શેનઝેન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ એડવાન્સ્ડ ટેકનોલોજીના સંશોધકોએ એક એવું પ્લાસ્ટિક વિકસાવ્યું છે જે તેની અંદર જીવંત બેક્ટેરિયા ધરાવે છે. જ્યારે તે સક્રિય થાય છે, ત્યારે તે બેક્ટેરિયા જાગી જાય છે અને અંદરથી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે. પરિણામે સંપૂર્ણ અધોગતિ થાય છે, જેમાં કોઈ માઇક્રોપ્લાસ્ટિક અવશેષ બાકી રહેતો નથી.
આ અભ્યાસ ACS એપ્લાઇડ પોલિમર મટિરિયલ્સમાં દેખાય છે. તે એન્જિનિયર્ડ બેસિલસ સબટિલિસના નિષ્ક્રિય બીજકણ સાથે જડિત પોલીકેપ્રોલેક્ટોન મેટ્રિક્સનું વર્ણન કરે છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં, સામગ્રી પ્રમાણભૂત પ્લાસ્ટિકની જેમ વર્તે છે. ટ્રિગર લાગુ કરો, અને બીજકણ સક્રિય થાય છે.
બેક્ટેરિયલ સિસ્ટમ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે
આ ડિઝાઇન બે બેક્ટેરિયલ સ્ટ્રેન પર આધારિત છે જે ક્રમમાં કામ કરે છે. પહેલું એક એન્ઝાઇમ ઉત્પન્ન કરે છે જે લાંબી પોલિમર સાંકળોને ટૂંકા ટુકડાઓમાં કાપી નાખે છે. આ સમગ્ર સામગ્રીમાં નવા પ્રવેશ બિંદુઓ બનાવે છે. પછી બીજું એન્ઝાઇમ તે ટુકડાઓ પર તેમના છેડાથી હુમલો કરે છે. એકસાથે, બે સ્ટ્રેન ભંગાણને વેગ આપે છે જ્યાં સુધી ફક્ત નાના અણુઓ જ રહે છે.
આ બે-તબક્કાની પદ્ધતિ ઘણા બાયોડિગ્રેડેબલ પ્લાસ્ટિક સાથે સારી રીતે દસ્તાવેજીકૃત સમસ્યાને સંબોધે છે. માનક બાયોડિગ્રેડેબલ્સ ઘણીવાર સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય તે પહેલાં ટુકડા થઈ જાય છે. તે ટુકડાઓ માટી અને પાણીમાં માઇક્રોપ્લાસ્ટિક્સ તરીકે ટકી રહે છે. સંશોધન ટીમના જણાવ્યા મુજબ, શેનઝેન સામગ્રી આવા અવશેષો છોડ્યા વિના સંપૂર્ણપણે વિઘટિત થઈ ગઈ.
પોલીકેપ્રોલેક્ટોન પ્રમાણમાં સરળતાથી ડિગ્રેડ થઈ શકે તેવું પોલિએસ્ટર છે. તે પહેલાથી જ 3D-પ્રિન્ટિંગ ફિલામેન્ટ્સ અને ઓગળી શકાય તેવા સર્જિકલ સ્યુચર્સમાં દેખાય છે. તે પોલિઇથિલિન, પોલીપ્રોપીલીન અને PET થી થોડે દૂર છે જે વૈશ્વિક પ્લાસ્ટિક કચરા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. તેમ છતાં, પ્રયોગે ઉપયોગી બેઝલાઇન પરિણામ આપ્યું. બીજકણ-એમ્બેડેડ ફિલ્મે પ્રમાણભૂત પોલીકેપ્રોલેક્ટોન સાથે તુલનાત્મક યાંત્રિક ગુણધર્મો જાળવી રાખ્યા. જીવંત બેક્ટેરિયા ઉમેરવાથી તેના સક્રિય જીવન દરમિયાન સામગ્રી નબળી પડી ન હતી.
સક્રિયકરણ માટે હજુ પણ પ્રયોગશાળાની શરતો જરૂરી છે
ટ્રિગર સ્થિતિઓ કડક રીતે નિયંત્રિત રહે છે. પ્રયોગમાં, સંશોધકોએ પ્લાસ્ટિકને ગરમ પોષક સૂપમાં આશરે 50 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાને મૂક્યું. ત્યારબાદ બીજકણ સક્રિય થયા, અને ફિલ્મ છ દિવસમાં સંપૂર્ણપણે તૂટી ગઈ.
કુદરતી વાતાવરણમાં આવી પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવો પડતો નથી. જીવંત પ્લાસ્ટિકનો ફેંકી દેવાયેલ ટુકડો લેન્ડફિલ, નદી અથવા ખાતરના ડબ્બામાં નાશ પામશે નહીં. સક્રિયકરણ માટે ઇરાદાપૂર્વકના હસ્તક્ષેપની જરૂર છે. આ પ્રતિબંધ ટૂંકા ગાળાના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે પણ એક ચિંતા પણ ઘટાડે છે: ઉપયોગ અથવા સંગ્રહ દરમિયાન અકાળ નાશ.
