प्लास्टिक के पर्यावरण‑मित्र विकल्प: स्थिरता प्रयासों की कुंजी – क्या बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक समाधान हैं?

हमारे पारिस्थितिकी तंत्र में माइक्रोप्लास्टिक की उपस्थिति और संचय अच्छी तरह से दस्तावेज़ित है, और हालिया साक्ष्य दर्शाते हैं कि उनका विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। जैसे ही हम अपने फेफड़ों, धमनियों और यहाँ तक कि प्लेसेंटा में माइक्रोप्लास्टिक की खोज जारी रखते हैं, हम उनके पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य पर प्रभाव को समझना जारी रख रहे हैं। 

मनुष्यों द्वारा प्लास्टिक के व्यापक उपयोग ने माइक्रोप्लास्टिक को जन्म दिया है, जो पर्यावरण में टिके रहने की प्रवृत्ति रखते हैं। माइक्रोप्लास्टिक छोटे टुकड़े होते हैं, आमतौर पर 5 मिलीमीटर (mm) से 500 माइक्रोमीटर (µm) के आकार के बीच होते हैं, जो दैनिक प्लास्टिक उत्पादों से निकलते हैं। 

ये कण बोतलों, बैगों, पैकेजिंग और अन्य प्लास्टिक स्रोतों से, साथ ही टायर घिसाव, सिंथेटिक वस्त्रों और व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों के माइक्रोबीड्स से उत्पन्न होते हैं। माइक्रोप्लास्टिक आमतौर पर विभिन्न भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के माध्यम से बनते हैं, जिनमें घर्षण, यूवी क्षरण, निर्माण प्रक्रियाएँ और भौतिक या रासायनिक‑प्रेरित टुकड़े बनना शामिल है।

समुद्र, वर्षा और मिट्टी सहित प्राकृतिक पर्यावरण में माइक्रोप्लास्टिक का संचय पेट्रोलियम‑आधारित प्लास्टिक पॉलीमर की रासायनिक प्रकृति के कारण होता है। ये पॉलीमर बड़े अणु होते हैं जिनमें कई छोटे मोनोमर होते हैं। ये व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले प्लास्टिक आमतौर पर जैविक प्रसंस्करण के लिए अनुपलब्ध होते हैं। 

लगभग अटूट होने के कारण, जो टूटने में दशकों से लेकर सदियों तक लेता है, पारंपरिक पेट्रोलियम‑आधारित प्लास्टिक और माइक्रोप्लास्टिक के विकल्प की बढ़ती आवश्यकता है। इस समाधान का उत्तर यह है कि ऐसे प्लास्टिक विकसित किए जाएँ जो अपने सामान्य जीवन‑चक्र के हिस्से के रूप में स्थायी माइक्रोप्लास्टिक न उत्पन्न करें। 

भले ही प्लास्टिक को सही ढंग से एकत्रित और पुनः चक्रित किया जाए, यह दैनिक उपयोग के सामान्य घिसाव या पुनः चक्रण या धुलाई प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप फिर भी माइक्रोप्लास्टिक उत्पन्न करता है। इसलिए इसे रोकने के लिए हमें ऐसे नए प्लास्टिक सामग्री विकसित करनी होंगी जो पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल हों, अर्थात वे पर्यावरण में जीवित जीवों की क्रिया से जल्दी टूट जाएँ।

तो, इस मदद के लिए, एक नया अध्ययन Algenesis Corporation और कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय सैन डिएगो के वैज्ञानिकों और प्रोफेसरों द्वारा सात महीनों के भीतर माइक्रोप्लास्टिक स्तर पर बायोडिग्रेडेबल पौधा‑आधारित पॉलीमर बनाया गया।

बायोडिग्रेडेशन वह प्रक्रिया है जिसमें माइक्रोब्स द्वारा पॉलीमर को सरल अणुओं में तोड़ा जाता है। ये अणु फिर कार्बन स्रोत के रूप में बायोमास उत्पादन के लिए उपयोग किए जा सकते हैं। हालांकि, इसके लिए पॉलीमर में रासायनिक बंधन होने चाहिए, मुख्यतः उसकी प्राथमिक बैकबोन संरचना में।

यह इसलिए है क्योंकि ये बंधन एंजाइमों द्वारा शारीरिक रूप से पहुँच योग्य होते हैं जो स्वाभाविक रूप से इन बंधनों को सब्सट्रेट के रूप में पहचानते हैं। इस एंजाइमेटिक क्लिवेज़ के माध्यम से मुक्त हुए मूल मोनोमर अणु फिर माइक्रोऑर्गेनिज़्म द्वारा उपभोग किए जा सकते हैं।

