शोधकर्ताओं ने एक ऐसे एंजाइम की पहचान और विकास किया है जो हमारे सबसे अधिक प्रदूषण फैलाने वाले प्लास्टिक में से कुछ को पचा और नष्ट कर सकता है, जिससे पुनर्चक्रण और प्रदूषण से लड़ने की उम्मीद जगी है।
प्लास्टिक प्रदूषण के रूप में बढ़ता प्रदूषण विश्व स्तर पर सबसे बड़ी पर्यावरणीय चुनौती है और इस समस्या का कोई कारगर समाधान अभी तक नहीं मिल पाया है। अधिकांश प्लास्टिक पेट्रोलियम या प्राकृतिक गैस से बनते हैं, जो गैर-नवीकरणीय संसाधन हैं और ऊर्जा-गहन तकनीकों का उपयोग करके निकाले और संसाधित किए जाते हैं। इस प्रकार, इनका निर्माण और उत्पादन ही नाजुक पारिस्थितिक तंत्रों के लिए अत्यंत हानिकारक है। प्लास्टिक का विनाश (मुख्यतः भस्मीकरण द्वारा) वायु, जल और भूमि प्रदूषण का कारण बनता है । पिछले 70 वर्षों में उत्पादित प्लास्टिक का लगभग 79 प्रतिशत या तो लैंडफिल स्थलों में या सामान्य पर्यावरण में फेंक दिया गया है, जबकि केवल लगभग 9 प्रतिशत का पुनर्चक्रण किया जाता है और शेष को जला दिया जाता है। भस्मीकरण की इस प्रक्रिया में संवेदनशील श्रमिकों को जहरीले रसायनों के संपर्क में आना पड़ता है, जिनमें कैंसर पैदा करने वाले पदार्थ भी शामिल हैं। कहा जाता है कि महासागरों में लगभग 51 ट्रिलियन सूक्ष्म प्लास्टिक कण मौजूद हैं और ये धीरे-धीरे समुद्री जीवन को नष्ट कर रहे हैं। कुछ प्लास्टिक के सूक्ष्म कण हवा में उड़ जाते हैं जिससे प्रदूषण होता है और यह एक वास्तविक संभावना है कि हम उन्हें सांस के साथ अंदर ले रहे हों। 1960 के दशक में किसी ने भी यह भविष्यवाणी नहीं की होगी कि प्लास्टिक का आगमन और लोकप्रियता एक दिन बोझ बन जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप हमारे खूबसूरत महासागरों, हवा में भारी मात्रा में प्लास्टिक कचरा तैरता हुआ पाया जाएगा और हमारी बहुमूल्य भूमि पर फेंका जाएगा।
प्लास्टिक पैकेजिंग सबसे बड़ा खतरा है और प्लास्टिक का सबसे भ्रष्ट उपयोग है। समस्या यह है कि प्लास्टिक बैग हर जगह मौजूद हैं, हर छोटे-मोटे काम के लिए इस्तेमाल होते हैं और इनके उपयोग पर कोई नियंत्रण नहीं है। इस प्रकार का सिंथेटिक प्लास्टिक जैविक रूप से विघटित नहीं होता, बल्कि लैंडफिल में पड़ा रहता है और पर्यावरण प्रदूषण में योगदान देता है । प्लास्टिक पर पूर्ण प्रतिबंध लगाने की पहल की गई है, विशेष रूप से पैकेजिंग में इस्तेमाल होने वाले पॉलीस्टायरीन पर। हालांकि, इससे अपेक्षित परिणाम नहीं मिल रहे हैं क्योंकि प्लास्टिक अभी भी जमीन, हवा और पानी में हर जगह मौजूद है और लगातार बढ़ रहा है। यह कहना गलत नहीं होगा कि प्लास्टिक भले ही हर समय नंगी आंखों से दिखाई न दे, लेकिन यह हर जगह है! यह दुर्भाग्यपूर्ण है कि हम प्लास्टिक सामग्री के पुनर्चक्रण और निपटान की समस्या का समाधान करने में असमर्थ हैं।
अमेरिका की नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की प्रोसीडिंग्स में प्रकाशित एक अध्ययन में , शोधकर्ताओं ने एक ज्ञात प्राकृतिक एंजाइम की खोज की है जो प्लास्टिक को पचाता है। यह खोज संयोगवश तब हुई जब शोधकर्ता जापान के एक केंद्र में पुनर्चक्रण के लिए तैयार कचरे में पाए गए एक एंजाइम की संरचना का अध्ययन कर रहे थे। आइडियोनेला सकाईन्सिस 201-F6 नामक यह एंजाइम, पेटेंट प्राप्त प्लास्टिक पीईटी या पॉलीइथिलीन टेरेफ्थालेट को "खा" सकता है, जिसका उपयोग लाखों टन प्लास्टिक की बोतलों में किया जाता है। यह एंजाइम बैक्टीरिया को प्लास्टिक को विघटित करने और उसे अपने भोजन के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है। वर्तमान में पीईटी के लिए कोई पुनर्चक्रण समाधान मौजूद नहीं है और पीईटी से बनी प्लास्टिक की बोतलें पर्यावरण में सैकड़ों वर्षों तक बनी रहती हैं। पोर्ट्समाउथ विश्वविद्यालय और अमेरिकी ऊर्जा विभाग की राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) की टीमों द्वारा किए गए इस अध्ययन ने अपार आशा जगाई है।
