जर्मनी में बॉन विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने हाल ही में मछली की गिल आर्क संरचना से प्रेरित एक नए वॉशिंग मशीन फ़िल्टर की घोषणा की। प्रयोगों में, यह वॉशिंग मशीन के अपशिष्ट जल से 99% से अधिक प्लास्टिक फाइबर को हटा सकता है, जो माइक्रोप्लास्टिक प्रदूषण को रोकने के लिए एक आशाजनक इंजीनियरिंग समाधान प्रदान करता है। प्रासंगिक परिणाम "एनपीजे इमर्जिंग कंटामिनेंट्स" पत्रिका में प्रकाशित हुए थे। इसने जर्मनी में पेटेंट के लिए आवेदन किया है और यूरोपीय संघ के भीतर पेटेंट लेआउट को बढ़ावा दे रहा है।
माइक्रोप्लास्टिक्स, जो आम तौर पर बेहद छोटे प्लास्टिक कणों या फाइबर को संदर्भित करता है, मानव और पशु स्वास्थ्य के लिए दीर्घकालिक जोखिम पैदा करने वाला माना जाता है। शोध बताते हैं कि चार लोगों के परिवार के लिए एक वॉशिंग मशीन हर साल लगभग 500 ग्राम माइक्रोप्लास्टिक पर्यावरण में छोड़ सकती है, जिसमें से अधिकांश धुलाई प्रक्रिया के दौरान कपड़ों के टूट-फूट से आता है। ये कण अपशिष्ट जल के साथ सीवेज उपचार संयंत्रों में प्रवेश करते हैं, और अधिकांश कीचड़ में फंस जाते हैं, जिसे अक्सर उर्वरक के रूप में खेत में लगाया जाता है, जिससे प्लास्टिक फाइबर अंततः मिट्टी और व्यापक पारिस्थितिक तंत्र में फैल जाते हैं।
इस समस्या के जवाब में, कई निर्माताओं ने वॉशिंग मशीनों के बंदरगाहों पर माइक्रोप्लास्टिक को रोकने के लिए तकनीकी रास्ते तलाशने शुरू कर दिए हैं। हालाँकि, मौजूदा फ़िल्टर समाधानों में आम तौर पर आसान क्लॉगिंग, अपर्याप्त निस्पंदन दक्षता या उच्च लागत जैसी कमियाँ होती हैं। बॉन विश्वविद्यालय में इंस्टीट्यूट ऑफ ऑर्गेनिक बायोलॉजी के डॉ. लिएंड्रा हैमन ने बताया कि वर्तमान में बाजार में मौजूद कुछ उपकरण या तो जल्दी ही फाइबर से भर जाते हैं और उन्हें लगातार रखरखाव की आवश्यकता होती है, या छोटे प्लास्टिक कणों को हटाने की दर आदर्श नहीं है, इसलिए बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों में उनकी उचित भूमिका निभाना मुश्किल है।
बेहतर इंजीनियरिंग समाधान खोजने के लिए, अनुसंधान टीम ने प्रकृति में पहले से ही उपलब्ध "परिपक्व डिजाइनों" की ओर रुख किया। उन्होंने व्यवस्थित रूप से विभिन्न जीवों की फ़िल्टरिंग संरचनाओं की जांच की, उन मछलियों पर विशेष ध्यान दिया जो फिल्टर फीडर के रूप में रहती हैं, जैसे मैकेरल, सार्डिन और एंकोवी। ये मछलियाँ अपने मुँह से तैरती हैं, अपने मुँह में पानी लाती हैं, और प्लवक को कुशलतापूर्वक रोकने के लिए अपने गिल आर्च सिस्टम पर भरोसा करती हैं। परियोजना के प्रभारी शोधकर्ताओं में से एक, अलेक्जेंडर ब्लैंक ने कहा कि उन्होंने सैकड़ों लाखों वर्षों के विकास के दौरान मछली गिल मेहराब द्वारा गठित फिल्टर-फीडिंग संरचना का विस्तृत विश्लेषण किया, और इसे वॉशिंग मशीन अपशिष्ट जल उपचार के लिए उपयुक्त बायोनिक फिल्टर डिजाइन करने के लिए आधार के रूप में उपयोग किया।
