ഇന്ധനം

ജ്വലിക്കുമ്പോഴോ, രൂപമാറ്റം സംഭവിക്കുമ്പോഴോ ഉപയോഗപ്രദമായ ചൂടോ പ്രകാശമോ രണ്ടുമോ നൽകുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളെയാണ് ഇന്ധനങ്ങൾ എന്ന് പറയുന്നത്. ഇന്ധനങ്ങൾ ജ്വലനം വഴിയോ, അല്ലെങ്കിൽ ആണവ പ്രവർത്തനങ്ങളിലെപ്പോലെ രൂപമാറ്റം സംഭവിച്ചോ ആണ് ഊർജ പ്രസരണം നടത്തുന്നത്. മനുഷ്യരുപയോഗിക്കുന്ന മിക്ക ഇന്ധനങ്ങളും കത്തുന്ന തരമാണ്. ഇന്ധനം ഓക്സിജനുമായി ചേർന്ന് ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുന്ന തരം രാസപ്രവർത്തനമാണ് തീ കത്തുമ്പോൾ നടക്കുന്നത്. ചൂടുണ്ടാകുന്ന തരം (എക്സോത്ർമിക്) റിയാക്ഷനുകളും ന്യൂക്ലിയാർ റിയാക്ഷനും ഊർജ്ജാവശ്യങ്ങൾക്കുപയോഗിക്കാറുണ്ട്. ഇന്ധനങ്ങൾ ജീവകോശങ്ങളിലും ഊർജ്ജോത്പാദനത്തിനുപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്.

രാസ ഇന്ധനങ്ങൾ

ഓക്സിഡേഷൻ പോലുള്ള രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുന്ന വസ്തുക്കളെയാണ് രാസ ഇന്ധനങ്ങൾ എന്ന് പറയുന്നത്.

ജൈവ ഇന്ധനങ്ങൾ

ഖര രൂപത്തിലോ ദ്രാവകരൂപത്തിലോ വാതകമായോ കാണപ്പെടുന്നതും ജൈവവസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്നതുമായതും ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിക്കാവുന്നതുമായ വസ്തുക്കളെയാണ് ബയോഫ്യൂവൽ (ജൈവ ഇന്ധനങ്ങൾ) എന്ന് പറയുന്നത്. സസ്യങ്ങളോ ജന്തുക്കളുടെ വിസർജ്ജ്യമോ പോലെ സ്വാഭാവികമായി പുനരുത്പാദനം നടക്കുന്ന സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്നാണ് ഇത് ലഭിക്കുന്നത്.

വിറകായിരിക്കണം മനുഷ്യൻ ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ച ഇന്ധനം. 15 ലക്ഷം വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപു തന്നെ നിയന്ത്രിതമായ രീതിയിൽ തീ ഉപയോഗിക്കാൻ ദക്ഷിണാഫ്രിക്കയിലെ സ്വാർട്ട്ക്രാൻസിലെ മനുഷ്യർ പഠിച്ചിരുന്നു എന്നാണ് തെളിവുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. ഹോമോ സാപ്പിയൻസ് എന്ന മനുഷ്യ സ്പീഷീസാണോ അതോ ആസ്ട്രലോപിത്തേക്കസാണോ ആദ്യം തീ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതി കണ്ടുപിടിച്ചതെന്ന് വ്യക്തമല്ല. ഇന്ധനം എന്ന നിലയിൽ വിറക് ഇപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. വിറകിന്റെ മിക്ക ഉപയോഗങ്ങളും ഇപ്പോൾ മറ്റ് ഇന്ധനങ്ങൾ ഏറ്റെടുത്തിട്ടുണ്ട്. വിറകിന്റെ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത 10–20 MJ/kg ആണ്.

അടുത്തകാലത്തായി ബയോഡീസൽ, എത്തനോൾ എന്നിവ പോലെ വാഹനങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന തരം ഇന്ധനങ്ങൾ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.

ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങൾ

കൽക്കരി, പെട്രോളിയം, വാതക ഇന്ധനം (നാച്ചുറൽ ഗാസ്) തുടങ്ങിയ മണ്ണിനടിയിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന ഇന്ധനങ്ങൾ ഹൈഡ്രോകാർബണുകളാണ്. പുരാതന ജീവജാലങ്ങളുടെ അവശിഷ്ടങ്ങളിൽ നിന്ന് രൂപപ്പെടുന്നതുകൊണ്ടാണ് ഇത്തരം ഇന്ധനങ്ങളെ ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഭൂപ്രതലത്തിനടിയിലെ ഉയർന്ന താപനിലയും സമ്മർദ്ദവും കാരണമാണ് ജൈവാവശിഷ്ടങ്ങൾ കാലങ്ങൾ കൊണ്ട് ഇത്തരം ഇന്ധനമായി മാറുന്നത്. ടാർ സാൻഡ് പോലെയുള്ള ഹൈഡ്രോകാർബൺ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള വസ്തുക്കൾക്ക് ജൈവോത്പത്തിയല്ല ഉള്ളത്. അതിനാൽ ഇവയെ മിനറൽ ഇന്ധനങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നതാവും ഉചിതം.