हमारे प्राकृतिक पर्यावरण में यह पूरी प्रक्रिया आमतौर पर बैक्टीरिया और फंगी जैसे माइक्रोब्स के समूह द्वारा संचालित होती है। ये माइक्रोब्स हाइड्रोलिटिक एंजाइम्स स्रावित करते हैं, जो पॉलीमर को तोड़कर विभिन्न ओलिगोमर और मोनोमर जारी करते हैं, जिन्हें माइक्रोब्स कार्बन पोषक स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं। 

इसके बाद पॉलीमर‑उत्पन्न मोनोमर और ओलिगोमर का कैटाबोलिज़्म होता है, जिसमें जटिल अणुओं का टूटना शामिल है। यह प्रक्रिया श्वसन के माध्यम से जीवों की बायोमास और CO2 का उत्पादन करती है।  

बात यह है कि जबकि बायो‑बेस्ड सामग्री प्राकृतिक नवीकरणीय स्रोतों से प्राप्त की जा सकती है, उनकी सीमित बायोडिग्रेडेबल क्षमता उन्हें पर्यावरण में बने रहने देती है। यह स्थायित्व रासायनिक प्रसंस्करण के कारण भी हो सकता है जो उन्हें जैविक क्लिवेज़ के लिए अनुपलब्ध बनाता है।

बायोडिग्रेडेबल सामग्री वास्तव में पेट्रोलियम और अन्य जीवाश्म संसाधनों से भी उत्पन्न की जा सकती है क्योंकि बायोडिग्रेडेबिलिटी सामग्री की विशेषताओं पर निर्भर करती है, न कि उसके स्रोत पर।

असाध्य को हासिल करना

डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी (DOE) से वित्तीय समर्थन प्राप्त इस अध्ययन का लक्ष्य मौजूदा सामग्रियों के लिए बायोडिग्रेडेबल विकल्प खोजना है। हालांकि, पर्यावरण में न जमा होने वाली सामग्री ढूँढ़ना “आसान नहीं” है, ऐसा सह‑लेखक माइकल बर्कार्ट ने कहा, जो Algenesis के सह‑स्थापक भी हैं। 

सामग्री विज्ञान कंपनी की पेटेंटेड Soleic™ तकनीक दुनिया की पहली नवीकरणीय, पूरी तरह बायोडिग्रेडेबल और उच्च‑प्रदर्शन प्लास्टिक सामग्री है जो पौधों से बनाई गई है। Algenesis अपनी सामग्री तकनीक का उपयोग जूते, सर्फ़बोर्ड और फुटवियर बनाने में करता है। बर्कार्ट, जो UC सैन डिएगो में रसायन विज्ञान और बायोकेमिस्ट्री के प्रोफेसर हैं, के अनुसार:

“हम अभी माइक्रोप्लास्टिक के प्रभावों को समझना शुरू कर रहे हैं। हमने पर्यावरणीय और स्वास्थ्य प्रभावों की सतह ही खरोंची है।” 

उनके कार्य के बारे में बात करते हुए, Algenesis के सह‑लेखक और सह‑स्थापक रॉबर्ट पोमेरॉय, जो बर्कार्ट की तरह कंपनी में इक्विटी रखते हैं और रसायन विज्ञान एवं बायोकेमिस्ट्री के प्रोफेसर हैं, ने बताया कि उन्होंने आधे दशक से अधिक समय पहले ही शैवाल‑आधारित पॉलीमर बनाए थे। उन्होंने समझा था कि यह पॉलीमर पूरी तरह बायोडिग्रेडेबल होगा, जो “कम्पोस्ट में गायब हो सकेगा”।

पहली बार, टीम को इसे माइक्रोपार्टिकल स्तर पर मापने का अवसर मिला। इसके लिए उन्होंने सामग्री को बारीक माइक्रोपार्टिकल में पीस दिया, और यह पुष्टि करने के लिए कि यह माइक्रोब्स द्वारा पचा रहा है, टीम ने तीन अलग‑अलग माप उपकरणों का उपयोग किया।

पहला उपकरण रेस्पिrometer था, जिसका उपयोग तब किया गया जब सामग्री माइक्रोब्स द्वारा टूटती है तो जारी होने वाले कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को मापने के लिए। जब सेलुलोज़ के टूटने की तुलना उद्योग मानक 100 % बायोडिग्रेडेबिलिटी से की गई, तो परिणाम दिखाते हैं कि पौधा‑आधारित पॉलीमर लगभग 100 % पर सेलुलोज़ के बराबर है।

