मंगळवार, ३ जानेवारी, २०२३

वाळूची कमतरता आणि उपाय. भाग १ / Sand deficiency and alternatives. Part 1

स्वतःच्या सुखसोयींकरता मानव निसर्गाच्या संपत्तीचा उपयोग करत असतो. तसा तो अवश्य करावा पण जेव्हा त्या नैसर्गिक संपत्तीला तो ओरबाडतो तेव्हा गंभीर परिस्थिती निर्माण होते. ती संपण्याची टांगती तलवार सतत डोक्यावर असते. जी संपते ती संपत्ती. वाळू हा एक असाच वसुंधरेतून मिळणारा घटक. याचे वर्गीकरण भारतात 'गौण खनिजात' केले जाते. जगात जीवाश्म इंधनानंतर जमिनीतून सर्वाधिक उत्खनन होते ते वाळूचेच! इंग्रजीमध्ये त्याच्या कणांच्या आकारावरुन त्याला तीन नावांनी ओळखतात : सिल्ट, सँड आणि ग्रॅव्हेल. सर्वात बारीक कण सिल्टचे नंतर सँड आणि त्याहून मोठे ग्रॅव्हेल. मराठीत मात्र याला बारीक आणि जाड वाळू असेच ओळखले जाण्याचे पर्याय आहेत. यापैकी सँडचा (वाळू) वापर आपण अनेक प्रकारे करतो. खनिजांच्या एकूण होणार्‍या उत्खननापैकी वाळूचा वाटा ८५% आहे असे म्हणतात. आधुनिक इमारतींच्या, रस्त्यांच्या बांधकामापासून ते घड्याळे, ट्रांसमीटर, दागिने, काच वगैरेंसाठी वाळूचा वापर केला जातो. शिवाय गेल्या काही वर्षांत वाळूमधून क्वार्ट्झ खनिजाचा घटक वेगळा करुन त्यापासून तावदानांवरील सौर घट बनवायला सुरुवात झाली आहे. अर्थात यापैकी सर्वाधिक वाळूचा वापर बांधकामांसाठीच होतो. आयआयटी खरगपूर आणि आयआयटी मुंबईच्या संशोधकांनी वाळूच्या अनिर्बंध वापरामुळे होणारे पर्यावरणीय परिणाम, वाळूचे दुर्भिक्ष्य आणि तिला पर्याय यावर त्यांचे विचार एका पुस्तकाच्या प्रकरणात मांडले आहेत. वाळू संकटावर आपण वर्तमानपत्रांतून, नियतकालिकांमधून वाचत असतोच त्यामुळे याचे गांभीर्य जनसामान्यांपर्यंत पोहोचले आहेच. संशोधकांनी मांडलेल्या विचारांवर आधारित हे लेखन आहे.   

वाळूची निर्मिती हवामान आणि क्षरण प्रक्रियेमुळे होते. ती तयार व्हायला हजारो वर्षं लागतात. डोंगरावर उगम पावणारी नदी वाहात खाली येते तेव्हा वाटेतले दगड-धोंडे ती उतारावरुन आपल्यासोबत घेऊन येते. नदीच्या वेगाने वाहणार्‍या पाण्यामुळे तिच्या काठाशी आणि तळाशी असलेल्या दगड-धोंड्यांचे एकमेकांवर आदळून जोरदार घर्षण होत असते. या घर्षणादरम्यान नदीकाठाची धूप होते, दगड-धोंड्यांची झीज होते आणि त्यांचा आकार त्यांच्या पुढील प्रवासादरम्यान लहान-लहान होत जातो. म्हणूनच नदीच्या सुरुवातीच्या भागात डोंगरातील खडकातून सुटलेले टोकदार दगड त्यांच्या पुढील प्रवासात गुळगुळीत गोटे बनतात आणि त्याही पुढे त्यांची बारीक वाळू तयार होते.

