Hydrogen blending amplifies seismic risk to global gas pipelines
यह अध्ययन प्रकट करता है कि मौजूदा प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों को हाइड्रोजन सम्मिश्रण के लिए पुनरुद्देश्यित करना भूकंपीय विफलता के जोखिमों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है—संचित सामग्री क्षति के कारण संवेदनशील क्रॉसिंग पर संभावना को 40 गुना तक बढ़ा देता है—जिससे हाइड्रोजन बुनियादी ढांचे की योजना में भूकंपीय खतरा आकलन को शामिल करना आवश्यक हो जाता है।
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दुनिया एक शांत ऊर्जा क्रांति के बीच में है, जो हमारे भविष्य को शक्ति देने के लिए जीवाश्म ईंधन से हटकर स्वच्छ विकल्पों की ओर बढ़ रही है। इस परिवर्तन के केंद्र में हाइड्रोजन है, एक ऐसा ईंधन जो बिना किसी प्रदूषण के जलता है और जिसे पवन और सौर ऊर्जा जैसे नवीकरणीय स्रोतों से बनाया जा सकता है। इस ईंधन को महाद्वीपों के पार ले जाने के लिए, इंजीनियर एक विशाल, मौजूदा नेटवर्क की ओर देख रहे हैं: जमीन के नीचे पहले से दबी हुई सैकड़ों हजार किलोमीटर की प्राकृतिक गैस पाइपलाइनें। विचार यह है कि इन पाइपों में बहने वाली गैस में हाइड्रोजन को बस मिला दिया जाए, एक ऐसी रणनीति जो अरबों डॉलर बचा सकती है और हरित अर्थव्यवस्था की ओर बढ़ने की गति को तेज कर सकती है। हालांकि, ये पाइप मीथेन के लिए बनाए गए थे, जो एक अलग गैस है, और वे एक ऐसे ग्रह पर स्थित हैं जो लगातार गतिमान है। जमीन उनके नीचे खिसकती है, टूटती है, और भूकंप के दौरान हिलती है, एक ऐसी शक्ति जिसे समझने और झेलने के लिए इंजीनियरों ने दशकों तक अध्ययन किया है। महत्वपूर्ण प्रश्न यह है कि क्या पुराने पाइप, जो अब एक नए और रासायनिक रूप से आक्रामक ईंधन को ले जा रहे हैं, जमीन की हिंसक गतिविधियों के बीच जीवित रह पाएंगे।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने वैश्विक परिदृश्य का परीक्षण करके इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया है कि कैसे हाइड्रोजन और भूकंप का संयोजन दुनिया के पाइपलाइन बुनियादी ढांचे के लिए खतरा पैदा कर सकता है। उन्होंने न केवल पाइपों को देखा, बल्कि उन जटिल संपर्कों के जाल और उन विशिष्ट स्थानों को भी देखा जहाँ जमीन के टूटने की सबसे अधिक संभावना है। लगभग 2,600 चालू प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों के डेटा का विश्लेषण करके, वैज्ञानिकों ने मानचित्रित किया कि ये पाइप पृथ्वी की पपड़ी (क्रस्ट) में सक्रिय दोष रेखाओं (फॉल्ट्स) को कहाँ पार करते हैं। इसके बाद उन्होंने हजारों कंप्यूटर सिमुलेशन चलाए ताकि यह देखा जा सके कि जब इन पाइपों को दस से तीस वर्षों की लंबी अवधि के लिए हाइड्रोजन के संपर्क में रखा जाता है, और साथ ही भूकंप के तनाव का सामना करना पड़ता है, तो क्या होता है। अध्ययन एक छिपे हुए खतरे को उजागर करता है जिसे काफी हदस्त तक अनदेखा किया गया है: हाइड्रोजन की उपस्थिति न केवल समय के साथ धातु को धीरे-धीरे कमजोर करती है; बल्कि यह भूकंप के दौरान पाइपों के टूटने के जोखिम को नाटकीय रूप से बढ़ा देती है।