दूसरा उपयोग किया गया उपकरण जल‑फ़्लोटेशन था, एक विधि जो इस तथ्य का लाभ उठाती है कि प्लास्टिक पानी में अपघुलनशील नहीं होते और सतह पर आसानी से हटाए जा सकते हैं। 90 और 200 दिनों के अंतराल पर किए गए परीक्षणों ने दिखाया कि लगभग सभी पेट्रोलियम‑आधारित माइक्रोप्लास्टिक पुनः प्राप्त किए गए। इसके विपरीत, शैवाल‑आधारित माइक्रोप्लास्टिक के लिए केवल 9 दिनों के बाद 32 % और 200 दिनों के बाद मात्र 3 % पुनः प्राप्त हुए, जो दर्शाता है कि वे अत्यधिक बायोडिग्रेडेबल हैं।

गैस क्रोमैटोग्राफी/मैस स्पेक्ट्रोमेट्री (GCMS) के माध्यम से रासायनिक विश्लेषण में मोनोमर की उपस्थिति का पता चला, जिससे संकेत मिला कि पॉलीमर अपने मूल पौधा सामग्री में टूट रहा है। 

“यह सामग्री पहली प्लास्टिक है जिसे यह सिद्ध करने के लिए दिखाया गया है कि हम इसे उपयोग करते समय माइक्रोप्लास्टिक नहीं बनाता।” 

– सह‑लेखक स्टीफ़न मेफ़ील्ड, Algenesis के सह‑स्थापक

उन्होंने आगे कहा:

“यह केवल उत्पाद जीवन‑चक्र के अंत और हमारे भीड़भाड़ वाले लैंडफ़िल्स के लिए एक सतत समाधान से अधिक है। यह वास्तव में वह प्लास्टिक है जो हमें बीमार नहीं करेगा।” 

हालांकि महत्वपूर्ण प्रगति हुई है, यह केवल शुरुआत है। अगला कदम नई सामग्री को पारंपरिक प्लास्टिक के लिए निर्मित मौजूदा उत्पादन उपकरणों के साथ अनुकूलित करना है। इस दिशा में, Algenesis ने कई कंपनियों के साथ साझेदारी सुरक्षित की है ताकि पौधा‑आधारित पॉलीमर का उपयोग करके उत्पाद बनाए जा सकें। इन सहयोगों में Trelleborg द्वारा कोटेड फैब्रिक में शैवाल‑आधारित पॉलीमर का उपयोग और RhinoShield के साथ मोबाइल फ़ोन केस का उत्पादन शामिल है।

बर्कार्ट के अनुसार:

“जब हमने यह काम शुरू किया, तो हमें बताया गया था कि यह असंभव है। अब, हम एक अलग वास्तविकता देख रहे हैं। बहुत काम बाकी है, लेकिन हम लोगों को आशा देना चाहते हैं। यह संभव है।” 

क्या बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक भविष्य हैं?

जैसा कि हम देख सकते हैं, प्लास्टिक क्षेत्र एक परिवर्तन के दौर से गुजर रहा है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि प्लास्टिक हमारे कचरे का लगभग 14 % बनाता है, और इसका अधिकांश हिस्सा समुद्र में समाप्त होता है। सांख्यिकीय रूप से, हम वर्तमान में प्रति वर्ष 350 मिलियन मीट्रिक टन प्लास्टिक कचराउत्पन्न करते हैं, जो यदि वर्तमान नीतियों में कोई बदलाव नहीं किया गया तो 2060 तक एक बिलियन मीट्रिक टन तक पहुँचने का अनुमान है।

अधिकांश प्लास्टिक सामग्रियों के जीवन‑चक्र को देखें तो पता चलता है कि निर्मित सभी प्लास्टिक का 79 % लैंडफ़िल में डाला जाता है या पर्यावरण में पहुँच जाता है, जबकि केवल 12 % दहन किया जाता है और 9 % पुनः चक्रित किया जाता है। पिछले चार दशकों में पुनः चक्रण में उल्लेखनीय वृद्धि के बावजूद, नॉन‑फ़ाइबर प्लास्टिक पुनः चक्रण 18 % पर अटका हुआ है, और वस्त्र फ़ाइबर का लगभग कोई पुनः चक्रण नहीं होता। यह ठहराव मुख्यतः प्रमुख पुनः चक्रण विधि की सीमाओं के कारण है, जो कचरा प्लास्टिक को गर्मी और यांत्रिक बल के माध्यम से नई आकृति में बदलने पर केंद्रित है, जहाँ इनपुट की गुणवत्ता महत्वपूर्ण होती है। 