मानवी वापरासाठी नदीच्या तळाशी असलेली वाळू वर काढली जाते. या वर काढण्याच्या क्रियेला उत्खनन किंवा उपसा म्हणले जाते. नदीतली वाळू ही त्याचा आकार, गोलाई, घनता, पाण्याचे शोषण करण्याची गुणवत्ता इत्यादी गुणधर्मांमध्ये इतर ठिकाणच्या वाळूंमध्ये उजवी ठरते. सुमारे ९०% वाळू ही इतर ठिकाणी म्हणजे वाळवंटात, समुद्रकिनारी आहे. मात्र इतक्या मोठ्या प्रमाणात येथे उपलब्ध असणार्‍या वाळूचा उपयोग बांधकामांसाठी करता येत नाही. कारण वाळवंटातल्या वाळूचे कण खूप बारीक आणि गुळगुळीत असतात त्यामुळे ते एकमेकाला चिकटून राहात नाहीत. याचा वापर केला तर त्याचा राळा (स्लरी) घसरून खाली पडतो. तो भिंतींना चिकटत नाही. हा दोष समुद्रकिनार्‍यावरील वाळूतही असतोच. शिवाय त्यातील क्षार आणि क्लोरिनचे अंश बांधकामासाठी वापरलेल्या लोखंडाच्या गंजण्याच्या क्रियेला बळ देतात. तिच्या प्राकृतिक गुणधर्मांमध्ये आकुंचन आणि ताणशक्तीचा अभाव असतो. म्हणून एवढ्या मोठ्या प्रमाणावर उपलब्ध असलेल्या वाळूचा उपयोग तसा शून्यच! नदीतल्या वाळूवर बांधकामादरम्यानच्या वापरासाठी कुठलीही प्रक्रिया करावी लागत नाही. उत्खनन करा, वाहनांमध्ये भरा आणि बांधकामस्थळी आणून तिचा वापर सुरु करा इतके सोपे असल्याने इतर ठिकाणच्या वाळूचा विचारही करायची गरज पडत नाही. 

पण यामुळे पर्यावरणाला मोठाच धोका निर्माण झाला आहे. नदीतून याचे अमर्याद उत्खनन नद्यांची खोली वाढवते आणि तीत भर घालायला मग नदीच्या किनार्‍यांची धूप होते, नद्यांच्या मुखांची रुंदी वाढत चालली आहे कारण समुद्राच्या किनार्‍यावर नवी वाळू आवश्यक प्रमाणात पोहोचतच नाहीये. भारतातही हे मोठ्या प्रमाणात दिसून येत आहे. केरळातल्या ४४ नद्यांमधली भरतपुझा नदी एके काळी बारमाही वाहात असे ती आता वाळूअभावी कोरडी पडत चालली आहे. पंबा नदी ही केरळातली तिसर्‍या क्रमांकाची सर्वात मोठी नदी. तिचीही जल धारण क्षमता आटली आहे. पालार आणि तिच्या उपनद्या - चेय्यार, अरनियार, कोसथलाईयर तसेच कावेरीच्या उपनद्याही जलस्रोतांच्या ऱ्हासाला सामोर्‍या जात आहेत. कर्नाटकातल्या पापाग्नी नदीच्या पात्रात आणि तिच्या पाणलोट क्षेत्रात बेकायदेशीरपणे, क्षमतेपेक्षा अधिक प्रमाणात उत्खनन केले जात असल्याने पाण्याची पातळी खालावली आहे. यामुळे नदीकाठच्या गावांच्या पर्यावरणाचा ऱ्हास होत असून नदी जवळजवळ कोरडी पडली आहे. तामीळ नाडू मध्ये सेनगुंद्रम हा भाग चेन्नैच्या शेजारी. याला इंग्रजीमध्ये 'रेड हिल्स' म्हणूनही ओळखले जाते. तिथल्या आणि चोलावरम तलावांमधील वाळूच्या अमर्याद उत्खननामुळे पाण्याच्या प्रवाहात अडथळा निर्माण होऊन चेन्नैच्या पाणीपुरवठ्याला धोका निर्माण झाला. अवैध वाळू उत्खननामुळे नदीवरचे पूल आणि रेल्वेमार्गाचे नुकसान होत असल्याचेही निदर्शनास आले आहे. चेन्नै तलावांचे शहर म्हणून पूर्वी ओळखले जायचे. तेथील हिरवी झाडीही पर्यावरणाला सांभाळायची क्षमता बाळगून असे. चक्रीवादळांत येणार्‍या पुरांदरम्यान या तलावांमुळे शहराला धोका नसे. विकासाच्या नावाखाली या तलावांमध्ये मोठ्या प्रमाणात उत्खनन झाले, ते हटवून वस्ती वाढवली गेली. परिणामी अलिकडे २०१६ साली चेन्नैला विनाशकारी पुराचा सामना करावा लागला तर २०१९ साली हे शहर पाण्याचा स्रोत उपलब्ध न राहिल्यामुळे कोरडे पडले. खाणकामामुळे केवळ परिसंस्थेचा नाश होत नाही तर मानवांवरही मोठ्या प्रमाणावर परिणाम होतो. म्हणून चेन्नैकडे मानवनिर्मित पर्यावरणाच्या हानीचे उत्तम उदाहरण म्हणून आज पाहिले जाते.

