पर्यावरण अनुकूल विकल्प प्लास्टिक के लिए स्थायित्व प्रयासों की कुंजी हैं: क्या जैव अपघटनीय प्लास्टिक एक समाधान हैं?

हमारे पारिस्थितिकी तंत्र में माइक्रोप्लास्टिक की उपस्थिति और जमावट अच्छी तरह से प्रलेखित है, और हाल के साक्ष्य से पता चलता है कि उनका विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। जैसे ही हम अपने फेफड़ों, धमनियों और यहां तक कि प्लेसेंटा में माइक्रोप्लास्टिक का पता लगाते रहते हैं, हम अभी भी पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य पर उनके प्रभाव के बारे में जानने की कोशिश कर रहे हैं।

मानव द्वारा प्लास्टिक के उपयोग की व्यापकता ने माइक्रोप्लास्टिक को जन्म दिया है, जो पर्यावरण में बने रहते हैं। माइक्रोप्लास्टिक आमतौर पर 5 मिलीमीटर (मिमी) और 500 माइक्रोमीटर (μm) के बीच आकार के छोटे टुकड़े होते हैं, जो रोजमर्रा के प्लास्टिक उत्पादों से निकलते हैं।

इन कण बोतलों, बैग, पैकेजिंग और अन्य प्लास्टिक स्रोतों के साथ-साथ टायर के पहनने, सिंथेटिक कपड़ों और व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों से माइक्रोबीड्स से उत्पन्न होते हैं। माइक्रोप्लास्टिक आमतौर पर घिसाव, यूवी अपक्षय, निर्माण प्रक्रियाओं और भौतिक या रासायनिक-प्रेरित खंडन जैसी विभिन्न भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के माध्यम से बनते हैं।

प्राकृतिक वातावरण में माइक्रोप्लास्टिक का संचय, जिसमें महासागर, वर्षा और मिट्टी शामिल है, पेट्रोलियम आधारित प्लास्टिक पॉलिमर की रासायनिक प्रकृति के कारण है। ये पॉलिमर बड़े अणु होते हैं जो कई छोटे अणुओं से बने होते हैं जिन्हें मोनोमर कहा जाता है। ये व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले प्लास्टिक आमतौर पर जैविक प्रसंस्करण के लिए अवरुद्ध होते हैं।

लगभग अविनाशी, जो दशकों से लेकर सदियों तक टूटने में लगते हैं, पारंपरिक पेट्रोलियम आधारित प्लास्टिक और माइक्रोप्लास्टिक के लिए एक विकल्प की बढ़ती आवश्यकता है। इस समाधान का जवाब यह है कि ऐसे प्लास्टिक विकसित किए जाएं जो अपने सामान्य जीवन चक्र के हिस्से के रूप में स्थायी माइक्रोप्लास्टिक का उत्पादन न करें।

यहां तक कि अगर प्लास्टिक को ठीक से इकट्ठा किया जाता है और रिसाइकल किया जाता है, तो यह अभी भी रोजमर्रा के उपयोग या रिसाइकलिंग या धोने की प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप माइक्रोप्लास्टिक का उत्पादन करता है। इसलिए, इसे रोकने के लिए, हमें नए प्लास्टिक सामग्री विकसित करने की आवश्यकता है जो पूरी तरह से जैव अपघटनीय हैं, जिसका अर्थ है कि वे पर्यावरण में जीवित जीवों की क्रिया द्वारा तेजी से अपघटन करते हैं।

इससे मदद करने के लिए, एक नए अध्ययन में अल्जेनेसिस कॉर्पोरेशन और कैलिफोर्निया सैन डिएगो विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों और प्रोफेसरों ने एक पौधे-आधारित पॉलिमर बनाया जो सात महीनों के भीतर माइक्रोप्लास्टिक स्तर पर अपघटन करता है।

जैव अपघटन वह प्रक्रिया है जिसमें पॉलिमर को साधारण अणुओं में माइक्रोब्स द्वारा तोड़ा जाता है। इन अणुओं का उपयोग तब कार्बन के स्रोत के रूप में किया जा सकता है ताकि बायोमास का उत्पादन किया जा सके। हालांकि, इसके लिए, पॉलिमर को रासायनिक बंधनों की आवश्यकता होती है, मुख्य रूप से इसके प्राथमिक बैकबोन संरचना में।