इन परिस्थितियों के बीच, दुनिया भर की अधिक से अधिक कंपनियाँ पारंपरिक प्लास्टिक के उपयोग को कम करने और इसे अधिक सतत और पर्यावरण‑जिम्मेदार विकल्पों से बदलने के कदम उठा रही हैं।

बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक में बायोप्लास्टिक शामिल हैं जिनके घटक नवीकरणीय कच्चे माल से प्राप्त होते हैं और बायोडिग्रेडेबल एडिटिव्स वाले प्लास्टिक जो उनकी बायोडिग्रेडेशन को सुधारते हैं।

बायोप्लास्टिक आमतौर पर बायो‑बेस्ड पॉलीमर से निर्मित होते हैं और व्यावसायिक प्लास्टिक जीवन‑चक्र को अधिक सतत बनाने में योगदान देते हैं। यहाँ, पॉलीमर नवीकरणीय या पुनः चक्रित कच्चे माल से बनाए जाते हैं। बायो‑बेस्ड प्लास्टिक आमतौर पर जीवाश्म‑आधारित प्लास्टिक की तुलना में कम कार्बन फुटप्रिंट रखते हैं। वे लाभदायक सामग्री गुण भी प्रदर्शित करते हैं और मौजूदा पुनः चक्रण धारा के साथ संगत हो सकते हैं।

इन सभी के साथ, प्लास्टिक उद्योग में बढ़ती जागरूकता, शोध और निवेश ने हमारे दैनिक जीवन में बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक की उपस्थिति को बढ़ा दिया है।

हालांकि हम अभी तक पारंपरिक प्लास्टिक को अपने जीवन से सार्थक रूप से हटाने से दूर हैं, कई उत्साहजनक कदम उठाए जा रहे हैं। इसमें उत्पादों के निर्माण के लिए बायोडिग्रेडेबल सामग्री ढूँढ़ना शामिल है। निश्चित रूप से कई अनुप्रयोगों में प्लास्टिक को बदलना कठिन है, लेकिन निकट भविष्य में कई उत्पाद अधिक इको‑फ्रेंडली तरीके से निर्मित होंगे। 

पर्यावरण‑मित्र उत्पादों ने खाद्य पैकेजिंग क्षेत्र में सबसे अधिक लोकप्रियता हासिल की है, जो कुल निर्मित प्लास्टिक का लगभग 39 % बनाता है। यह उद्योग में बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक की बड़ी संभावनाओं को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। उदाहरण के लिए, उत्पाद के प्रकार के आधार पर, प्लास्टिक बोतलों को बायोडिग्रेडेबल सामग्री से बदला जा सकता है, जो न केवल खाद्य पैकेजिंग बल्कि न्यूट्रास्यूटिकल्स में भी उपयोगी हो सकता है।

फ़ूड ट्रे एक और अच्छा उदाहरण है (चम्मच, चम्मच, कांटा और कप के अलावा) जहाँ बायोडिग्रेडेबल सामग्री का उपयोग करके कंटेनर और उसकी सामग्री को एक ही कूड़ेदान में फेंका जा सकता है। अन्य उत्पाद जो बायोडिग्रेडेबल सामग्री को अपनाते हैं, उनमें कॉफ़ी कैप्सूल, फल और सब्ज़ियों के बैग, और कचरा बैग शामिल हैं।

बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक विभिन्न प्रकार के पैकेजिंग को निर्मित करने के लिए व्यापक संभावनाएँ प्रदान करते हैं, साथ ही कई पैकेजिंग अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं जैसे लचीलापन, प्रिंटेबिलिटी और बाधा सुधार को बेहतर रूप से पूरा करते हैं।

हालिया डेटा संकेत देता है कि विश्वव्यापी बायोडिग्रेडेबल पैकेजिंग बाजार में विशाल विकास क्षमता है; 2022 में इसका मूल्य लगभग $87 बिलियन था, और 2029 तक इसका CAGR 6.96 % तक बढ़ने का अनुमान है। और सभी उप‑सेगमेंट में, प्लास्टिक सबसे लाभदायक है और यह किसी भी अन्य सामग्री प्रकार की तुलना में तेज़ी से बढ़ने की भविष्यवाणी है।