महाराष्ट्र आणि गोव्यातही वेगळी परिस्थिती नाही. महाराष्ट्रात उगम पावणारी गोदावरी नदी दक्षिणेतल्या नद्यांमध्ये सर्वात मोठी. सुमारे सहा कोटी लोकसंख्या या नदीच्या पाण्यावर अवलंबून आहे. पण मराठवाड्यादरम्यान या नदीमध्ये वाळूसाठी अमर्याद उत्खनन झाले आहे. परिणामी ती आता जवळजवळ वर्षभर कोरडीच असते. एक मीटर खोलीपर्यंत वाळू काढावी असा नियम असताना या भागात नदीतून ७-९ मीटर खोलीपर्यंत उत्खनन केले गेले. याचा परिणाम असा की जवळ असलेल्या विहिरी, ओढेही कोरडे पडले. गोवा हे महाराष्ट्रालगतचे देशातले आकाराने सर्वात लहान राज्य. या राज्यात ३ नद्या आणि सुमारे ४४ उपनद्यांचे अस्तित्व आहे. गालजीबाग, मांडवी, सालेरी, काणकोण, झुवारी, साळ, तळपण, तेरेखोल, कोलवाळ या नद्या, उपनद्यांचा उगम शेजारील महाराष्ट्र अथवा कर्नाटक राज्यांमध्ये होतो. तेरेखोल, शापोरा, गुळेली इत्यादी नद्यांमधून मोठ्या प्रमाणात, सध्या बंदी असली तरी, उत्खनन चालते. गेल्याच आठवड्यात काही नद्यांमधून वाळू काढायची बंदी मुख्यमंत्र्यांनी उठवल्याच्या बातम्या आहेत. १९९३ पावेतो परंपरागत पद्धतीने शारीरिक श्रमांचा वापर करुन वाळूचा उपसा व्हायचा. पण भारतात आर्थिक सुधारणांच्या धोरणानंतर गोव्यातल्या पर्यटन उद्योगाने प्रचंड वेग घेतला. त्याकरता आवश्यक अशा पायाभूत सुविधा निर्माण करण्यासाठी वाळूचा उपसा करायला यांत्रिक पद्धतीचा वापर रुढ झाला. यामुळे किनार्‍याजवळील गोड्या पाण्याचे अनेक स्रोत नष्ट झाले आहेत.  

छायाचित्र : गोव्यातील अवैध वाळूचे उत्खनन. स्रोत : हेराल्ड 

एका बाजूला वाळूची मर्यादित उपलब्धता तर दुसरीकडे जगभर शहरांची मोठ्या प्रमाणात होणारी वाढ, तेथील उंचच उंच इमारतींचे बांधकाम आणि या शहरांना जोडायला मोठे रुंद रस्ते याकरता प्रचंड प्रमाणात वाळूची मागणी वाढत आहे. जगात दुबईसारख्या वाळवंटात वसलेल्या काही देशांत तर नदीतल्या वाळूची आयातही केली जात आहे. १९६० पासून सिंगापूरमध्ये समुद्र हटवून उपलब्ध केलेल्या जमिनीमुळे एकूण तेथील भूभागात २०-२५% वाढ झालेली आहे. याकरता त्या देशाने इंडोनेशिया, मलेशिया सारख्या शेजारी देशांतून वाळूची आयात केली.

भारतामध्ये सुरुवातीला नमूद केल्याप्रमाणे वाळूचे वर्गीकरण 'गौण खनिज' म्हणून केले गेले आहे. वाळूचा उपसा हा राज्यांच्या अखत्यारीतला विषय समजला जातो. तेलंगणामध्ये वाळू उपसा धोरण पद्धती उत्तम प्रकारे अमलात आणली जाते आणि इतर राज्यांसाठी आदर्श ठरावी असे संशोधक म्हणतात. तेलंगणा राज्य सरकारने नदीपात्रातील, पाटबंधारे प्रकल्पांमध्ये साठलेली अतिरिक्त वाळू आणि पूर टाळण्यासाठी नद्यांजवळील खाजगी शेतजमिनीतील वाळू काढण्यावर उत्तम धोरण राबवले आहे असे म्हणतात. राज्य सरकारने वाळूच्या उत्खननासाठी मर्यादा घातल्या आहेत. मोठ्या नद्यांमध्ये दोन मीटर खोलीपर्यंत तर लहान ओढ्यांमध्ये फक्त एक मीटर खोलीपर्यंतच वाळूचे उत्खनन करायची परवानगी आहे. पावसाळ्यात भूजल पातळीपर्यंत नदीतील वाळू उत्खननाला परवानगी असते. भूजल विभाग, खाण आणि भूविज्ञान विभाग आणि इतर संबंधित विभाग एकत्र उत्खननस्थळाची पाहणी करुन उत्खननासंबंधी शिफारस करतात. भूजल पातळी खोल गेली असेल तर किंवा पूल, बांध आणि बंधारे यांपासून ५०० मीटर अंतरापर्यंत तसेच नदी काठापासून १५ मीटर अंतरापर्यंत किंवा प्रवाहाच्या रुंदीच्या एक पंचमांश भागात आणि ओढ्यात, नद्यांमध्ये वाळूचा थर २ मीटरहून कमी झाला असेल तर वाळूच्या उत्खननाला मज्जाव केला जातो. नदीच्या पूररेषेवरील काठावरून वाहने न्यायलाही मज्जाव आहे. अवैध वाळूच्या उत्खननाला आणि वाहतूकीला आळा घालण्यासाठी जागोजागी नाके निर्माण केले आहेत, जिल्हाधिकार्‍याच्या देखरेखीखाली पोलिस, परिवहन, खनिज आणि भूविज्ञान खात्यांमधील अधिकार्‍यांची एकत्र फिरती पथके गस्त घालत असतात असे संशोधक नमूद करतात. वाळू उत्खननाला आणि वाहतूकीला फक्त तेलंगणा राज्य खनिज विकास महामंडळालाच परवानगी दिली आहे. वाळूची वाहतूक करणार्‍या वाहनांची नोंद खनिज विकास महामंडळाकडे करणे आवश्यक केले आहे आणि अवैध वाहतूक करणार्‍या वाहनांवर जप्तीची तरतूद आणि जप्त केलेल्या वाळूची विल्हेवाट लावायला यंत्रणा निर्माण केली आहे.

