கடல் நீரைக் குடிநீராக்க ஓர் எளிய வழி

அறிவியல் கதிர்

பூமியின் மேற்பரப்பில் நான்கில் மூன்று பகுதி தண்ணீர்தான். அதில் பெரும்பகுதி கடல் நீர். கடல் நீர் உப்பானதால் அதைக் குடிக்கப் பயன்படுத்த முடிவதில்லை. நாளுக்கு நாள் குடிநீர் கிடைப்பது அரிதாகிவருகிறது என்பதை நம் அன்றாட அனுபவங்கள் தெளிவாக்குகின்றன. கடல் நீரைக் குடிநீராக்கினால் பிரச்சினையைத் தீர்த்துவிடலாம்தான். இன்று கடல் நீரைக் குடிநீராக்க  காய்ச்சி வடிகட்டுதல், அயான் பரிமாற்றம், தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல்  (reverse osmosis) போன்ற பல்வேறு வழிமுறைகள் இருந்தாலும் அவை செலவு அதிகம் வைப்பவை. சூரியசக்தி வடிகட்டல் தவிர மற்ற முறைகளில் கணிசமான ஆற்றலைப் பயன்படுத்தியே குடிநீரைப் பெற முடியும். அண்மையில், கிரஃபேனைக் கொண்டு தயாரிக்கப்பட்ட ஒரு வடிகட்டியை (graphene-based sieve) பயன்படுத்தி கடல் நீரிலிருந்து உப்பை எளிதில் அகற்றிவிடலாம் என்கின்றனர் இங்கிலாந்து மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழக ஆய்வாளர்கள். கடல்நீரைக் குடிநீராக்க இது முற்றிலும் புதியதொரு வழிமுறை.
கிரஃபேன் என்பது ஒன்றாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ள சுத்தமான கார்பன் அணுக்களை நெருக்கமாக அடுக்கித் தயாரிக்கப்பட்ட ஒரு கார்பன் அடுக்குதான். கார்பனின் இன்னொரு வடிவமே கிரஃபேன். கிரஃபேன் அடுக்குகளை ஒன்றின்மீது ஒன்றாக வைத்து அடுக்கித் தயாரித்தால் நமக்கு கிடைப்பது கிராஃபைட். சுத்தமான கிரஃபேனைப் போல கிரஃபேன் ஆக்சைட் விலை உயர்ந்ததல்ல. கிராஃபைட் துகள்களைக் கொண்டு அதை எளிதாகத் தயாரித்துவிடலாம். கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வின் உள்ளே உள்ள சிறு துளைகளை மாற்றியமைத்து நமக்குத் தேவையான சவ்வினைத் தயாரித்துக் கொள்ள முடியும். முன்னதாக, மான்செஸ்டரில் உள்ள நேஷனல் கிரஃபேன் இன்ஸ்டிட்யூட்டில் கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வுகளைக் கொண்டு சிறிய நானோ துகள்கள், மூலக்கூறுகள், அளவில் பெரிதாக உள்ள உப்புகள் ஆகியவற்றை வடிகட்டி தண்ணீரிலிருந்து பிரிக்க முடியும் என்பதை ஆய்வாளர்கள் கண்டுபிடித்திருந்தனர். கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வினை தண்ணீரில் அமிழ்த்தும்போது அது லேசாக வீங்கிவிடுகிறது. தண்ணீர் அது வழியாகச் செல்லும்போது சிறிய உப்புகளும் அத்துடன் சென்று விடும். அளவில் பெரிய அயான்களும் மூலக்கூறுகளும் தடுக்கப்பட்டு விடும். உப்பு நீரில் உள்ள உப்புகளை வடிகட்ட மேற்கண்ட சவ்வினைப் பயன்படுத்த முடிவதில்லை. அவற்றை வடிகட்ட மேலும் சிறிய துளைகள் உள்ள வடிகட்டி தேவை.
கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வின் இரு புறமும் “எபாக்ஸி ரெசின்” என்ற பொருளால் ஆன சுவர்களை வைத்தால் அதன் வீக்கத்தைத் தடுக்க முடியும் என்பதை மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் ராகுல் ரவீந்திரன் நாயரும் அவரது குழுவினரும் கண்டுபிடித்தனர். வீக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்திய பிறகு சவ்வினுடைய பண்புகளை மாற்றியமைக்க முடிந்தது. அப்படி மாற்றியமைத்து உப்பை வடிகட்டக்கூடியதாக அதை மாற்ற முடிந்தது.
உப்பை நீரில் கரைக்கும்போது உப்பின் மூலக்கூறுகளைச் சுற்றி தண்ணீரின் மூலக்கூறுகள் ஒரு கூட்டினை (shell)  போல் சேருவதால் உப்பு மூலக்கூறுகள் அளவில் பெரிதாகிவிடுகின்றன. அதனால் மேற்கூறிய முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வின் வழியாக தண்ணீர் மூலக்கூறுகள் செல்ல முடியும். உப்பு மூலக்கூறுகள் செல்ல முடியாது. அதாவது கடல் நீரிலிருந்து உப்பை இந்த முறையில் பிரித்தெடுக்க முடியும். இன்னொரு சாதகமான விஷயம், சவ்வின் வழியாக தண்ணீர் வேகமாகச் சென்று விடும். அப்படியெனில் உப்புநீரிலிருந்து உப்பை வடிகட்டி குடிநீரைத் தயாரிக்க அதிக நேரம் ஆகாது.