यह इसलिए है क्योंकि वे तब प्राकृतिक रूप से इन बंधनों को सब्सट्रेट के रूप में पहचानने वाले एंजाइमों के लिए भौतिक रूप से सुलभ होते हैं। इस एंजाइमी क्लीवेज के माध्यम से जारी मोनोमर अणु फिर माइक्रोऑर्गनिज्म द्वारा उपभोग किए जा सकते हैं।

हमारे प्राकृतिक वातावरण में, यह पूरी प्रक्रिया आमतौर पर बैक्टीरिया और फंगी जैसे माइक्रोब्स के एक समूह द्वारा निष्पादित की जाती है। ये माइक्रोब्स हाइड्रोलिटिक एंजाइम स्रावित करते हैं, जो पॉलिमर को तोड़कर विभिन्न ऑलिगोमर और मोनोमर को माइक्रोब्स द्वारा कार्बन पोषक स्रोत के रूप में उपयोग किए जाने के लिए छोड़ते हैं।

पॉलिमर-व्युत्पन्न मोनोमर और ऑलिगोमर का कैटाबोलिज्म इसके बाद होता है, जिसमें जटिल अणुओं का टूटना शामिल है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप जीव के बायोमास और श्वसन के माध्यम से सीओ२ का उत्पादन होता है।

बात यह है कि जबकि जैव-आधारित सामग्री प्राकृतिक नवीकरणीय स्रोतों से प्राप्त की जा सकती है, उनकी सीमित जैव अपघटनीय क्षमता उन्हें पर्यावरण में बने रहने देती है। इसके अलावा, यह दृढ़ता रासायनिक प्रसंस्करण के कारण हो सकती है जो उन्हें जैविक क्लीवेज के लिए अवरुद्ध करती है।

जैव अपघटनीय सामग्री वास्तव में जीवाश्म संसाधनों से उत्पन्न की जा सकती है क्योंकि जैव अपघटनीयता सामग्री की विशेषताओं पर निर्भर करती है, न कि इसके स्रोत पर।

असंभव को प्राप्त करना

अध्ययन, जिसे ऊर्जा विभाग (डीओई) से वित्तीय समर्थन मिला, मौजूदा सामग्रियों के लिए जैव अपघटनीय प्रतिस्थापन खोजने का उद्देश्य रखता है। हालांकि, ऐसी सामग्री खोजना जो पर्यावरण में जमा नहीं होती है “आसान नहीं है”, अल्जेनेसिस के सह-संस्थापक माइकल बर्कार्ट ने कहा, जो यूसीएसडी में रसायन विज्ञान और जैव रसायन के प्रोफेसर भी हैं।

सामग्री विज्ञान कंपनी की पेटेंटेड सोलिक™ प्रौद्योगिकी दुनिया की पहली नवीकरणीय, पूरी तरह से जैव अपघटनीय और उच्च प्रदर्शन वाली प्लास्टिक सामग्री है जो पौधों से बनाई जाती है। अल्जेनेसिस अपनी सामग्री प्रौद्योगिकी का उपयोग जूते, सर्फबोर्ड और फुटवियर बनाने के लिए करता है। बर्कार्ट के अनुसार, जो यूसीएसडी में रसायन विज्ञान और जैव रसायन के प्रोफेसर हैं:

“हम माइक्रोप्लास्टिक के निहितार्थ को समझना शुरू कर रहे हैं। हमने अभी तक केवल सतह को खरोंचा है। पर्यावरण और स्वास्थ्य प्रभावों के बारे में बहुत कुछ करना बाकी है।”

अपने काम के बारे में बात करते हुए, सह-लेखक और अल्जेनेसिस के सह-संस्थापक रॉबर्ट पोमेरॉय, जो बर्कार्ट की तरह कंपनी में इक्विटी की स्थिति रखते हैं और रसायन विज्ञान और जैव रसायन के प्रोफेसर हैं, ने उल्लेख किया कि उन्होंने आधे दशक से अधिक समय पहले शैवाल-आधारित पॉलिमर बनाए थे। उन्होंने समझा कि यह पॉलिमर पूरी तरह से जैव अपघटनीय होगा, जो “कंपोस्ट में गायब हो जाएगा।”

हालांकि, पहली बार, टीम को माइक्रोपार्टिकल स्तर पर इसका मापने का मौका मिला। इसके लिए, उन्होंने सामग्री को महीन माइक्रोपार्टिकल में पीसा, और यह पुष्टि करने के लिए कि यह माइक्रोब्स द्वारा पच रहा था, टीम ने तीन अलग-अलग मापने वाले उपकरणों का उपयोग किया।