तर अशी आहे सध्याची वाळूची परिस्थिती, तिची उपलब्धता, अमर्याद वापर आणि काही ठिकाणी त्यावर नियंत्रण आणण्याचे प्रयत्न. संशोधक वाळूला असलेल्या पर्यायांचा आढावाही घेतात. तो आपण पुढील लेखादरम्यान पाहूया. 

संदर्भ : Bhatawdekar, R.M., et al. Best river sand mining practices vis-a-vis alternative sand-making methods for sustainability. In: Risk, Reliability and Sustainable Remediation in the Field of Civil and Environmental Engineering (Chapter 17), Ed. by: Thendiyath Roshni, Pijush Samui, Dieu Tien Bui, Dookie Kim, Rahman Khatibi. Elsevier, 2022. 285-313. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85698-0.00007-1.

---------------









शुक्रवार, २५ नोव्हेंबर, २०२२

वाळूची कमतरता आणि उपाय. भाग २ / Sand deficiency and alternatives. Part 2

यापूर्वीच्या लेखात आपण वाळूच्या उपलब्धीसंबंधी, त्याच्या अमर्याद उपशाबाबत माहिती घेतली. संशोधकांनी वाळूला असलेल्या पर्यायांचाही आढावा घेतला आहे तो या लेखादरम्यान पाहूया. 

भारतात असलेल्या नद्यांमधील वाळूचा उपसा आणि त्यात नवी वाळू निर्माण होण्याचे प्रमाण व्यस्त आहे. यामुळे वाळूची टंचाईच निर्माण होत आहे म्हणा ना! एका अहवालानुसार सध्याच्या उत्खननाचा वेग ती तयार होण्याच्या वेगापेक्षा दुप्पट आहे असे संशोधक म्हणतात. हा वेग आणि अशास्त्रीय पध्दतीने केलेले उत्खनन चालूच राहिले तर पर्यावरणावर होणार्‍या गंभीर परिणामांव्यतिरिक्त तिचे दुर्भिक्ष्य आपल्या जीवनपद्धतीवर मोठाच आघात करण्याची शक्यता दिसून येते. हे जरी खरे असले तरी वाळू संपेपर्यंत तिचे अवैध उत्खनन आणि वाहतूक याला संपूर्ण आळा घालणे खूप कठीण हेच वास्तव आहे. कारण कितीही नियम-कायदे केले तरी आपली नीतीमत्ता इतकी खालावली आहे की त्यांचा परिणाम होत नाही. जोवर एखाद्या वस्तूची मागणी कमी होत नाही तोवर कायदे आणि पळवाटा यांच्यातली चढाओढ न संपणारी असते. हा प्रश्न एकूणच थोड्याफार फरकाने सगळ्याच देशांसाठी इतका गंभीर झाला की या विषयावर संयुक्त राष्ट्र पातळीवर २०११ साली पहिली चर्चा घडवून आणली गेली. यावर उपाय म्हणजे एखाद्या उत्पादनातून निर्माण झालेल्या टाकावू मालातून वाळूच्या गुणधर्मांशी मिळता-जुळता पर्याय शोधावा असे ठरले. वाळूला, बांधकामपद्धतीला पर्याय शोधून काढण्यासाठी मोठ्या संशोधनाची गरज नमूद केली गेली. वाळूला पर्याय ठरणार्‍या पदार्थाचे उत्पादन करण्याच्या संशोधनावर भर दिला गेला. परिणामी काही प्रमाणात असे पर्याय उपलब्ध होत आहेत. 