உலகம் முழுதும் நாளுக்கு நாள் அதிகரித்துக் கொண்டிருக்கும் குடிநீர் நெருக்கடியைச் சமாளிக்க இந்த கண்டுபிடிப்பு எவ்வளவு முக்கியமானது என்பதை அதிகம் விளக்க வேண்டியதில்லை. 2025-ம் ஆண்டிற்குள் உலக மக்கள் தொகையில் 14 சதவீதம் பேர் கடுமையான தண்ணீர்ப் பற்றாக்குறையால் பாதிக்கப்படுவார்கள் என்கிறது ஐ.நா. உலகெங்கும் கடல் நீரைக் குடிநீராக்கும் முயற்சிகளுக்கு இந்த புதிய தொழில்நுட்பம் மிகப்பெரும் ஊக்கமளித்திருக்கிறது. குறிப்பாக, பெரிய அளவில் கடல்நீரைக் குடிநீராக்கும் ஆலைகளை அமைக்க முடியாத நாடுகளுக்கு இது வரப்பிரசாதமாகவே அமைய இருக்கிறது.
“கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வினை உப்புநீரை வடிகட்டுவதற்கு மட்டுமல்ல, அயான்களின் அளவுகளைப் பொறுத்து அவற்றை வடிகட்டக் கூடியதாகத் தயாரித்துப் பயன்படுத்தவும் முடியும்” என்கிறார் ஆய்வாளர் குழுவின் இன்னொரு உறுப்பினரான ஜிஜோ ஆப்ரஹாம்.
கிரஃபேன் ஆக்சைட் ஆலைகளை அமைத்து  குடிநீர் பற்றாக்குறையைச் சமாளிக்க தமிழக அரசு விரைவில் களத்தில் இறங்க வேண்டும் என்பதே நமது வேண்டுகோள். அரசு சாரா அமைப்புகள், தன்னார்வக் குழுக்கள், நீரியல் வல்லுநர்கள் அனைவரும் கவனிக்க வேண்டிய பிரச்சினை இது.
(நன்றி : ஜூன் 2017 ட்ரீம் 2047 இதழில் பிமன் பாசு எழுதிய கட்டுரை)அறிவியல் கதிர்

பூமியின் மேற்பரப்பில் நான்கில் மூன்று பகுதி தண்ணீர்தான். அதில் பெரும்பகுதி கடல் நீர். கடல் நீர் உப்பானதால் அதைக் குடிக்கப் பயன்படுத்த முடிவதில்லை. நாளுக்கு நாள் குடிநீர் கிடைப்பது அரிதாகிவருகிறது என்பதை நம் அன்றாட அனுபவங்கள் தெளிவாக்குகின்றன. கடல் நீரைக் குடிநீராக்கினால் பிரச்சினையைத் தீர்த்துவிடலாம்தான். இன்று கடல் நீரைக் குடிநீராக்க  காய்ச்சி வடிகட்டுதல், அயான் பரிமாற்றம், தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல்  (reverse osmosis) போன்ற பல்வேறு வழிமுறைகள் இருந்தாலும் அவை செலவு அதிகம் வைப்பவை. சூரியசக்தி வடிகட்டல் தவிர மற்ற முறைகளில் கணிசமான ஆற்றலைப் பயன்படுத்தியே குடிநீரைப் பெற முடியும். அண்மையில், கிரஃபேனைக் கொண்டு தயாரிக்கப்பட்ட ஒரு வடிகட்டியை (graphene-based sieve) பயன்படுத்தி கடல் நீரிலிருந்து உப்பை எளிதில் அகற்றிவிடலாம் என்கின்றனர் இங்கிலாந்து மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழக ஆய்வாளர்கள். கடல்நீரைக் குடிநீராக்க இது முற்றிலும் புதியதொரு வழிமுறை.