मूल लक्ष्य इस प्राकृतिक एंजाइम (जिसे PETase कहा जाता है) की त्रि-आयामी क्रिस्टल संरचना का निर्धारण करना और इस जानकारी का उपयोग करके यह समझना था कि यह एंजाइम वास्तव में कैसे काम करता है। उन्होंने संरचना को स्पष्ट करने और अलग-अलग परमाणुओं को देखने के लिए एक्स-रे की एक तीव्र किरण का उपयोग किया - जो सूर्य से 10 अरब गुना अधिक चमकीली होती है। ऐसी शक्तिशाली किरणों ने एंजाइम की आंतरिक कार्यप्रणाली को समझने में मदद की और तेज़ और अधिक कुशल एंजाइमों को विकसित करने के लिए सही खाका प्रदान किया। यह पता चला कि PETase, कटिनेज़ नामक एक अन्य एंजाइम से बहुत मिलता-जुलता है, सिवाय इसके कि PETase में एक विशेष विशेषता और एक अधिक "खुला" सक्रिय स्थल है, जिसके बारे में माना जाता है कि यह मानव निर्मित पॉलिमर (प्राकृतिक पॉलिमर के बजाय) को समायोजित कर सकता है। इन अंतरों ने तुरंत संकेत दिया कि PETase विशेष रूप से PET युक्त वातावरण में अधिक विकसित हो सकता है और इस प्रकार PET को विघटित कर सकता है। उन्होंने PETase के सक्रिय स्थल को उत्परिवर्तित करके इसे कटिनेज़ जैसा बना दिया। इसके बाद एक पूरी तरह से अप्रत्याशित परिणाम सामने आया, उत्परिवर्तित PETase प्राकृतिक PETase से भी बेहतर तरीके से PET को विघटित करने में सक्षम था। इस प्रकार, प्राकृतिक एंजाइम की क्षमता को समझने और सुधारने के प्रयास में, शोधकर्ताओं ने अनजाने में एक नया एंजाइम विकसित कर लिया जो पीईटी प्लास्टिक को तोड़ने में प्राकृतिक एंजाइम से भी बेहतर था । यह एंजाइम पॉलीइथिलीन फ्यूरानडिकार्बोक्सिलेट (पीईएफ) को भी विघटित कर सकता था, जो पीईटी प्लास्टिक का जैव-आधारित विकल्प है। इससे पीईएफ (पॉलीइथिलीन फ्यूरानोएट) या यहां तक कि पीबीएस (पॉलीब्यूटिलीन सक्सिनेट) जैसे अन्य पदार्थों से निपटने की उम्मीद जगी। एंजाइम इंजीनियरिंग और विकास के उपकरणों का उपयोग निरंतर सुधार के लिए किया जा सकता है। शोधकर्ता एंजाइम को बेहतर बनाने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं ताकि इसके कार्य को एक शक्तिशाली बड़े पैमाने के औद्योगिक सेटअप में शामिल किया जा सके। इंजीनियरिंग प्रक्रिया उन एंजाइमों के समान है जिनका उपयोग वर्तमान में जैव-धुलाई डिटर्जेंट या जैव-ईंधन के निर्माण में किया जा रहा है। तकनीक मौजूद है और इसलिए आने वाले वर्षों में औद्योगिक स्तर पर इसकी व्यवहार्यता प्राप्त की जा सकती है।
इस अध्ययन के कुछ पहलुओं को समझने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है। सबसे पहले, एंजाइम प्लास्टिक के बड़े टुकड़ों को छोटे टुकड़ों में तोड़ देता है, इसलिए यह प्लास्टिक की बोतलों के पुनर्चक्रण का समर्थन करता है लेकिन इस सभी प्लास्टिक को पहले पुनर्प्राप्त करने की आवश्यकता है। बरामद होने पर यह "छोटा" प्लास्टिक उन्हें वापस प्लास्टिक की बोतलों में बदलने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एंजाइम वास्तव में पर्यावरण में "अपने आप प्लास्टिक नहीं ढूंढ सकता"। एक प्रस्तावित विकल्प यह हो सकता है कि इस एंजाइम को कुछ बैक्टीरिया में लगाया जाए जो उच्च तापमान को झेलते हुए प्लास्टिक को उच्च दर से तोड़ना शुरू कर सकते हैं। इसके अलावा, इस एंजाइम के दीर्घकालिक प्रभाव को अभी भी समझने की जरूरत है।
प्लास्टिक कचरे से निपटने के ऐसे अभिनव समाधान का वैश्विक स्तर पर व्यापक प्रभाव पड़ेगा। प्लास्टिक के आविष्कार के बाद से ही हम इस समस्या से निपटने के प्रयास कर रहे हैं। एक बार इस्तेमाल होने वाले प्लास्टिक पर प्रतिबंध लगाने वाले कानून बन चुके हैं और पुनर्चक्रित प्लास्टिक को भी अब हर जगह प्राथमिकता दी जा रही है। यहां तक कि सुपरमार्केट में प्लास्टिक के कैरी बैग पर प्रतिबंध जैसे छोटे कदम भी मीडिया में खूब चर्चा में रहे हैं। कहने का तात्पर्य यह है कि अगर हम अपने ग्रह को प्लास्टिक प्रदूषण से बचाना चाहते हैं तो हमें तेजी से कार्रवाई करनी होगी । हमें अपने दैनिक जीवन में पुनर्चक्रण को अपनाना जारी रखना चाहिए और अपने बच्चों को भी ऐसा करने के लिए प्रोत्साहित करना चाहिए। इसके अलावा, हमें एक ऐसे दीर्घकालिक समाधान की आवश्यकता है जो हमारे व्यक्तिगत प्रयासों के साथ-साथ चल सके। यह शोध हमारे ग्रह के सामने मौजूद सबसे बड़ी समस्याओं में से एक से निपटने की दिशा में एक शुरुआत है।
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स्रोत (रों)
हैरी पी एट अल. 2018. प्लास्टिक को विघटित करने वाले एरोमैटिक पॉलीएस्टरेज़ का लक्षण वर्णन और अभियांत्रिकी। नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही। https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
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