एक रेस्पिरोमीटर पहला उपकरण था, जिसका उपयोग माइक्रोब्स द्वारा सामग्री के टूटने पर कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ२) को मापने के लिए किया गया था। जब सेल्युलोज के अपघटन की तुलना 100% जैव अपघटनीयता के उद्योग मानक से की गई, तो परिणामों से पता चला कि पौधे-आधारित पॉलिमर लगभग 100% सेल्युलोज के अनुरूप है।

दूसरा उपकरण जिसका उपयोग किया गया वह पानी का तैरना था, जो इस तथ्य का लाभ उठाने वाली एक विधि थी कि प्लास्टिक पानी में अघुलनशील और सपाट होते हैं, जिससे उन्हें सतह से हटाना आसान हो जाता है। 90 और 200 दिनों के अंतराल पर किए गए परीक्षणों से पता चला कि लगभग सभी पेट्रोलियम आधारित माइक्रोप्लास्टिक को पुनः प्राप्त किया गया था। इसके विपरीत, शैवाल-आधारित माइक्रोप्लास्टिक के लिए, केवल 32% को 9 दिनों के बाद और 200 दिनों के बाद केवल 3% को पुनः प्राप्त किया गया, जो दर्शाता है कि वे अत्यधिक जैव अपघटनीय हैं।

गैस क्रोमैटोग्राफी/मास स्पेक्ट्रोमीटर (जीसीएमएस) के माध्यम से रासायनिक विश्लेषण में, मोनोमर की उपस्थिति का पता चला, जो यह दर्शाता है कि पॉलिमर अपने प्रारंभिक पौधे सामग्री में टूट रहा था।

“यह सामग्री पहला प्लास्टिक है जो दिखाया गया है कि यह हमारे उपयोग के दौरान माइक्रोप्लास्टिक का उत्पादन नहीं करता है।”

– सह-लेखक स्टीफन मэйफील्ड, अल्जेनेसिस के सह-संस्थापक

उन्होंने आगे कहा:

“यह उत्पाद के जीवन चक्र के अंत और हमारे भीड़भाड़ वाले लैंडफिल के लिए एक स्थायी समाधान से अधिक है। यह वास्तव में एक प्लास्टिक है जो हमें बीमार नहीं करेगा।”

हालांकि महत्वपूर्ण प्रगति हुई है, यह केवल शुरुआत है। अगला कदम मौजूदा पारंपरिक प्लास्टिक के साथ बनाए गए निर्माण उपकरणों के साथ नए सामग्री को अनुकूलित करना है। इस उद्देश्य से, अल्जेनेसिस ने पौधे-आधारित पॉलिमर का उपयोग करके उत्पाद बनाने के लिए कई कंपनियों के साथ साझेदारी की है। इन साझेदारियों में ट्रेलेबोर्ग का सिंथेटिक पॉलिमर का उपयोग कोटेड फैब्रिक में और राइनोशील्ड के साथ मोबाइल फोन केस का उत्पादन शामिल है।

बर्कार्ट के अनुसार:

“जब हमने इस काम को शुरू किया, तो हमें बताया गया कि यह असंभव है। अब, हम एक अलग वास्तविकता को देखते हैं। बहुत काम करना बाकी है, लेकिन हम लोगों को उम्मीद देना चाहते हैं। यह संभव है।”

क्या जैव अपघटनीय प्लास्टिक भविष्य हैं?

जैसा कि हम देख सकते हैं, प्लास्टिक क्षेत्र एक परिवर्तन से गुजर रहा है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि प्लास्टिक हमारे कचरे का लगभग 14% हिस्सा है, और इसका अधिकांश हिस्सा समुद्र में समाप्त हो जाता है। सांख्यिकीय रूप से, हम वर्तमान में प्रति वर्ष 350 मिलियन मेट्रिक टन से अधिक प्लास्टिक कचरा उत्पन्न करते हैं, जो 2060 तक 1 अरब मेट्रिक टन तक पहुंच जाने की उम्मीद है यदि वर्तमान नीतियों में कोई बदलाव नहीं किया जाता है।

प्लास्टिक सामग्रियों के जीवन चक्र को देखने से पता चलता है कि 79% प्लास्टिक उत्पादों को लैंडफिल साइटों या पर्यावरण में फेंक दिया जाता है, जबकि केवल 12% को जलाया जाता है और 9% को रिसाइकल किया जाता है। चार दशकों से अधिक समय से रिसाइकलिंग में काफी वृद्धि के बावजूद, गैर-फाइबर प्लास्टिक रिसाइकलिंग 18% पर अटकी हुई है, और लगभग कोई टेक्सटाइल फाइबर रिसाइकल नहीं किया जाता है। यह स्थिरता मुख्य रूप से प्रमुख रिसाइकलिंग रूप की सीमाओं के कारण है, जो कचरे प्लास्टिक को गर्मी और यांत्रिक बल के माध्यम से नए आकार में परिवर्तित करने के बारे में है, जहां इनपुट गुणवत्ता महत्वपूर्ण है।