கிரஃபேன் என்பது ஒன்றாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ள சுத்தமான கார்பன் அணுக்களை நெருக்கமாக அடுக்கித் தயாரிக்கப்பட்ட ஒரு கார்பன் அடுக்குதான். கார்பனின் இன்னொரு வடிவமே கிரஃபேன். கிரஃபேன் அடுக்குகளை ஒன்றின்மீது ஒன்றாக வைத்து அடுக்கித் தயாரித்தால் நமக்கு கிடைப்பது கிராஃபைட். சுத்தமான கிரஃபேனைப் போல கிரஃபேன் ஆக்சைட் விலை உயர்ந்ததல்ல. கிராஃபைட் துகள்களைக் கொண்டு அதை எளிதாகத் தயாரித்துவிடலாம். கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வின் உள்ளே உள்ள சிறு துளைகளை மாற்றியமைத்து நமக்குத் தேவையான சவ்வினைத் தயாரித்துக் கொள்ள முடியும். முன்னதாக, மான்செஸ்டரில் உள்ள நேஷனல் கிரஃபேன் இன்ஸ்டிட்யூட்டில் கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வுகளைக் கொண்டு சிறிய நானோ துகள்கள், மூலக்கூறுகள், அளவில் பெரிதாக உள்ள உப்புகள் ஆகியவற்றை வடிகட்டி தண்ணீரிலிருந்து பிரிக்க முடியும் என்பதை ஆய்வாளர்கள் கண்டுபிடித்திருந்தனர். கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வினை தண்ணீரில் அமிழ்த்தும்போது அது லேசாக வீங்கிவிடுகிறது. தண்ணீர் அது வழியாகச் செல்லும்போது சிறிய உப்புகளும் அத்துடன் சென்று விடும். அளவில் பெரிய அயான்களும் மூலக்கூறுகளும் தடுக்கப்பட்டு விடும். உப்பு நீரில் உள்ள உப்புகளை வடிகட்ட மேற்கண்ட சவ்வினைப் பயன்படுத்த முடிவதில்லை. அவற்றை வடிகட்ட மேலும் சிறிய துளைகள் உள்ள வடிகட்டி தேவை.
கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வின் இரு புறமும் “எபாக்ஸி ரெசின்” என்ற பொருளால் ஆன சுவர்களை வைத்தால் அதன் வீக்கத்தைத் தடுக்க முடியும் என்பதை மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் ராகுல் ரவீந்திரன் நாயரும் அவரது குழுவினரும் கண்டுபிடித்தனர். வீக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்திய பிறகு சவ்வினுடைய பண்புகளை மாற்றியமைக்க முடிந்தது. அப்படி மாற்றியமைத்து உப்பை வடிகட்டக்கூடியதாக அதை மாற்ற முடிந்தது.
உப்பை நீரில் கரைக்கும்போது உப்பின் மூலக்கூறுகளைச் சுற்றி தண்ணீரின் மூலக்கூறுகள் ஒரு கூட்டினை (shell)  போல் சேருவதால் உப்பு மூலக்கூறுகள் அளவில் பெரிதாகிவிடுகின்றன. அதனால் மேற்கூறிய முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வின் வழியாக தண்ணீர் மூலக்கூறுகள் செல்ல முடியும். உப்பு மூலக்கூறுகள் செல்ல முடியாது. அதாவது கடல் நீரிலிருந்து உப்பை இந்த முறையில் பிரித்தெடுக்க முடியும். இன்னொரு சாதகமான விஷயம், சவ்வின் வழியாக தண்ணீர் வேகமாகச் சென்று விடும். அப்படியெனில் உப்புநீரிலிருந்து உப்பை வடிகட்டி குடிநீரைத் தயாரிக்க அதிக நேரம் ஆகாது.
உலகம் முழுதும் நாளுக்கு நாள் அதிகரித்துக் கொண்டிருக்கும் குடிநீர் நெருக்கடியைச் சமாளிக்க இந்த கண்டுபிடிப்பு எவ்வளவு முக்கியமானது என்பதை அதிகம் விளக்க வேண்டியதில்லை. 2025-ம் ஆண்டிற்குள் உலக மக்கள் தொகையில் 14 சதவீதம் பேர் கடுமையான தண்ணீர்ப் பற்றாக்குறையால் பாதிக்கப்படுவார்கள் என்கிறது ஐ.நா. உலகெங்கும் கடல் நீரைக் குடிநீராக்கும் முயற்சிகளுக்கு இந்த புதிய தொழில்நுட்பம் மிகப்பெரும் ஊக்கமளித்திருக்கிறது. குறிப்பாக, பெரிய அளவில் கடல்நீரைக் குடிநீராக்கும் ஆலைகளை அமைக்க முடியாத நாடுகளுக்கு இது வரப்பிரசாதமாகவே அமைய இருக்கிறது.
“கிரஃபேன் ஆக்சைட் சவ்வினை உப்புநீரை வடிகட்டுவதற்கு மட்டுமல்ல, அயான்களின் அளவுகளைப் பொறுத்து அவற்றை வடிகட்டக் கூடியதாகத் தயாரித்துப் பயன்படுத்தவும் முடியும்” என்கிறார் ஆய்வாளர் குழுவின் இன்னொரு உறுப்பினரான ஜிஜோ ஆப்ரஹாம்.
கிரஃபேன் ஆக்சைட் ஆலைகளை அமைத்து  குடிநீர் பற்றாக்குறையைச் சமாளிக்க தமிழக அரசு விரைவில் களத்தில் இறங்க வேண்டும் என்பதே நமது வேண்டுகோள். அரசு சாரா அமைப்புகள், தன்னார்வக் குழுக்கள், நீரியல் வல்லுநர்கள் அனைவரும் கவனிக்க வேண்டிய பிரச்சினை இது.
(நன்றி : ஜூன் 2017 ட்ரீம் 2047 இதழில் பிமன் பாசு எழுதிய கட்டுரை)