आजकाल शहरांमध्ये जुन्या इमारती पाडून तेथे नव्या बांधायची पद्धत रुढ होत आहे. जुनी इमारत वापरासाठी योग्य राहिली नाही याकरता ती पाडणे ठीक पण बर्‍याचशा इमारती तशा झालेल्या नसतात. तर शहरांमधील जमिनीचे भाव गगनाला भिडल्यामुळे जुन्या इमारतीच्या ठिकाणी नवी इमारत वाढीव चटई क्षेत्राचा वापर करीत बांधली तर त्याला खूप मोठी किंमत येते. अगदी जुन्या रहिवाशांना नव्या इमारतीत विनामूल्य सदनिका देऊन विकासक उरलेल्या चटई क्षेत्रातून फायदा कमावतात. पण यामुळे जुनी इमारत पाडल्यानंतर त्यातून निर्माण झालेला मलबा कुठे टाकायचा ही समस्या शहरांना आता सतावत आहे. या जुन्या इमारतीतून निघालेला मलबा जर ठेचला आणि चाळला तर त्यातून मिळालेले वाळूच्या आकाराचे कण सुमारे २५% वाळूला पर्याय ठरु शकतात. अमेरिकेतल्या काही राज्यांमध्ये अशा प्रकारे केलेल्या कामाला प्रोत्साहन म्हणून करात सूट दिली जाते. यातून वाळूची गरजही काही प्रमाणात कमी होते.

बंधारे आणि धरणातल्या पाण्याची साठवणक्षमता वाहून आलेल्या वाळूमुळे कालागणिक कमी होते. त्यातील वाळू काढायचे काम तसे खर्चिक. पण जर हे काम वाळू काढणार्‍यांना दिले तर यातून दुहेरी लाभ होऊ शकतो. वाळूची गरज काही प्रमाणात भागेल आणि धरणांची पाण्याची साठवणक्षमता वाढेल. भारतात पावसाळ्यात नद्या वाहताना दिसतात. पण पाऊस थांबला की लगेच त्या कोरड्या पडतात. पूर्वी नद्या बारमाही वाहायच्या. कारण पावसाळ्याव्यतिरिक्तच्या दिवसात त्यांना भूजलाचा पुरवठा व्हायचा. यात बदल होण्याची कारणं दोन. एक म्हणजे आसपासच्या मोकळ्या भूभागांवर काँक्रिटीकरण केल्यामुळे जमिनीत पाणी मुरण्याची शक्यता कमी झाली आहे आणि दुसरे म्हणजे अतिरिक्त वाळूचा उपसा केल्यामुळे नद्यांची पाण्याची धारणक्षमता कमी होत चालली आहे. जेथे वाळू असते तेथे पाण्याचा अंश असतो. वाळूची पाणी साठवून ठेवायची क्षमता किती असते ते आजही कोरड्या विहिरीत खड्डा केल्यानंतर तेथे पाणी लागते त्यावरुन कळू शकते. म्हणून सगळी वाळू ओरबाडून काढणे विनाशकारी ठरु शकते. नदीचे पात्र आसपासच्या परिसराच्या तुलनेत सर्वात खोलगट भाग असतो. ती कोरडी पडायला लागते तेव्हा जमिनीत मुरलेले पाणी तिच्याकडे वाहायला सुरुवात होते.