शोधकर्ताओं ने पाया कि यह खतरा दुनिया के सबसे अधिक भूकंप प्रवण क्षेत्रों तक सीमित नहीं है। जबकि यह अच्छी तरह से ज्ञात है कि चिली, जापान और तुर्की जैसे स्थानों में पाइपलाइनों को उच्च भूकंपीय जोखिमों का सामना करना पड़ता है, अध्ययन से पता चलता है कि हाइड्रोजन मिलाने से नियम पूरी तरह से बदल जाते हैं। कुछ विशिष्ट स्थानों पर जहाँ एक पाइपलाइन एक फॉल्ट को पार करती है, यदि हाइड्रोजन का मिश्रण अधिक है और संपर्क का समय लंबा है, तो भूकंप के दौरान पाइप के विफल होने की संभावना लगभग चालीस गुना बढ़ जाती है। ऐसा इसलिए नहीं है कि भूकंप स्वयं अधिक शक्तिशाली हो रहे हैं, बल्कि इसलिए है क्योंकि हाइड्रोजन ने चुपचाप स्टील को खराब कर दिया है, जिससे वह भंगुर (ब्रिटल) हो गया है और जमीन के हिलने पर मुड़ने या खिंचने में कम सक्षम हो गया है। अध्ययन बताता है कि यह क्षति धीरे-धीरे जमा होती है, जैसे कोई जंग धातु की ताकत को दशकों तक खाती रहती है, जब तक कि पाइप फॉल्ट के खिसकने के अचानक झटके को सहने में असमर्थ नहीं हो जाता।
शायद सबसे आश्चर्यजनक निष्कर्ष यह है कि यह बढ़ा हुआ जोखिम समान रूप से वितरित नहीं है। खतरा उन क्षेत्रों में सबसे अधिक है जिन्हें पहले केवल मध्यम भूकंपीय जोखिम वाले क्षेत्रों के रूप la माना जाता था। चीन, तुर्की और ईरान जैसे देशों में, हाइड्रोजन मिश्रण के प्रवेश से पाइपलाइन विफलता की संभावना दोगुनी या तीन गुनी तक हो सकती है। अध्ययन इंगित करता है कि जोखिम भूकंप क्षेत्र की तीव्रता के बजाय इस बात से संचालित होता है कि पाइपों ने हाइड्रोजन के साथ कितना समय बिताया है। इसका अर्थ यह है कि एक क्षेत्र जिसमें "मध्यम" भूकंप रेटिंग है, वह एक ऐसे क्षेत्र की तुलना में अधिक खतरनाक हो सकता है जिसकी रेटिंग "उच्च" है, यदि हाइड्रोजन क्षति ने पर्याप्त समय ले लिया हो। शोधकर्ताओं ने गणना की कि बीस प्रतिशत हाइड्रोजन मिश्रण के तीस वर्षों के संपर्क के बाद, पाइपलाइन विफलता के महत्वपूर्ण जोखिम का सामना करने वाले देशों की संख्या दोगुनी से अधिक हो सकती है, जिससे खतरा कुछ केंद्रित हॉटस्पॉट से कहीं अधिक व्यापक वैश्विक परिदृश्य में फैल सकता है।
अध्ययन ने यह भी देखा कि जब एक पाइप टूट जाता है, तो पाइपलाइन नेटवर्क का आकार परिणामों को कैसे प्रभावित करता है। उन्होंने पाया कि पाइपों का विन्यास (लेआउट) धातु की मजबूती जितना ही महत्वपूर्ण है। पाइपलाइनें जो लंबे, सीधे रेखाओं में चलती हैं, जैसे कि एक अकेला धागा, सबसे अधिक संवेदनशील होती हैं। यदि एक फॉल्ट क्रॉसिंग पर सीधा रेखा टूटने की घटना होती है, तो गैस का पूरा प्रवाह रुक जाता है, और सिस्टम ऊर्जा वितरण की अपनी क्षमता खो देता है। इसके विपरीत, जो नेटवर्क एक जाल (मेश) की तरह बुने हुए होते हैं, जिनमें कई लूप और वैकल्पिक मार्ग होते हैं, वे टूटने के दौरान जीवित रहने में बहुत बेहतर होते हैं। जब एक जाल वाले नेटवर्क में एक पाइप टूटता है, तो गैस बस क्षति के चारों ओर अन्य रास्तों से बह सकती है। