ऑक्सिजन हा मूलद्रव्य
ऑक्सिजन, ज्याला ‘O’ या चिन्हाने आणि 8 या अणुसंख्येने दर्शविले जाते, एक अत्यंत क्रियाशील अधातू मूलद्रव्य आहे. पृथ्वीवरील जीवनासाठी हा एक महत्त्वाचा घटक आहे आणि तो अनेक नैसर्गिक आणि औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतो. प्रमाणित तापमान आणि दाबावर, ऑक्सिजन द्वि-अणू वायू (O₂) म्हणून अस्तित्वात असतो, जो रंगहीन, गंधहीन आणि चवहीन असतो.
ऑक्सिजनचे दैनंदिन उपयोग
ऑक्सिजनचे सर्वव्यापी स्वरूपामुळे ते अनेक दैनंदिन क्रियाकलाप आणि आवश्यक सेवांमध्ये सामील असते.
श्वसन
मनुष्य आणि प्राणी यांच्यासह सर्व वायूसह जगणारे (aerobic) जीव पेशीय श्वसनासाठी (cellular respiration) ऑक्सिजनवर अवलंबून असतात. ही जैवरासायनिक प्रक्रिया सजीवांना पोषक तत्वांचे ऊर्जेत रूपांतर करण्यास मदत करते, ज्यामुळे शरीराची महत्त्वपूर्ण कार्ये चालू राहतात. भारत आणि जगभरातील व्यक्तींद्वारे श्वास घेतलेला वातावरणातील ऑक्सिजन या मूलभूत प्रक्रियेचा अविभाज्य भाग आहे.
ज्वलन
बहुतेक प्रकारच्या ज्वलनासाठी ऑक्सिजन आवश्यक आहे, जे उष्णता आणि प्रकाशाच्या स्वरूपात ऊर्जा सोडते. या तत्त्वाचा दररोज विविध मार्गांनी उपयोग केला जातो:
- भारतीय घरांमध्ये स्वयंपाकाच्या गॅसचे (LPG) ज्वलन.
- ग्रामीण भागांमध्ये उष्णता आणि स्वयंपाकासाठी लाकूड किंवा कोळशाचे ज्वलन.
- मुंबई, दिल्ली आणि चेन्नई सारख्या शहरांमधील वाहनांमधील अंतर्गत ज्वलन इंजिन.
वैद्यकीय सहाय्य
आरोग्यसेवेत, ऑक्सिजन उपचार हा एक महत्त्वपूर्ण हस्तक्षेप आहे. रुग्णालये आणि आपत्कालीन परिस्थितीत, दमा (asthma), न्यूमोनिया (pneumonia) किंवा क्रॉनिक ऑब्स्ट्रक्टिव्ह पल्मोनरी डिसीज (COPD) सारख्या श्वसन समस्या असलेल्या रुग्णांना आधार देण्यासाठी ऑक्सिजन सिलिंडर आणि कॉन्सन्ट्रेटर नियमितपणे वापरले जातात. आरोग्य संकटाच्या काळात, वैद्यकीय ऑक्सिजनची मागणी अनेकदा भारतातील सार्वजनिक आरोग्य पायाभूत सुविधांमध्ये त्याची अपरिहार्य भूमिका अधोरेखित करते.
जलशुद्धीकरण
जलशुद्धीकरण प्रकल्पांमधील वायुवीजन (aeration) प्रक्रिया अशुद्धींचे ऑक्सिडीकरण करण्यासाठी आणि सेंद्रिय पदार्थ (organic matter) विघटित करणाऱ्या फायदेशीर सूक्ष्मजीवांच्या (beneficial microorganisms) वाढीस मदत करण्यासाठी ऑक्सिजनवर अवलंबून असतात. यामुळे समुदायांना स्वच्छ पिण्याचे पाणी उपलब्ध होते, ही पद्धत भारतीय शहरांमधील पाणीपुरवठा व्यवस्थापन करणाऱ्या महानगरपालिकांद्वारे वापरली जाते. याव्यतिरिक्त, मत्स्यपालन केंद्रे (fish farms) आणि मत्स्यालय (aquariums) मध्ये निरोगी जलचर वातावरण राखण्यासाठी ऑक्सिजनचा उपयोग केला जातो.
अत्यंत कठीण वातावरणात आधार
पर्वतारोहण (mountaineering) आणि स्कूबा डायव्हिंग (scuba diving) सारख्या क्रियाकलापांसाठी विशेष श्वसन उपकरणांमध्ये (breathing apparatus) केंद्रित ऑक्सिजन असतो. हे अशा वातावरणात महत्त्वाचा श्वासोच्छ्वासाचा आधार प्रदान करते जिथे वातावरणातील ऑक्सिजन कमी असतो, जसे की हिमालयातील उंच प्रदेश किंवा भारताच्या किनारपट्टीजवळ खोल समुद्रातील शोधमोहीम (deep-sea exploration) दरम्यान. त्याचप्रमाणे, दाबरहित विमानामधील (non-pressurized aircraft) पायलट उंच ठिकाणी ऑक्सिजन मास्कचा वापर करतात.
ऑक्सिजनची नैसर्गिक उपस्थिती
ऑक्सिजन हे पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक मूलद्रव्यांपैकी एक आहे, जे विविध स्तरांवर (spheres) विविध स्वरूपात आढळते.