इस पृष्ठभूमि के बीच, दुनिया भर में अधिक से अधिक कंपनियां पारंपरिक प्लास्टिक के उपयोग को कम करने और इसके स्थान पर अधिक टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों को अपनाने के लिए कदम उठा रही हैं।

जैव अपघटनीय प्लास्टिक जैव प्लास्टिक को शामिल करते हैं जिनके घटक नवीकरणीय कच्चे माल से प्राप्त होते हैं और जैव अपघटन में सुधार के लिए प्लास्टिक में जैव अपघटनीय योजक होते हैं।

जैव प्लास्टिक आमतौर पर जैव-आधारित पॉलिमर से निर्मित होते हैं और अधिक टिकाऊ व्यावसायिक प्लास्टिक जीवन चक्र में योगदान कर सकते हैं। यहां, पॉलिमर नवीकरणीय या रिसाइकल कच्चे माल से बने होते हैं। जैव-आधारित प्लास्टिक आमतौर पर जीवाश्म-आधारित प्लास्टिक की तुलना में कम कार्बन फुटप्रिंट रखते हैं और वे लाभकारी सामग्री गुणों का प्रदर्शन कर सकते हैं और मौजूदा रिसाइकलिंग प्रवाह के साथ संगत हो सकते हैं।

यह सब, साथ ही बढ़ती जागरूकता, अनुसंधान और प्लास्टिक उद्योग में निवेश, हमारे दैनिक जीवन में जैव अपघटनीय प्लास्टिक की बढ़ती उपस्थिति के परिणामस्वरूप है।

हालांकि हम पारंपरिक प्लास्टिक को हमारे जीवन से महत्वपूर्ण रूप से हटाने से दूर हैं, कई प्रोत्साहित करने वाले कदम उठाए जा रहे हैं। इसमें उत्पादों के निर्माण के लिए जैव अपघटनीय सामग्री खोजना शामिल है। बिल्कुल, प्लास्टिक को कई अनुप्रयोगों में बदलना मुश्किल है, लेकिन निकट भविष्य में, कई उत्पाद अधिक पर्यावरण अनुकूल तरीके से निर्मित किए जाएंगे।

पर्यावरण के अनुकूल उत्पादों ने खाद्य पैकेजिंग क्षेत्र में सबसे अधिक लोकप्रियता हासिल की है, जो कुल प्लास्टिक का लगभग 39% हिस्सा है। यह स्पष्ट रूप से उद्योग में जैव अपघटनीय प्लास्टिक के लिए बड़े अवसर को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, उत्पाद के आधार पर, प्लास्टिक की बोतलें जैव अपघटनीय सामग्री से बदली जा सकती हैं, जो केवल खाद्य पैकेजिंग में नहीं बल्कि पोषण संबंधी उत्पादों में भी अनुप्रयोग पा सकती हैं।

भोजन के ट्रे एक और अच्छा उदाहरण हैं (चम्मच, चाय के चम्मच, कांटे और कप के अलावा) जहां जैव अपघटनीय सामग्री का उपयोग एक ही कचरे के डिब्बे में कंटेनर और उसकी सामग्री दोनों को फेंकने की अनुमति दे सकता है। अन्य उत्पाद जो जैव अपघटनीय सामग्री को अपना रहे हैं उनमें कॉफी कैप्सूल, फल और सब्जियों के लिए बैग और कचरा बैग शामिल हैं।

जैव अपघटनीय प्लास्टिक पैकेजिंग के लिए एक विविध श्रृंखला के निर्माण के लिए व्यापक संभावनाएं प्रदान करते हैं, जैसे कि लचीलापन, मुद्रण योग्यता और बाधा सुधार।

हाल के आंकड़ों से पता चलता है कि जैव अपघटनीय पैकेजिंग के लिए वैश्विक बाजार में巨大的 विकास की संभावना है; 2022 में, इसका मूल्य लगभग 87 अरब डॉलर था, और 2029 तक यह 6.96% की सीएजीआर पर बढ़ने की उम्मीद है। और सभी उप-सegments में, प्लास्टिक सबसे अधिक लाभदायक है और अन्य सामग्री प्रकारों की तुलना में तेजी से विकास की उम्मीद है।