ആണവ ഇന്ധനം

പദാർത്ഥങ്ങളുടെ അണുക്കളെ (ആറ്റം) വിഭജിക്കുകയോ സംയോജിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്ത് ഊർജ്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ സാധിക്കുന്ന തരം ഇന്ധനങ്ങളാണ് ആണവ ഇന്ധനങ്ങൾ.

ആണവ വിഭജനം

ആണവോർജ്ജമുണ്ടാക്കാൻ ഇന്ധന പെല്ലറ്റുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇന്ധനം ആണവവിഭജനത്തെ ആസ്പദമാക്കി ഊർജ്ജോത്പാദനം നടത്തുന്ന തരമാണ്. നിയന്ത്രിതമായ വിധത്തിൽ ഇത്തരം ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ നടത്തിയാണ് ഊർജ്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. 235U, 239 എന്നിവയാണ് സാധാരണഗതിയിൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നവ. ഇവ ഘനനം ചെയ്തെടുക്കൽ, ശുദ്ധീകരിക്കൽ, ഉപയോഗിക്കൽ, ഉപയോഗശേഷം ബാക്കി വരുന്ന വസ്തുക്കൾ സുരക്ഷിതമായി നിക്ഷേപിക്കൽ എന്നീ പ്രക്രീയകൾ ചേർന്നതാണ് ആണവഇന്ധന ചക്രം. ആണ– വോർജ്ജമേഖല കൂടാതെ ആണവായുധങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിലും ഈ ഇന്ധനങ്ങൾക്ക് പ്രാധാന്യമുണ്ട്.

ആണവസംയോജനം

സംയോജനത്തിലൂടെ ഊർജ്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഇന്ധനങ്ങൾ നിലവിൽ ഊർജ്ജോത്പാദനത്തിനായി മനുഷ്യർ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല. നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഊർജ്ജസ്രോതസ്സ് ആണവ സംയോജനമാണ്. ഹൈഡ്രജൻ മാതിരിയുള്ള മൂലകങ്ങളാണ് സംയോജിക്കാൻ കൂടുതൽ സാദ്ധ്യത. ഉയർന്ന താപത്തിൽ പ്ലാസ്മ അവസ്ഥയിലേ ഇത് സാദ്ധ്യമാവൂ. പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഹൈഡ്രജന്റെ 2-ഉം 3-ഉം ഐസോട്ടോപ്പുകളാണ് സംയോജനത്തിന് ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. ഇവ ചേർന്ന് ഹീലിയം-4 രൂപപ്പെടുന്നതോടൊപ്പം ഊർജ്ജം ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്യും. ഒരു കിലോഗ്രാം ഹൈഡ്രജൻ ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ 0.41PJ ഊർജ്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ സാധിക്കും. 700 കിലോഗ്രാം ഹൈഡ്രജൻ ഒരു സെക്കന്റിൽ ഉപയോഗിച്ചാൽ ലോകത്തെ ഊർജ്ജാവശ്യം മുഴുവനും നിറവേറ്റാനാവുമത്രേ. 2040-നു മുൻപ് ഈ വിധം ഊർജ്ജമുത്പാദിപ്പിക്കൽ സാദ്ധ്യമാവുക സംശയമാണത്രേ.

കാലങ്ങളായുള്ള ഉപയോഗം

ഹോമോ ഇറക്റ്റസ് ഉദ്ദേശം 20 ലക്ഷം വർഷങ്ങൾക്കു മുൻപാണത്രേ വിറക് ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിച്ചു തുടങ്ങിയത്. മനുഷ്യ ചരിത്രത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗം സമയത്തും സസ്യങ്ങളിൽ നിന്നു ലഭിക്കുന്ന വിറകും എണ്ണയും ജന്തുക്കലിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന കൊഴുപ്പും മാതമായിരുന്നു ലഭ്യമായ ഇന്ധനങ്ങൾ. 6000 ബി.സി. മുതൽ ചാർക്കോൾ എന്ന മരക്കരി ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിച്ചു തുടങ്ങി. ലോഹങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിലെ സ്മെൽറ്റിംഗ് പ്രക്രീയക്കാണ് ഇത് ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്. കൽക്കരി ഇതിനായി വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കാൻ തുടങ്ങിയത് പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടോടെ വനങ്ങൾ വിസ്തൃതിയിൽ കുറഞ്ഞുതുടങ്ങിയതോടെയാണ്.കൽക്കരി ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചുതുടങ്ങിയത് 1000 ബി.സി.യിൽ ചൈനയിലാണ്. 1769-ൽ ആവിയെന്ത്രം കണ്ടുപിടിച്ചതോടെ കൽക്കരി ഇന്ധനം എന്നനിലയിൽ കൂടുതൽ ഉപയോഗിക്കാൻ തുടങ്ങി. പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടോടെ കൽക്കരിയിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന വാതകം ലണ്ടനിൽ തെരുവുവിളക്കുകൾ കത്തിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാൻ തുടങ്ങി. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൽ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാനാണ് കൽക്കരി കൂടുതലും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. 2005-ൽ ലോകത്തെ വൈദ്യുതോത്പാദനത്തിന്റെ 40% കൽക്കരിയിൽ നിന്നായിരുന്നു.