या पर्यायांव्यतिरिक्त वाळूच्या गुणधर्मांशी जुळणार्‍या इतर टाकाऊ मालाचा काही प्रमाणात तरी वापर करणे शक्य आहे. भारतात ६० ते ६५ लाख टन ताम्रधातूची मळी (कॉपर स्लॅग) निर्माण होते. याचा वापर काँक्रिटमध्ये केला तर वाळूचे प्रमाण ५०% पर्यंत कमी होऊ शकते. याच्या वापराने काँक्रिटची बळकटी सुमारे २० टक्क्याने वाढत असल्याचे नजरेस आले आहे. ब्लास्ट फर्नेस स्लॅग (बीएफएस) लोखंडाची निर्मिती करताना तयार होतो. भारतात सुमारे एक कोटी टन बीएफएस तयार होतो. लोह-खनिज, कोळसा आणि चुनखडीच्या मिश्रणाने तयार झालेला हा पदार्थ आता तर सिमेंट कंपन्याही त्यांच्या सिमेंटमध्ये मिसळायला वापरतात. वाळूऐवजी याच्या वापराने सुमारे ७५% वाळूला पर्याय निर्माण झाला आहे. वीज निर्मितीसाठी वापरलेल्या कोळशातून भारतात १० कोटी टन राख निर्माण होते. यातली ८०-८५% राख 'फ्लाय अ‍ॅश' या नावाने ओळखली जाते तर उरलेल्याला 'तळातली राख' (बॉटम अ‍ॅश) म्हणतात. फ्लाय अ‍ॅशला सिमेंट उद्योगातून बर्‍यापैकी मागणी आहे आणि त्याचा वापर केला जात आहे. पण तळातल्या राखेचा उपयोग त्या उद्योगात होत नाही. याप्रमाणेच ओतशालेतही (फाऊंड्री) जे टाकाऊ पदार्थ निर्माण होतात त्याला 'फाऊंड्री सँड' म्हणले जाते. भारतात फाऊंड्री सँडची सुमारे ८० लाख टनाची निर्मिती होते. ३०% वाळूऐवजी तळातली राख किंवा फाऊंड्री सँड मिश्रणात वापरली तर चांगल्या प्रतीचे काँक्रिट तयार होते असे अभ्यासाअंती दिसून आले आहे. तेवढीच वाळूची बचत! गोवा आणि कोकणचा भाग खाणींसाठी प्रसिद्ध आहे. या खाणींमधून टाकावू माती चाळून जर त्यातील वाळूच्या आकाराचे कण वेगळे केले तर तेही वाळूला पर्याय ठरु शकतात असे संशोधक म्हणतात. यावरील संशोधनही भारतात झाले आहे. 

आजकाल महानगरांमध्ये मोठे खडक आणून त्यांना चेचून त्यातून 'वाळू' निर्माण केली जात आहे. वाळूच्या आकाराच्या कणांना 'एम सँड' तर त्याहून थोड्या कमी आकाराच्या कणांना 'पी सँड' या नावाने ओळखले जाते. एम सँडचा वापर काँक्रिटमध्ये वाळूला पर्याय ठरु शकतो तर पी सँड वीटकाम आणि भिंतींना प्लॅस्टर करण्यासाठी सर्रास वापरली जात आहे. 

तंत्रज्ञानात बदल करुनही वाळूचा वापर कमी करता येऊ शकतो. उदा. रस्ते बनवायला जे काँक्रिट वापरले जाते ते ओतण्यापूर्वी त्या ठिकाणी घट्ट अशा प्लॅस्टिकच्या चौकटीच्या जाळ्या (जिओग्रिड्स) बसवल्या जातात. यामुळे त्यात ओतलेला माल स्थिर राहातो, अनेक वर्षं टिकतो, खर्चात कपात होते, माल (वाळूसकट) कमी लागतो आणि वेळातही बचत होते. याशिवाय तंत्रज्ञानातून निर्माण केलेल्या टिकावू बांबूचा वापर करण्याचे प्रयत्नही होत आहेत. भिंती, छप्पर अशा बांधकामांच्या जागी याचा वापर होऊ शकतो. वाळूची गरजच पडत नाही. 

छायाचित्र : जिओग्रिड्सचा रस्ते बनवायला वापर 

हे पर्याय जरी शोधून काढले गेले असले तरी नमूद केलेले टाकाऊ पदार्थ वाळूसारखे सर्वत्र आढळत नाहीत. तरीही ज्या ठिकाणी त्याची निर्मिती होते त्याच्या आसपासच्या बांधकामांना ते वाळूला पर्याय ठरु शकतात. दुसरा मुद्दा येतो तो किंमतीचा. जर वाळू या पदार्थांपेक्षा स्वस्त असेल तर नैसर्गिकपणे त्याचाच वापर केला जाईल. तेव्हा पर्याय हे नेहमीच अर्थशास्त्रीय निकषांवर उजवे ठरायला हवेत. यावर संशोधक कुठलेही भाष्य करीत नाहीत. पर्यावरण वाचवा म्हणून कोणी सहजी आपल्या खिशातली कमाई यावर खर्च करणार नाही. पण कधीतरी या पर्यायांना आर्थिक व्यवहार्यता ही येईलच अशी आशा करु या.

संदर्भ : Bhatawdekar, R.M., et al. Best river sand mining practices vis-a-vis alternative sand-making methods for sustainability. In: Risk, Reliability and Sustainable Remediation in the Field of Civil and Environmental Engineering (Chapter 17), Ed. by: Thendiyath Roshni, Pijush Samui, Dieu Tien Bui, Dookie Kim, Rahman Khatibi. Elsevier, 2022. 285-313. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85698-0.00007-1.

