वैज्ञानिकों ने अपशिष्ट जल प्रदूषकों को मूल्यवान रसायनों में परिवर्तित करने के लिए सूर्य के प्रकाश से चलने वाली एक विधि विकसित की है, जो पारंपरिक रासायनिक विनिर्माण का एक स्थायी विकल्प प्रदान करती है। शेन्ज़ेन इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड टेक्नोलॉजी, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के एक शोधकर्ता गाओ जियांग और हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर लू लू के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने अपशिष्ट जल प्रदूषकों को मूल्यवान रसायनों में परिवर्तित करने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करने की एक नई विधि का प्रस्ताव दिया है, जो टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल रासायनिक विनिर्माण का मार्ग प्रशस्त करता है। यह शोध 16 अक्टूबर को नेचर सस्टेनेबिलिटी जर्नल में प्रकाशित हुआ था।
पारंपरिक तरीकों से चुनौतियाँ
पारंपरिक रासायनिक विनिर्माण ऊर्जा-गहन प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है। सेमीकंडक्टर बायोहाइब्रिड सामग्री उच्च गुणवत्ता वाली जीवित कोशिकाओं के साथ कुशल प्रकाश-संचयन सामग्री को जोड़ती है, जो रासायनिक उत्पादन के लिए सौर ऊर्जा के उपयोग में रोमांचक प्रगति प्रदान करती है। हालाँकि, चुनौती इस तकनीक को बढ़ाने के लिए आर्थिक रूप से व्यवहार्य और पर्यावरण के अनुकूल तरीका खोजने की है।
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने अपशिष्ट जल में प्रदूषकों को सीधे अपशिष्ट जल पर्यावरण में अर्धचालक बायोमिक्स्चर में परिवर्तित करने का लक्ष्य रखा। इस अवधारणा में इन जैविक मिश्रणों को बनाने के लिए कच्चे माल के रूप में अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक कार्बन, भारी धातुओं और सल्फेट यौगिकों का उपयोग करना और फिर उन्हें मूल्यवान रसायनों में परिवर्तित करना शामिल है।
शेन्ज़ेन इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड टेक्नोलॉजी और हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने अपशिष्ट जल प्रदूषकों को मूल्यवान रसायनों में परिवर्तित करने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करने की एक विधि विकसित की है। यह प्रक्रिया रासायनिक उत्पादन के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करते हुए सीधे अपशिष्ट जल संदूषकों से उत्पादित अर्धचालक बायोहाइब्रिड का उपयोग करती है। छवि स्रोत: SIAT
अपशिष्ट जल जटिलताएँ और समाधान
हालाँकि, वास्तविक औद्योगिक अपशिष्ट जल में आमतौर पर प्रमुख कार्बनिक प्रदूषकों, भारी धातुओं और जटिल प्रदूषकों की अलग-अलग संरचनाएँ होती हैं, जो अक्सर बैक्टीरिया कोशिकाओं के लिए विषाक्त होते हैं और प्रभावी ढंग से चयापचय करना मुश्किल होता है। इसमें उच्च स्तर का नमक और घुलनशील ऑक्सीजन भी होता है, जिसके लिए एरोबिक सल्फेट कम करने की क्षमता वाले बैक्टीरिया की आवश्यकता होती है। इसलिए, अपशिष्ट जल को जीवाणु फीडस्टॉक के रूप में उपयोग करना चुनौतीपूर्ण है।
इस समस्या को दूर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने तेजी से बढ़ने वाले समुद्री जीवाणु वाइब्रियोनाट्रीजेंस को चुना, जिसमें उच्च नमक सांद्रता के प्रति विशेष सहनशीलता और विभिन्न प्रकार के कार्बन स्रोतों का उपयोग करने की क्षमता होती है। उन्होंने एक ग्राम-नेगेटिव समुद्री जीवाणु वी. नैट्रीजेन्स में एक एरोबिक सल्फेट कटौती मार्ग की शुरुआत की, और ऐसे अपशिष्ट जल से सीधे सेमीकंडक्टर बायोहाइब्रिड का उत्पादन करने के लिए विभिन्न धातु और कार्बन स्रोतों का उपयोग करने के लिए इंजीनियर स्ट्रेन को प्रशिक्षित किया।
उनके द्वारा उत्पादित मुख्य लक्ष्य रसायन 2,3-ब्यूटेनडिओल (बीडीओ) है, जो एक मूल्यवान वस्तु रसायन है।
वी. नैट्रीजेन्स के इंजीनियरिंग उपभेदों द्वारा, उन्होंने हाइड्रोजन सल्फाइड का उत्पादन किया, जिसने सीडीएस नैनोकणों के उत्पादन को बढ़ावा देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जो प्रकाश को कुशलता से अवशोषित करते हैं। अपनी जैव अनुकूलता के लिए जाने जाने वाले, ये नैनोकण स्वस्थानी में अर्धचालक बायोहाइब्रिड के निर्माण में सक्षम बनाते हैं और गैर-प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया को प्रकाश का उपयोग करने में सक्षम बनाते हैं।
परिणामों से पता चला कि इन सूर्य के प्रकाश-सक्रिय बायोहाइब्रिड्स ने अकेले बैक्टीरिया कोशिकाओं द्वारा प्राप्त किए गए बीडीओ उत्पादन को पार करते हुए उल्लेखनीय रूप से बढ़ाया। इसके अतिरिक्त, इस प्रक्रिया ने स्केलेबिलिटी का प्रदर्शन किया, जिससे वास्तविक अपशिष्ट जल का उपयोग करके 5-लीटर-स्केल सौर-संचालित बीडीओ उत्पादन सक्षम हो गया।
प्रोफेसर गाओ ने कहा: "पारंपरिक जीवाणु किण्वन और जीवाश्म ईंधन-आधारित बीडीओ उत्पादन विधियों की तुलना में, बायोहाइब्रिड प्लेटफॉर्म में न केवल कम कार्बन पदचिह्न है, बल्कि उत्पाद लागत भी कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप समग्र पर्यावरणीय प्रभाव कम होता है। यह ध्यान देने योग्य है कि इन बायोमिक्स का उत्पादन विभिन्न अपशिष्ट जल स्रोतों का उपयोग करके किया जा सकता है।"