی کھوج کے لیے راکٹ چلانے میں استعمال کرتا ہے ^[8,9,10]۔ صاف ہے کہ ہائیڈروجن انسانیت کو پہلے ہی نئی بلندیوں تک لے جا رہی ہے۔ اور سب سے اچھی بات، اس سے کوئی CO₂ نہیں بنتی!

تو پھر یہ دنیا بھر میں توانائی کا سب سے بڑا انتخاب کیوں نہیں ہے؟ خیر، معاملہ اتنا آسان نہیں۔

خالص شکل میں ہائیڈروجن کو زمین سے نکالنا مشکل ہے، حالانکہ اس کے قدرتی ذخائر موجود ہیں ^[11-17]۔ یہ عموماً دوسرے عناصر کے ساتھ مل کر مرکبات بناتی ہے۔ مثال کے طور پر، آکسیجن کے ساتھ مل کر یہ پانی یا H₂O بناتی ہے۔ یہ کاربن کے ساتھ مل کر فوسل گیس بھی بنا سکتی ہے، جسے میتھین یا CH₄ بھی کہتے ہیں۔

اس لیے خالص ہائیڈروجن حاصل کرنے کے لیے، اسے ان عناصر سے الگ کرنا پڑتا ہے جن کے ساتھ یہ جڑی ہوتی ہے۔ جب ہائیڈروجن پانی سے لی جاتی ہے، تو آکسیجن نکلتی ہے۔ جب اسے فوسل گیس سے الگ کیا جاتا ہے، تو کاربن نکلتا ہے۔ اس لیے ہائیڈروجن کو ایندھن کے طور پر استعمال کرنا سیارے کے لیے اچھا ہے یا برا، یہ اس بات پر منحصر ہے کہ وہ ہائیڈروجن کیسے بنائی گئی ہے۔

اس وقت ہائیڈروجن ایندھن بنانے کے تین بنیادی طریقے ہیں، جنہیں سرمئی، نیلا اور سبز کہا جاتا ہے: ^[18-21]

آج زیادہ تر ہائیڈروجن فوسل ایندھن سے بنتی ہے ^[22-28] اور سب سے عام قسم سرمئی ہائیڈروجن ہے، جو فوسل گیس سے بنتی ہے۔ لیکن چاہے تم گیس، کوئلہ یا تیل استعمال کرو، فوسل ایندھن سے ہائیڈروجن بنانے سے فضا میں بہت سی CO₂ خارج ہوتی ہے ^{[19,26,27,28]}۔ افسوس، یہ طریقے ہائیڈروجن کی کل پیداوار کے 99% سے زیادہ ہیں ^[23,24,28]۔ اف!

حقیقت میں، صرف سرمئی ہائیڈروجن کی پیداوار ہی United Kingdom اور Australia کے ملا کر اخراج سے زیادہ CO₂ خارج کرتی ہے ^[28,29]!

حالیہ برسوں میں، کاربن پکڑنے اور ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجی میں پیش رفت نے بجلی گھروں کو اپنے CO₂ اخراج کو پکڑ کر زیر زمین ذخیرہ کرنے کی سہولت دی ہے ^[30,31,32]۔ جب اسے ہائیڈروجن کی پیداوار کے ساتھ ملایا جاتا ہے، تو نتیجے کو نیلی ہائیڈروجن کہا جاتا ہے ^[33,34]۔

لیکن اگرچہ یہ طریقہ CO₂ کے اخراج کو کم کرتا ہے، اس میں فی الحال میتھین (CH₄) رسنے کا خطرہ ہے ^[34-37] جو 20 سال کے عرصے میں فضا کے لیے 80 گنا سے بھی زیادہ نقصان دہ ہو سکتی ہے ^[38,39,40]۔ ایک تحقیق میں تو یہ بھی ملا کہ اگر یہ غلط طریقے سے کیا جائے، تو CH₄ کے بڑھتے اخراج اتنے زیادہ ہو سکتے ہیں کہ شروع میں ہی فوسل ایندھن جلانا بہتر ہوتا ^[35]۔

سائنس دان جس چیز کی واقعی تلاش میں ہیں، صاف توانائی کا El Dorado، اسے سبز ہائیڈروجن کہتے ہیں۔ یہ پانی سے ایک کیمیائی عمل کے ذریعے بنتی ہے جسے الیکٹرولائسز کہتے ہیں: ^[41-45]

پانی کے ایک بڑے ٹینک کا تصور کرو، یا H₂O کا۔ ہائیڈروجن حاصل کرنے کے لیے، پہلے تمہیں آکسیجن کے ساتھ اس کے بندھن توڑنے ہوں گے۔ اس کے لیے تم پانی کے سالموں میں بندھن توڑنے کے لیے بجلی استعمال کرتے ہو، جس سے قیمتی ہائیڈروجن گیس بنتی ہے۔ آسان!