इन फिल्टर-फीडिंग मछलियों में, गिल आर्च प्रणाली पूरी तरह से कीप के आकार की होती है: उद्घाटन मछली के मुंह के एक छोर पर स्थित होता है और धीरे-धीरे अन्नप्रणाली की ओर संकीर्ण होता जाता है। फ़नल दीवार गिल मेहराबों की एक श्रृंखला से बनी है। ये आर्क-जैसे कंकाल कंघी-जैसे गिल रेकर्स के साथ वितरित किए जाते हैं, और उनकी सतहें छोटे "डेंटिकल्स" से ढकी होती हैं जो एक साथ मिलकर एक सतत जाल जैसी छलनी संरचना बनाती हैं। जब मछली भोजन करती है, तो पानी इस पारगम्य फ़नल दीवार से होकर गुजरता है और गलफड़ों के माध्यम से उत्सर्जित होता है, जबकि बड़े प्लवक कण जाल संरचना द्वारा फ़नल के अंदर फंस जाते हैं।
फ़नल के आकार के डिज़ाइन और पानी के प्रवाह की दिशा के कारण, ये फंसे हुए कण स्क्रीन की सतह को अवरुद्ध नहीं करेंगे, बल्कि फ़नल की भीतरी दीवार के साथ लुढ़केंगे, और अंत में अन्नप्रणाली के प्रवेश द्वार पर एकत्रित होंगे, जहाँ वे एक समय में "खाली" हो जाते हैं जब मछली निगलती है, जिससे प्राकृतिक स्व-सफाई होती है। अनुसंधान टीम ने बताया कि इस "क्रॉस-फ्लो निस्पंदन" कार्य तंत्र में उच्च निस्पंदन दक्षता और क्लॉगिंग के प्रतिरोध के दो फायदे हैं, जो कि एक आदर्श माइक्रोप्लास्टिक फिल्टर के लिए आवश्यक विशेषताएं हैं। इसलिए, उन्होंने इस फ़नल ज्यामिति और जाल संरचना को बायोनिक डिज़ाइन में दोहराने पर ध्यान केंद्रित किया, जिससे फ़ाइबर को आमने-सामने टकराने के बजाय फ़िल्टर सतह के साथ रोल करने की अनुमति मिली, जिससे क्लॉगिंग का जोखिम काफी कम हो गया।
विशिष्ट इंजीनियरिंग कार्यान्वयन के संदर्भ में, टीम ने फिश गिल आर्क सिस्टम के प्रमुख ज्यामितीय मापदंडों की नकल की, और स्क्रीन एपर्चर और फ़नल ओपनिंग कोण के अनुकूलन को व्यवस्थित रूप से समायोजित और संयोजित किया। शोधकर्ताओं ने पैरामीटर संयोजनों का एक सेट खोजने के लिए प्रयोगों और कंप्यूटर सिमुलेशन के संयोजन का उपयोग किया, जो तेजी से रुकावट पैदा किए बिना अधिकांश माइक्रोप्लास्टिक फाइबर को फंसा सकता है। नतीजे बताते हैं कि इस डिजाइन स्थिति के तहत, फिल्टर वॉशिंग मशीन के अपशिष्ट जल में 99% से अधिक माइक्रोप्लास्टिक को हटा सकता है, और पूरी संरचना को जटिल यांत्रिक घटकों की आवश्यकता नहीं होती है, जो इसे कम लागत वाले बैच निर्माण के लिए उपयुक्त बनाती है।
