प्लास्टिक प्रदूषण, बायोडिग्रेडेबल सामग्री और टिकाऊ विनिर्माण दुनिया भर के वैज्ञानिकों के लिए प्रमुख प्राथमिकताएं बन रहे हैं, और संयुक्त राज्य अमेरिका में शोधकर्ताओं ने एक सफल समाधान ढूंढ लिया है। राइस यूनिवर्सिटी और ह्यूस्टन यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों ने बैक्टीरियल सेलूलोज़ का उपयोग करके बैक्टीरिया से विकसित एक नया सुपरमटेरियल बनाया है जो मजबूत, लचीला और पर्यावरण के अनुकूल है। नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित, शोध से पता चलता है कि कैसे संरेखित सेलूलोज़ नैनोफाइबर उच्च प्रदर्शन वाली सामग्री का उत्पादन कर सकते हैं जो पैकेजिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स और विनिर्माण में प्लास्टिक की जगह लेने में सक्षम है। शोधकर्ताओं का मानना है कि नवाचार कई उद्योगों में हरित विनिर्माण, बायोइंजीनियरिंग और टिकाऊ औद्योगिक डिजाइन को बदलते हुए माइक्रोप्लास्टिक प्रदूषण को कम करने में मदद कर सकता है।
वैज्ञानिकों ने कैसे बनाया नया बैक्टीरिया-जनित सुपरमटेरियल?
नवाचार का मुख्य पहलू बैक्टीरियल सेलूलोज़ से संबंधित है, जो विशेष प्रकार के बैक्टीरिया द्वारा उत्पन्न एक प्राकृतिक बायोपॉलिमर है। हालाँकि सेल्युलोज़ पौधों में मौजूद होता है, बैक्टीरियल सेल्युलोज़ प्रकृति में सबसे शुद्ध रूपों में से एक होने के लिए जाना जाता है। वैज्ञानिकों ने एक घूमने वाले बायोरिएक्टर का आविष्कार किया है जो सेल्युलोज फाइबर उत्पन्न करते समय बैक्टीरिया की गति को एक निश्चित दिशा में निर्देशित करने में मदद करता है।जैसा कि ‘शीर्षक वाले पेपर में उल्लेख किया गया हैप्रवाह-प्रेरित 2डी नैनोमटेरियल्स इंटरकलेटेड संरेखित बैक्टीरियल सेलूलोज़,’ संरेखण सामग्री के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा देता है। विशेष रूप से, कृत्रिम सेलूलोज़ शीट 436 मेगापास्कल तक की तन्यता ताकतों का सामना करने में सक्षम थीं, जो उन्हें धातुओं और कांच जितनी मजबूत बनाती है लेकिन साथ ही हल्की, लचीली और पारदर्शी बनाती है। शोध के मुख्य लेखक एमएएसआर सादी ने कहा, “बैक्टीरिया सभी दिशाओं में चलते हैं; हम उन्हें एक निश्चित दिशा में जाने के लिए कहते हैं।” वैज्ञानिकों ने सामग्री के प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए बोरॉन नाइट्राइड नैनोशीट्स को भी पेश किया। नतीजतन, बेहतर सामग्री पारंपरिक सेलूलोज़ शीट की तुलना में तीन गुना तेजी से गर्मी खत्म करने में सक्षम थी।
क्यों बैक्टीरियल सेलूलोज़ पारंपरिक प्लास्टिक की जगह ले सकता है?
बताया गया है कि वैज्ञानिकों ने देखा है कि पारंपरिक प्लास्टिक गंभीर पर्यावरणीय चुनौतियों का कारण बना हुआ है क्योंकि वे माइक्रोप्लास्टिक्स में विघटित हो जाते हैं और बीपीए और फ़ेथलेट्स जैसे जहरीले यौगिकों का उत्सर्जन करते हैं। पेट्रोलियम-आधारित प्लास्टिक के विपरीत, बैक्टीरियल सेलूलोज़ बायोडिग्रेडेबल है और प्राकृतिक स्रोतों से प्राप्त होता है।ह्यूस्टन विश्वविद्यालय में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर मुहम्मद मकसूद रहमान ने कहा कि टीम की कल्पना है कि “मजबूत, बहुक्रियाशील और पर्यावरण-अनुकूल बैक्टीरियल सेलूलोज़ शीट सर्वव्यापी बनें”।गुणों के अनूठे मिश्रण के कारण शोधकर्ताओं द्वारा सामग्री की क्षमता पर ध्यान दिया जा रहा है। यह औद्योगिक सामग्री की तरह मजबूत, प्लास्टिक की तरह हल्का और एक ही समय में पर्यावरण के अनुकूल है। वैज्ञानिकों का मानना है कि भविष्य में इसका उपयोग खाद्य पैकेजिंग, लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स, कपड़ा, थर्मल प्रबंधन प्रणाली और ऊर्जा भंडारण उपकरणों के लिए किया जा सकता है।वैश्विक अनुसंधान समुदाय तेजी से प्लास्टिक के लिए बायोडिग्रेडेबल विकल्प की तलाश कर रहा है। जीवाश्म ईंधन प्लास्टिक पर निर्भरता को कम करने के लिए जैव-आधारित संरचनात्मक सामग्री तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है।
क्या टिकाऊ सुपरमटेरियल आधुनिक विनिर्माण को बदल सकते हैं?
शायद खोज का सबसे महत्वपूर्ण पहलू इसकी मापनीयता है। उनकी उच्च विनिर्माण लागत के कारण पर्यावरण-अनुकूल सामग्रियों के लिए प्रयोगात्मक परीक्षणों से व्यावहारिक अनुप्रयोगों तक जाना अक्सर मुश्किल होता है। हालाँकि, शोधकर्ताओं के अनुसार, इस बैक्टीरियल सेलूलोज़ प्रक्रिया को केवल एक विनिर्माण चरण में लागू किया जा सकता है और औद्योगिक पैमाने तक बढ़ाया जा सकता है।जहां एक ओर सामग्री की स्थिरता की प्रशंसा की जाती है, वहीं दूसरी ओर सस्ते पेट्रोलियम-आधारित प्लास्टिक की तुलना में इसकी आर्थिक व्यवहार्यता के बारे में संदेह व्यक्त किया गया है।फिर भी वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि यह प्रयोग हरित विनिर्माण की दिशा में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर साबित होगा। कच्चे तेल से सामग्री बनाने के बजाय, हम भविष्य में बैक्टीरिया की मदद से सामग्री का उत्पादन करने में सक्षम हो सकते हैं।प्लास्टिक हमेशा निर्माताओं के लिए पसंदीदा विकल्प रहा है क्योंकि वे सस्ते होते हैं और निर्माण में आसान होते हैं। लेकिन ऐसा प्रतीत होता है कि विनिर्माण का भविष्य बैक्टीरिया का उपयोग करके सुपरमटेरियल विकसित करने में निहित है।