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने चेतावनी दी कि इन मजबूत नेटवर्कों की भी एक सीमा है। यदि एक एकल भूकंपीय फॉल्ट नेटवर्क को एक ही समय में कई बिंदुओं पर काट देता है, तो यह वैकल्पिक मार्गों को एक साथ काट सकता है, जिससे सिस्टम के पास उबरने का कोई रास्ता नहीं बचता। अध्ययन ने दिखाया कि हालांकि मेश्ड नेटवर्क लचीले होते हैं, फिर भी हाइड्रोजन की उपस्थिति उनकी वापसी करने की क्षमता को कम कर देती है, हालांकि यह नुकसान सीधे-लाइन वाले सिस्टम की तुलना में बहुत कम गंभीर है।
इन निष्कर्षों के निहितार्थ हमारे ऊर्जा भविष्य की योजना बनाने के लिए बहुत गहरे हैं। शोध का सुझाव है कि केवल यह जांचना कि क्या कोई पाइपलाइन भूकंप क्षेत्र में है, अब पर्याप्त नहीं है। इंजीनियरों और नीति निर्माताओं को अब यह भी विचार करना चाहिए कि एक पाइप ने कितने समय तक हाइड्रोजन ले जाने में बिताया है और उसमें कितनी गैस मिश्रित है। एक पाइपलाइन जो प्राकृतिक गैस के लिए सुरक्षित थी, हाइड्रोजन के लिए पुनरुद्देश्यित (repurposed) होने पर, विशेष रूप से यदि वह एक फॉल्ट लाइन को पार करती है, तो एक देनदारी बन सकती है। अध्ययन का प्रस्ताव है कि सुरक्षा आकलन को अब इन दीर्घकालिक रासायनिक प्रभावों को शामिल करने के लिए अपडेट किया जाना चाहिए, जिसमें पाइप सामग्री के क्षरण को एक महत्वपूर्ण भूकंपीय जोखिम के रूप में माना जाए। यह केवल मजबूत पाइप बनाने के बारे में नहीं है; यह समझने के बारे में है कि सामग्री स्वयं समय के साथ बदल जाती है, अधिक नाजुक और ग्रह की प्राकृतिक गतिविधियों का सामना करने में कम सक्षम हो जाती है।
अंततः, यह शोध पत्र एक ऐसे वैश्विक बुनियादी ढांचे की तस्वीर पेश करता है जो पहले की तुलना में अधिक नाजुक है। हाइड्रोजन की ओर संक्रमण आवश्यक है, लेकिन इसे इसमें शामिल भौतिक विज्ञान की अनदेखी करके नहीं किया जा सकता है। शोधकर्ता जोर देते हैं कि जोखिम वास्तविक और मापने योग्य है, जो स्टील को होने वाले हाइड्रोजन के धीमे, संचयी नुकसान से प्रेरित है। उनका तर्क है कि इससे पहले कि हम अपने मौजूदा नेटवर्क में बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन मिलाने के लिए प्रतिबद्ध हों, हमें हर पाइपलाइन का गहन मूल्यांकन करना चाहिए कि दशकों के संपर्क के बाद वह भूकंप से बचने में कितनी सक्षम है। लक्ष्य यह सुनिश्चित करना है कि स्वच्छ ऊर्जा के भविष्य की राह जमीन के नीचे विनाशकारी विफलताओं की ओर न ले जाए, जो जलवायु परिवर्तन के समाधान को आपदा के एक नए स्रोत में बदल दे।
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