ટીમે જીવંત પ્લાસ્ટિકમાંથી પહેરી શકાય તેવું ઇલેક્ટ્રોડ પણ બનાવ્યું. તેને માનવ હાથમાંથી સ્નાયુ સંકેતો મળ્યા. જ્યારે ટ્રિગર થયું, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોડ લગભગ બે અઠવાડિયામાં બગડી ગયો. કોપર સર્કિટરી અકબંધ રહી. પુનઃપ્રાપ્ત ધાતુમાંથી ડિગ્રેડેબલ પોલિમરનું તે અલગીકરણ નિકાલજોગ ઇલેક્ટ્રોનિક્સને હેન્ડલ કરવા માટે સંભવિત અભિગમ તરફ નિર્દેશ કરે છે, જ્યાં મિશ્ર સામગ્રી હાલમાં રિસાયક્લિંગને જટિલ બનાવે છે.
આ વ્યાપક સંશોધન ક્ષેત્રમાં ક્યાં બેસે છે
શેનઝેનનું કાર્ય કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન સંશોધનના વધતા જતા જૂથ પર આધારિત છે. નેચર કેમિકલ બાયોલોજીમાં 2019 ના એક અભ્યાસમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે બેસિલસ સબટિલિસ બીજકણ 3D-પ્રિન્ટેડ સામગ્રીની અંદર ટકી શકે છે અને તિરાડો જેવા સપાટીના ફેરફારોનો પ્રતિભાવ આપી શકે છે. નેચર કેમિકલ એન્જિનિયરિંગમાં તાજેતરના સંશોધનમાં જાણવા મળ્યું છે કે બીજકણ આધારિત જીવંત પ્લાસ્ટિક ઉચ્ચ તાપમાન અને કાર્બનિક દ્રાવકોનો સામનો કરી શકે છે. આ શોધ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા વાતાવરણ માટે સુસંગત છે, જ્યાં પ્રમાણભૂત બાયોડિગ્રેડેબલ સામગ્રી ઘણીવાર નિષ્ફળ જાય છે.
શેનઝેન પ્રોટોટાઇપ એ ખ્યાલનો પુરાવો છે. તે હજુ સુધી વૈશ્વિક કચરાના સૌથી મોટા હિસ્સાવાળા પ્લાસ્ટિકને સંબોધિત કરતું નથી. કોમોડિટી પોલિમરના અભિગમને માપવા અને પ્રયોગશાળાની બહાર વ્યવહારુ સક્રિયકરણ પ્રણાલીઓ વિકસાવવા માટે, નોંધપાત્ર વધુ કાર્યની જરૂર પડશે.
પ્લાસ્ટિક પ્રદૂષણ પર નજર રાખતા રોકાણકારો અને નીતિ નિર્માતાઓ માટે, સંબંધિત પ્રશ્ન એ છે કે શું ઓન-કમાન્ડ ડિગ્રેડેશન આખરે ઉત્પાદન ડિઝાઇનમાં મોટા પાયે એકીકૃત થઈ શકે છે. અલ્પજીવી ઉત્પાદનો પર્યાવરણીય દૂષણનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે. આમાં તબીબી ઉપકરણો, પહેરી શકાય તેવા સેન્સર, કૃષિ ફિલ્મો અને સિંગલ-યુઝ પેકેજિંગનો સમાવેશ થાય છે. એક સામગ્રી જે ઉપયોગ દરમિયાન સ્થિર રહે છે અને પછી સૂચના પર સંપૂર્ણપણે ડિગ્રેડ થાય છે તે જીવનના અંતના નિકાલ ખર્ચ અને નિયમનકારી જવાબદારી ઘટાડી શકે છે.
આ સંશોધન હજુ સુધી આ પ્રશ્નનો જવાબ આપતું નથી. તે જે પુરાવા આપે છે તે એ છે કે જીવંત પદાર્થો સંપૂર્ણપણે નાશ પામી શકે છે, ઉપયોગ દરમિયાન કાર્યાત્મક ગુણધર્મો જાળવી શકે છે અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ એપ્લિકેશન્સમાં સમાવિષ્ટ થઈ શકે છે. તે દરેક પરિણામો અગાઉ અનિશ્ચિત હતા.
આબોહવા અને જૈવવિવિધતા નિષ્ણાતો લાંબા સમયથી માઇક્રોપ્લાસ્ટિક દૂષણને એક જટિલ પર્યાવરણીય જોખમ તરીકે ઓળખી રહ્યા છે. પોલિમરના ટુકડા દરિયાઈ ઇકોસિસ્ટમ, કૃષિ જમીન અને માનવ પેશીઓમાં એકઠા થાય છે. વિભાજનને બદલે સંપૂર્ણ અધોગતિ એ ધોરણ છે જેની નિયમનકારો અને સંશોધકો વધુને વધુ માંગ કરે છે. શેનઝેન અભ્યાસ તેને પૂર્ણ કરવા માટે એક વિશ્વસનીય માર્ગ બતાવે છે, ભલે વ્યાપારી ઉપયોગ માટેનું અંતર નોંધપાત્ર રહે.