विशेष रूप से, बायोप्लास्टिक, जो पेट्रोलियम‑आधारित पॉलीमर का एक आशाजनक विकल्प है, हमारे जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता और जलवायु परिवर्तन में योगदान देने वाले उत्सर्जन को कम करने की क्षमता रखता है।

वर्तमान में उपलब्ध सबसे सामान्य बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक स्टार्च या सेलुलोज़ से प्राप्त होते हैं, जिनमें पॉलीलैक्टिक एसिड (PLA), पॉली‑3‑हाइड्रॉक्सीब्यूटिरेट (PHB) और पॉलीहाइड्रॉक्सीएल्केनोएट्स (PHA) शामिल हैं। ये सामग्री अक्सर पेय, फ़ार्मास्यूटिकल, व्यक्तिगत और होम‑केयर उद्योगों में उपयोग की जाती हैं, क्योंकि वे पुनः चक्रणीय और बायोडिग्रेडेबल हैं।

पैकेजिंग से परे, बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक कृषि उद्योग में भी उपयोग पाएंगे, जहाँ वे मल्च में उपयोग किए जा सकते हैं, जिसे पुनः चक्रण करना काफी महंगा है। यहाँ कम्पोस्टेबल मल्च कचरे को एकत्र करने की आवश्यकता को समाप्त कर देगा, क्योंकि यह कुछ महीनों में गायब हो जाएगा और दशकों तक टिकने वाले माइक्रोप्लास्टिक नहीं छोड़ेगा।

जबकि कई लाभ और अनुप्रयोग हैं, बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक की उच्च लागत और कृषि पर नकारात्मक प्रभाव जैसे ट्रेड‑ऑफ़ भी हैं। हालांकि, उभरती जैविक और रासायनिक विधियाँ, तकनीकी प्रगति, वित्तीय प्रोत्साहन और स्पष्ट नियम बड़े पैमाने पर बायोप्लास्टिक के उपयोग को साकार करने और सतत प्रभाव लाने में मदद कर सकते हैं।

इस प्रकार, शोधकर्ता बेहतर सामग्री और स्वच्छ उत्पादन विधियों की सक्रिय रूप से जांच कर रहे हैं ताकि गुणों में सुधार और नई‑पीढ़ी के अनुप्रयोगों को बढ़ावा दिया जा सके। यूरोप वर्तमान में बायोप्लास्टिक के व्यावसायिक उत्पादन में 43.5 % के साथ अग्रणी है, जो प्रोजेक्टेड कि 2026 तक 7.6 मिलियन टन तक पहुँच जाएगा। 

निष्कर्ष

वर्षों के अध्ययन के बाद, अब यह अच्छी तरह से ज्ञात है कि माइक्रोप्लास्टिक सभी भौतिक पर्यावरणों में जमा होते हैं, जैसे जल निकाय, मिट्टी और वर्षा, और यहाँ तक कि हवा में भी फैलते हैं। उनकी सर्वव्यापकता के कारण, माइक्रोप्लास्टिक अब खाद्य श्रृंखला का हिस्सा बन चुके हैं, और साक्ष्य दर्शाते हैं कि वे मनुष्यों, जानवरों और पारिस्थितिक तंत्रों को महत्वपूर्ण नुकसान पहुँचा सकते हैं।

इसने बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों पर शोध को प्रोत्साहित किया है, जो पारंपरिक प्लास्टिक के अधिक पर्यावरण‑मित्र विकल्प प्रस्तुत करती हैं। नई सामग्रियों के विकास के साथ-साथ, सार्वभौमिक मानकों को लागू करने के प्रयास भी चल रहे हैं। इसके अलावा, कम प्लास्टिक उपयोग करने और बायोप्लास्टिक से बने उत्पादों के उपयोग को बढ़ाने के लिए व्यवहारिक परिवर्तन की आवश्यकता है।  

साथ मिलकर, वे प्लास्टिक कचरा संकट और कार्बन उत्सर्जन को कम करके सकारात्मक प्रभाव लाने की क्षमता रखते हैं। हालांकि, यह ध्यान देना महत्वपूर्ण है कि यहाँ तक कि बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक को भी अपने वादे को पूरा करने के लिए उचित कम्पोस्टिंग स्थितियों की आवश्यकता होती है। कुल मिलाकर, हम एक हरित भविष्य की ओर क्रमिक कदम उठा रहे हैं।

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