विशेष रूप से, बायोप्लास्टिक, जो पेट्रोलियम-आधारित पॉलिमर का एक वादा करने वाला विकल्प है, जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता और जलवायु परिवर्तन में योगदान करने वाले उत्सर्जन को कम करने की क्षमता रखता है।

वर्तमान में उपलब्ध सबसे सामान्य जैव अपघटनीय प्लास्टिक स्टार्च या सेल्युलोज से प्राप्त होते हैं, जिनमें पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए), पॉली-3-हाइड्रॉक्सीब्यूटिरेट (पीएचबी) और पॉलीहाइड्रॉक्सीअल्कानोएट्स (पीएचए) शामिल हैं। इन सामग्रियों का उपयोग पेय, फार्मास्यूटिकल, व्यक्तिगत और घरेलू देखभाल उद्योगों में किया जाता है, क्योंकि वे रिसाइकल करने योग्य और जैव अपघटनीय हैं।

पैकेजिंग के अलावा, जैव अपघटनीय प्लास्टिक का उपयोग कृषि उद्योग में किया जा सकता है, जहां इसका उपयोग मुल्च में किया जा सकता है, जो रिसाइकल करने के लिए बहुत महंगा है। यहां कंपोस्टेबल मुल्च कचरे को इकट्ठा करने की आवश्यकता को समाप्त कर देगा क्योंकि यह कुछ महीनों में गायब हो जाएगा बिना माइक्रोप्लास्टिक को छोड़े जो इतने दशकों तक बने रहते हैं।

हालांकि कई फायदे और अनुप्रयोग हैं, जैव अपघटनीय प्लास्टिक में उच्च लागत और नकारात्मक कृषि प्रभाव जैसे व्यापार-बंद हैं। हालांकि, जैव और रासायनिक तरीकों में उभरती हुई प्रौद्योगिकियां, तकनीकी प्रगति, वित्तीय प्रोत्साहन और स्पष्ट विनियमन जैव प्लास्टिक के बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग में मदद कर सकते हैं और टिकाऊ प्रभाव ला सकते हैं।

इस प्रकार, शोधकर्ता बेहतर सामग्री और स्वच्छ उत्पादन विधियों की खोज कर रहे हैं ताकि उन्नत गुणों और नए-पीढ़ी के अनुप्रयोगों के लिए। वर्तमान में, यूरोप 43.5% के साथ व्यावसायिक रूप से बायोप्लास्टिक के निर्माण में अग्रणी है, जो 2026 तक 7.6 मिलियन टन तक पहुंचने का अनुमान है।

निष्कर्ष

वर्षों से अध्ययन के बाद, यह अब अच्छी तरह से ज्ञात है कि माइक्रोप्लास्टिक सभी भौतिक वातावरण में जमा होते हैं, जैसे कि जल निकाय, मिट्टी और वर्षा, और यहां तक कि हवा में भी वितरित किए जाते हैं। उनकी व्यापकता के कारण, माइक्रोप्लास्टिक अब खाद्य श्रृंखला का हिस्सा हैं और साक्ष्य से पता चलता है कि वे मानव, जानवरों और पारिस्थितिक तंत्र को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकते हैं।

इसने जैव अपघटनीय सामग्री में शोध को प्रेरित किया है, जो पारंपरिक प्लास्टिक के लिए एक अधिक पर्यावरण अनुकूल विकल्प प्रदान करते हैं। इसके अलावा, नए सामग्री विकसित करने के प्रयासों के साथ-साथ सार्वभौमिक मानकों को लागू करने के प्रयास किए जा रहे हैं। इसके अलावा, जैव अपघटनीय सामग्री का उपयोग बढ़ाने और प्लास्टिक का कम उपयोग करने के लिए व्यवहार परिवर्तन की आवश्यकता है।

एक साथ, वे निश्चित रूप से प्लास्टिक कचरे के संकट और कार्बन उत्सर्जन को कम करने के द्वारा एक सकारात्मक प्रभाव लाने की क्षमता रखते हैं। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जैव अपघटनीय प्लास्टिक को भी अपघटन की शर्तों की आवश्यकता होती है ताकि यह अपने वादे पर खरा उतर सके। कुल मिलाकर, हम धीरे-धीरे एक हरित भविष्य की ओर बढ़ रहे हैं।

जैव प्लास्टिक की शीर्ष 5 कंपनियों की सूची के लिए यहां क्लिक करें।