--------------------


अर्धांगवायू ग्रस्तांसाठी व्यायामाचे स्वयंचलित उपकरण / Equipment prototype to train joints for paralyzed

प्रौढांमध्ये येणारे अपंगत्व ही एक मोठीच गंभीर समस्या आहे. आता तर याचे प्रमाण मध्यमवयीन व्यक्तींमध्येही वाढत असल्याचे दिसून येत आहे. अपंगत्वाचे प्रमुख कारण लकवा येणे (अर्धांगवायू होणे). यामुळे या समस्येने ग्रासलेल्या व्यक्तीचे चलनवलनच थांबते किंवा त्यात विकृती तरी निर्माण होतात. साधारण ५५ वर्षे वय ओलांडलेल्या प्रत्येक ५ स्त्रियांपैकी एकीला आणि ६ पुरुषांपैकी एकाला लकव्याने ग्रस्त होण्याची भीती असते. भारतातही या समस्येने ग्रस्त अशा अनेक व्यक्ती दिसून येतात. पोलियोपेक्षा ही समस्या गंभीर आहे आणि त्यातून बरे व्हायला खूप वेळ लागतो. अशावेळी अशा समस्येने ग्रस्त असलेल्या व्यक्तीला आधार देणे आणि त्याच्या अपंगत्वावर नियमित व्यायामाच्या रुपाने उपचार करणे आवश्यक ठरते. व्यायामाच्या रुपातले हे उपचार शरीरातल्या मज्जातंतूंच्या कार्याला पुन्हा चेतना द्यायला मदत करतात. बसलेल्या किंवा निजलेल्या अवस्थेतल्या रुग्णाच्या पायाच्या सांध्यांची विविध प्रकारे हालचाल आणि शरीराचा तोल सांभाळत चालण्याची क्षमता निर्माण करणे हे व्यायामाचे मुख्य प्रकार. रोबोंद्वारे हे व्यायाम सुलभ आणि सर्वंकष उपचारपद्धतींनी कसे देता येतील यावर सध्या वैद्यकीय क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणात संशोधन होत आहे. रुग्ण जेव्हा लकव्याच्या प्राथमिक अवस्थेत असतो तेव्हा त्याच्या पायाची सतत हालचाल करायचा व्यायाम अतिशय महत्त्वाचा ठरतो. विशेषतः बसलेल्या किंवा निजलेल्या अवस्थेतल्या रुग्णाला द्यावयाच्या व्यायामांचे अनेक प्रकार आहेत. पायाच्या प्रत्येक सांध्याला हा व्यायाम घडणे महत्त्वाचे असते. उदा. नितंबापासून पाय शरीरापासून लांब नेणे (फाकवणे) आणि दुसर्‍या पायावर आणणे (जुळवणे), नितंबापासून पाय वर उचलणे (उर्ध्वीकरण) आणि नितंबाच्या पातळीच्या खाली नेणे (अध:करण), पाय वर नेऊन गुडघ्यात वाकवणे आणि समस्थितीत गुडघ्यातून आत वळवणे (दुमडणे), घोट्याच्या सांध्यातून पाऊल जवळ घेणे आणि ताणणे (आकृती १). याकरता उपकरणेही बाजारात उपलब्ध आहेत. पण प्रत्येक व्यायाम प्रकारासाठी ती वेगळी असल्याने त्यांचा वापर सोयीचा ठरत नाही. तसेच ती महागही आहेत. आयआयटी, पलक्कड आणि जोधपूरच्या संशोधकांनी इतर देशांशी केलेल्या संशोधन सहयोगातून असा व्यायाम घडवून आणणार्‍या एका उपकरणाचा आराखडा विकसीत केला आहे. एकाच यांत्रिक उपकरणातून आवश्यक अशा हालचाली यामुळे करता येणे शक्य होणार आहे. सर्वसाधारणपणे लकवा आलेल्या व्यक्तींचे एकाच बाजूचे अंग निष्क्रिय होते म्हणून एका वेळी एकाच पायाला व्यायाम देण्याची सोय त्यात विचारात घेतली गेली आहे. हे यंत्र अत्यंत साध्या यांत्रिक जुळणीचे असल्याने ही प्रणाली अतिशय साधी असून रोबोसारखी क्लिष्टता त्यात आलेली नाही. त्या यंत्रणेची नियंत्रण करणारी प्रणाली सरळ रेषेतल्या एका उभ्या आणि दोन आडव्या खांबांवर अवलंबून असल्याने ती स्थिर, सुरक्षित आणि मजबूत तर आहेच पण सगळ्या - नितंबातल्या, गुडघ्यातल्या आणि घोट्यातल्या हालचाली रुग्णाच्या पायात या आराखड्यानुसार तयार केलेल्या उपकरणाद्वारे घडवून आणता येऊ शकतील.