یہ سب تقریباً صفر اخراج کے ساتھ شمسی اور ہوا جیسی قابل تجدید توانائی سے چلایا جا سکتا ہے ^[41-45]۔

یہ سبز ہائیڈروجن دنیا کو نئی شکل دینے کی صلاحیت رکھتی ہے ^{[21,28,43,44,45]}۔ پیٹروکیمیکل پیداوار اور فولاد سازی جیسی صنعتیں ^[44-47]، جو عالمی اخراج کا لگ بھگ 3.6% اور 7.2% ہیں ^[48]، فوسل ایندھن کی جگہ سبز ہائیڈروجن استعمال کر کے صاف ہونا شروع ہو رہی ہیں۔ کچھ ممالک کھاد میں استعمال ہونے والے مرکب امونیا کی پیداوار کو کاربن سے پاک کرنے کے لیے اس میں سرمایہ لگا رہے ہیں، جس سے عالمی اخراج کا مزید 1-2% کم ہو جائے گا ^{[44-46,49-53]}۔

ماہرین نقل و حمل کے نظام میں بھی اس کے استعمال کی جانچ کر رہے ہیں۔ برقی گاڑیوں کی مہارت کی وجہ سے کاریں کم ترجیح ہیں، مگر لمبے فاصلے کے ٹرک، بین الاقوامی جہاز رانی اور طویل فاصلے کے ہوائی جہاز زیادہ ترجیح رکھتے ہیں۔ چونکہ وہ توانائی کے لیے بھاری بیٹریاں استعمال نہیں کر سکتے، اس لیے سبز ہائیڈروجن ایک بہترین متبادل ہے ^{[21,28,44,45,54]}۔

نظری طور پر (اور جب تک یہ پائیدار طریقے سے بنائی جائے)، ہائیڈروجن ایندھن استعمال کرنے سے واحد براہ راست اخراج پانی ہے۔ حقیقت میں، یہ پانی NASA کے خلائی شٹلوں میں بھی استعمال ہوتا ہے، جہاں خلا باز واقعی اسے پیتے ہیں! ^[55,56]

تو پھر مسئلہ کیا ہے؟

خیر، اگر تم صرف ہائیڈروجن جلاؤ، تو یہ ہوا میں موجود نائٹروجن کو ردعمل کرنے پر بھی مجبور کر سکتی ہے اور نائٹروجن آکسائیڈز بنا سکتی ہے، جو نقصان دہ فضائی آلودہ مادے ہیں ^[57-61]۔

یہ پھر بھی فوسل ایندھن جلانے سے زیادہ صاف ہے، مگر سب سے صاف آپشن یہ ہے کہ اسے بالکل نہ جلایا جائے اور ہائیڈروجن فیول سیل استعمال کیا جائے، جو ہائیڈروجن کی کیمیائی توانائی کو براہ راست بجلی میں بدلتا ہے ^[62-65]۔ یہ نہ صرف زیادہ مؤثر ہے، بلکہ اس سے نائٹروجن آکسائیڈ کا اخراج صفر ہوتا ہے اور یقیناً CO₂ بھی صفر! ^{[57-59,63-65]}

سننے میں اچھا لگتا ہے، ہے نا؟ تو آج بننے والی ہائیڈروجن میں سے 1% سے بھی کم سبز کیوں ہے؟ ^[23,24,28] ہر کوئی اس ماحول دوست قسم کی طرف کیوں نہیں لپک رہا؟

اس وقت، ہائیڈروجن مہنگی ہے اور اسے بنانے کے لیے بہت زیادہ بجلی چاہیے ^[66-69]۔ اگر تم اپنے فون کو قابل تجدید توانائی سے براہ راست چارج کرنے کے بجائے سبز ہائیڈروجن سے چلانا چاہو، تو پہلے تمہیں قابل تجدید ذرائع سے بجلی کو ہائیڈروجن میں بدلنا ہوگا اور پھر فیول سیل کے ذریعے اسے دوبارہ بجلی میں بدلنا ہوگا۔ ایسا کرنے سے تم اس توانائی کا 70% تک کھو سکتے ہو جو تمہیں شروع ہی میں شمسی پینل سے فون براہ راست چارج کرنے پر ملتی! ^[70,71,72]

لگتا ہے سبز ہائیڈروجن پیسوں کا بہت زیادہ فائدہ نہیں دیتی۔ تو لوگوں کو اسے اپنے گھروں اور شہروں کو توانائی دینے کے لیے کیوں استعمال کرنا چاہیے؟