वातावरणातील ऑक्सिजन
पृथ्वीच्या वातावरणातील अंदाजे 21% भाग द्वि-अणू ऑक्सिजनचा (O₂) बनलेला आहे. हे वातावरणातील ऑक्सिजन वनस्पती आणि शैवाल (algae) द्वारे केल्या जाणाऱ्या प्रकाशसंश्लेषणामुळे (photosynthesis) सतत भरून काढले जाते.
पाणी आणि पृथ्वीच्या कवचातील ऑक्सिजन
पृथ्वीच्या जलावरणात (hydrosphere), ऑक्सिजन पाण्याचा (H₂O) एक मूलभूत घटक आहे, जो त्याच्या वस्तुमानाचा सुमारे 89% भाग बनवतो. पृथ्वीच्या शिलावरणात (lithosphere), ऑक्सिजन वस्तुमानानुसार सर्वात मुबलक मूलद्रव्य आहे, जो प्रामुख्याने खनिजे (minerals) आणि खडकांमधील (rocks) ऑक्साईड्सच्या (oxides) स्वरूपात आढळतो, जसे की सिलिकेट्स (silicates) आणि कार्बोनेट्स (carbonates), जे भारतीय उपखंडातील भूगर्भीय रचनांचा (geological formations) एक महत्त्वपूर्ण भाग बनवतात.
भारतातील औद्योगिक उत्पादन आणि उपयोग
औद्योगिक उत्पादन पद्धती
औद्योगिक स्तरावरील ऑक्सिजन मुख्यत्वे द्रवीकृत हवेच्या आंशिक ऊर्ध्वपातनाने (fractional distillation of liquid air) तयार केले जाते. हवा प्रथम शुद्ध, संकुचित आणि अत्यंत कमी तापमानापर्यंत थंड केली जाते, ज्यामुळे ती द्रवीकृत होते. त्यांच्या उत्कलन बिंदूंमधील (boiling points) फरकामुळे, द्रव नायट्रोजन (उत्कलन बिंदू -196 °C) आणि द्रव ऑक्सिजन (उत्कलन बिंदू -183 °C) नंतर ऊर्ध्वपातनाने वेगळे केले जातात. लिंडे इंडिया (Linde India) आणि इनोक्स एअर प्रोडक्ट्स (INOX Air Products) सारख्या कंपन्यांद्वारे चालवल्या जाणाऱ्या क्रायोजेनिक हवा वेगळी करणाऱ्या युनिट्स (ASUs) भारतातील औद्योगिक केंद्रांमध्ये सामान्य आहेत.
भारतीय उद्योगांमध्ये उपयोग
ऑक्सिजनचा भारतातील अनेक उद्योगांमध्ये व्यापक वापर आढळतो:
- पोलाद उत्पादन: मूलभूत ऑक्सिजन पोलाद निर्मिती (BOS) प्रक्रियांमध्ये मोठ्या प्रमाणात ऑक्सिजनचा वापर होतो, ज्या वितळलेल्या कच्च्या लोखंडातील (molten pig iron) कार्बन काढून पोलाद तयार करतात. भिलाई, दुर्गापूर, रुरकेला आणि बोकारो येथील स्टील अथॉरिटी ऑफ इंडिया लिमिटेड (SAIL) द्वारे चालवल्या जाणाऱ्या प्रमुख पोलाद कारखान्यांमध्ये कार्यक्षमता आणि गुणवत्ता वाढवण्यासाठी ऑक्सिजनचा मोठ्या प्रमाणावर उपयोग केला जातो.
- रासायनिक उद्योग: नायट्रिक ऍसिड (nitric acid), इथिलीन ऑक्साईड (ethylene oxide) आणि विनाइल क्लोराईड मोनोमर (vinyl chloride monomer) यासह विविध रसायनांच्या उत्पादनामध्ये ऑक्सिजन एक मुख्य अभिकर्मक (reactant) आहे. ही रसायने भारताच्या वाढत्या पेट्रोकेमिकल (petrochemical) आणि खत (fertilizer) क्षेत्रासाठी अविभाज्य आहेत.
- वेल्डिंग आणि धातू कापणे: ऑक्सी-इंधन वेल्डिंग आणि कटिंग तंत्र, विशेषतः ऑक्सी-एसिटिलीन (oxy-acetylene), धातू कापणे आणि जोडण्यासाठी भारतातील फॅब्रिकेशन कार्यशाळा (fabrication workshops), बांधकाम स्थळे (construction sites) आणि उत्पादन युनिट्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
- लगदा आणि कागद उद्योग: कागद उद्योगात ऑक्सिजनचा विरंजन कारक (bleaching agent) म्हणून वापर केला जातो, ज्यामुळे क्लोरीन-आधारित विरंजन पद्धतींना एक पर्यावरणपूरक पर्याय मिळतो.
- काच उत्पादन: काच उत्पादनादरम्यान उच्च तापमान प्राप्त करण्यासाठी आणि ऊर्जा कार्यक्षमता (energy efficiency) सुधारण्यासाठी भट्ट्यांमध्ये (furnaces) ऑक्सिजन इंजेक्शन केले जाते.