आकृती १: पायाच्या प्रत्येक सांध्याला द्यावा लागणारा व्यायाम 

आकृती २: प्रत्येक सांध्याला व्यायाम देण्यासाठी निर्माण केलेल्या स्वयंचलित उपकरणाचा आराखडा  
आकृती स्रोत : दोन्ही आकृत्या मूळ संशोधन लेखातून घेऊन त्यात मराठी भाषेत लेबल्स लिहिले आहेत. 

प्रणालीचे संकल्पनात्मक आरेखन आकृती २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे आहे. यात पायाच्या सांध्यांतून त्याला खाली-वर, मागे-पुढे आणि आजू-बाजूला वाकवता येण्याची सोय आहे. रुग्णाला बसायला एक खुर्ची आणि पाय ठेवायला एक स्थिर आधार आहे. हा आधार हव्या त्या बाजूने वळवायला तीन दांड्यांना जोडलेला असून या खांबांवर असलेल्या खाचांमध्ये वर्तुळाकार आणि लंबाकार पद्धतीने सरकतो. सांध्याची हालचाल डॉक्टरने ठरवलेल्या कोनातून करता येईल तसेच त्याच्या वेगावर ही प्रणाली नियंत्रण ठेऊ शकेल असा संशोधकांचा दावा आहे. रुग्णाचे वजन आणि उंचीचा विचारही या वेग आणि सांध्यातल्या विशिष्ट कोनातल्या हालचालींसाठी केला जाऊ शकतो. शिवाय या हालचाली आणि वेग रुग्णाच्या क्षमतेच्या बाहेर जात असतील, कमी-अधिक करायच्या असतील तर त्या थांबवायला रुग्णाच्या आणि तंत्रज्ञाच्या हातात त्याचे नियंत्रण करायला आवश्यक अशी कळ असेल. यात कंबर, मांडी, पोटरी आणि पावलाला त्यांच्या सांध्यांतून एकाच वेळी व्यायाम दिला जाईल. त्याकरता नितंबाच्या सांध्यात दोन प्रकारे आणि गुडघा आणि घोट्यात प्रत्येकी एका प्रकारे हालचाल करायला वाव असेल. या सगळ्या हालचालींचा सूत्र-समीकरणांद्वारे संशोधकांनी अभ्यास केला आहे आणि त्यामुळे हा निर्माण केलेला आराखडा म्हणजे 'जुगाड' नव्हे. त्याला वैज्ञानिक अभ्यासाचे पद्धतशीर पाठबळ असणार आहे. 

हा व्यायाम देणारे तंत्रज्ञ पायाच्या प्रत्येक सांध्याची किती वेगाने हालचाल करायची हे साधारणपणे रुग्णाच्या प्रकृतीवरुन, त्याच्या पायाला आलेली सूज, दुखणे, ताठरपणा यावरुन ठरवू शकतील. हा व्यायाम तीन प्रकारे दिला जातो - त्यातला सर्वात सोपा प्रकार म्हणजे तंत्रज्ञाच्या मदतीशिवाय रुग्णानेच अपेक्षित हालचाल करायची, तर दुसर्‍यात व्यायामशाळेतल्या उपकरणांवर व्यायाम करताना तेथील तज्ञ मार्गदर्शन करतो तसे तंत्रज्ञ रुग्णाला कशी हालचाल करायची याकरता सूचना देतो आणि आवश्यकतेनुसार शिथील झालेल्या स्नायूंना व्यायामावेळी आधारही दिला जातो. तिसर्‍यात मात्र, रुग्ण स्वतः कसलीही हालचाल करण्याच्या परिस्थितीत नसल्याने त्याच्या पायाची हालचाल तंत्रज्ञाद्वारे किंवा उपकरणाद्वारेच घडवून आणली जाते. प्रस्तुत उपकरणाचा आराखडा हा मुख्यतः तिसर्‍या प्रकारच्या व्यायामासाठी तयार केला असला तरी त्याचा वापर पहिल्या दोन्ही प्रकारच्या रुग्णांकरताही होऊ शकतो.

याची पुढची पायरी म्हणजे या आराखड्यानुसार आता उपकरणाची जडणघडण करणे! संशोधकांना त्यात यश आले तर हे उपकरण लकवा आलेल्या रुग्णांकरता मोठेच उपकारक ठरावे. अर्थात संशोधनात शेवट हा कधीही नसतोच. त्यात अनेक सुधारणा त्यानंतर होत राहातील.

संदर्भ: Sunilkumar, P., et al. Design and motion control scheme of a new stationary trainer to perform lower limb rehabilitation therapies on hip and knee joints. International Journal of Advanced Robotic Systems. Jan-Feb 2022; 1–20. https://dx.doi.org/10.1177/17298814221075184

--------------

हा लेख दैनिक हेराल्डच्या २३ नोव्हेंबर २०२२ च्या अंकात प्रसिद्ध झाला.