جواب ہائیڈروجن کی سب سے طاقتور خصوصیات میں سے ایک میں چھپا ہے… مستقبل کے استعمال کے لیے بڑی مقدار میں توانائی ذخیرہ کرنے کی اس کی صلاحیت۔

چونکہ ہوا کے ٹربائن کو ہوا اور شمسی پینل کو سورج کی روشنی چاہیے، اس لیے اندھیرے اور بے ہوا دنوں میں بجلی کو چلتا رکھنے کے لیے اکثر گیس اور کوئلے کو آگے آنا پڑتا ہے۔ لیکن یہاں ایک زیادہ سبز خیال ہے:

تم ایک لچک دار سمارٹ بجلی کے گرڈ کے ذریعے گھروں کو قابل تجدید توانائی سے چلاتے ہو، اور توانائی کا اضافی ذخیرہ بنانے کے لیے کافی ہوا اور شمسی فارم بناتے ہو۔ پھر اضافی بجلی کو سبز ہائیڈروجن پلانٹوں تک بھیجا جا سکتا ہے، جہاں اسے ہائیڈروجن بنانے میں استعمال کیا جاتا ہے۔ پھر اس ہائیڈروجن کو ذخیرہ کیا جا سکتا ہے اور اس وقت بجلی بنانے میں استعمال کیا جا سکتا ہے جب سورج اور ہوا طلب پوری نہ کر سکیں ^[73-76]۔

اور اگر یہ کافی نہیں تھا، تو ہائیڈروجن کو پرانی کانوں، نمک کے غاروں یا تیل اور گیس کے خالی ہو چکے ذخائر میں لمبے عرصے تک بڑی مقدار میں زیر زمین ذخیرہ کیا جا سکتا ہے ^[77-80]۔ اس کا مطلب ہے کہ اسے سال بھر استعمال کیا جا سکتا ہے، سردیوں کے ٹھنڈے مہینوں میں بھی۔

اسے بین الموسمی توانائی کا ذخیرہ کہتے ہیں اور کئی ممالک پہلے ہی اس میں سرمایہ لگا رہے ہیں ^{[23,81,82,83]}۔ ایک دن، یہ فوسل ایندھن پر انحصار ختم کرنے میں بھی مدد کر سکتی ہے۔ اس سے بھی بہتر، ہائیڈروجن کی یہ بڑی فراہمی ممالک کو توانائی میں زیادہ خودمختاری دیتی ہے، انہیں توانائی کی درآمدات پر کم منحصر بناتی ہے تاکہ روشنیاں جلائے رکھنے کے لیے انہیں دوسرے ممالک پر بھروسا نہ کرنا پڑے ^[84,85,86]۔

لیکن کیا بیٹریاں بھی یہی کام نہیں کر سکتیں؟

اتنا نہیں۔ کسی شہر کے لیے ہفتوں یا مہینوں کی محفوظ توانائی ذخیرہ کرنے جتنی بیٹریاں درکار ہوں گی، وہ بہت، بہت زیادہ مہنگی ہوں گی ^[87-90]۔ دوسری طرف، ہائیڈروجن کو بڑے پیمانے پر بہت سستے میں ذخیرہ کیا جا سکتا ہے اور یہ توانائی کے ذخیرے کا مسئلہ حل کر سکتی ہے ^[91,92]۔

تو کیا ہائیڈروجن سیارے کو کاربن سے پاک کرنے میں کردار ادا کر سکتی ہے؟ خیر، صرف تب جب وہ قابل تجدید ذرائع سے بنی سبز ہائیڈروجن ہو ^[93]، اور صرف تب جب اس کی قیمت حقیقت پسندانہ ہو ^[66-69]۔ ایسا کرنے کے لیے بنیادی ڈھانچے کو پھیلانا اور جدید بنانا، اور قابل تجدید توانائی کو بڑے پیمانے پر لگانا ہوگا۔

لیکن اچھی خبر ہے! ہوا اور شمسی توانائی اب فوسل ایندھن سے سستی ہیں ^[27,94-97]۔ اور الیکٹرولائزرز میں حالیہ تکنیکی پیش رفت کی بدولت، سبز ہائیڈروجن کی پیداوار کی قیمت بھی تیزی سے کم ہو رہی ہے ^[98-102]۔

تو اگر انسانیت اس ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجی کی حمایت کرے، تو سبز ہائیڈروجن ان چمکتے ستاروں میں سے ایک ہو سکتی ہے جن کا ہم انتظار کر رہے تھے۔