नया फ़िल्टर एक स्वतंत्र घटक के रूप में डिज़ाइन किया गया है जिसे वॉशिंग मशीन के अंदर एकीकृत किया जा सकता है। मध्य फ़िल्टर तत्व गिल आर्च के फ़नल और स्क्रीन सिस्टम को अनुकरण करने के लिए जिम्मेदार है, जबकि बाहरी आवरण पूरी मशीन पाइपलाइन के साथ नियमित सफाई और कनेक्शन की सुविधा प्रदान करता है। ऑपरेशन के दौरान, फंसे हुए प्लास्टिक फाइबर फिल्टर आउटलेट क्षेत्र में जमा हो जाएंगे और संचय और बैकफ़्लो को फिर से रोकने के लिए उच्च आवृत्ति पर सक्शन द्वारा हटा दिए जाएंगे। शोध में कल्पना की गई है कि बैक-एंड यांत्रिक संपीड़न और अन्य तरीकों के माध्यम से इन गीले फाइबर को कम पानी की मात्रा के साथ प्लास्टिक ब्रिकेट में संपीड़ित कर सकता है। उपयोगकर्ताओं को दर्जनों बार धोने के बाद उन्हें केवल एक बार बाहर निकालना होगा और ठोस कणों को सामान्य घरेलू कचरे के रूप में निपटाना होगा।
वर्तमान में, इस तकनीक ने जर्मनी में एक पेटेंट आवेदन जमा किया है और यूरोपीय संघ के स्तर पर व्यापक बौद्धिक संपदा संरक्षण को बढ़ावा दे रही है। बॉन विश्वविद्यालय के अलावा, फ्रौनहोफर इंस्टीट्यूट फॉर एनवायर्नमेंटल, सेफ्टी एंड एनर्जी टेक्नोलॉजी (यूएमएसआईसीएचटी) भी इस परियोजना में गहराई से शामिल है। प्रासंगिक परिवर्तन कार्य को बॉन विश्वविद्यालय के स्थानांतरण केंद्र enaCom और NRW विश्वविद्यालय नेटवर्क की प्रौद्योगिकी हस्तांतरण सेवा एजेंसी PROvendis द्वारा संयुक्त रूप से बढ़ावा दिया जाता है। अनुसंधान टीम को उम्मीद है कि घरेलू उपकरण निर्माता इस प्रकार के बायोनिक फिल्टर को भविष्य की पीढ़ियों की वाशिंग मशीनों में एकीकृत कर सकते हैं ताकि स्रोत से कपड़ा माइक्रोप्लास्टिक उत्सर्जन को काफी कम किया जा सके और पर्यावरण पर माइक्रोप्लास्टिक के बोझ को कम करने के लिए एक सीधा और व्यवहार्य इंजीनियरिंग मार्ग प्रदान किया जा सके।
वैज्ञानिक समुदाय हाल के वर्षों में चेतावनी जारी करता रहा है कि पर्यावरण में माइक्रोप्लास्टिक मानव शरीर के लिए गंभीर और संभवतः दीर्घकालिक स्वास्थ्य खतरे पैदा कर सकता है। प्रासंगिक विश्लेषणों में स्तन के दूध, प्लेसेंटा और यहां तक कि मस्तिष्क के ऊतकों में माइक्रोप्लास्टिक कणों की उपस्थिति पाई गई है, जिससे उनकी संभावित विषाक्तता और दीर्घकालिक संचयी प्रभावों के बारे में व्यापक सार्वजनिक चिंता पैदा हो गई है। इस संदर्भ में, स्रोत से माइक्रोप्लास्टिक उत्सर्जन को कम करना डाउनस्ट्रीम शासन के रूप में महत्वपूर्ण माना जाता है, और मछली गिल मेहराब से प्राप्त "बायोनिक समाधान" पर्यावरण प्रौद्योगिकी में प्राकृतिक प्रेरणा के अद्वितीय मूल्य को दर्शाता है।
/ScitechDaily से संकलित