ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಕೃಷಿ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಆಧಾರಿತ ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’

13ನೇ ಆಗಸ್ಟ್ 2-24

– ಪಾರ್ಥ್ ಕುಮಾರ್

ಉದ್ದಿಮೆಗಳು ಹಾಗೂ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳು ಪ್ರತಿದಿನವೂ ಹಲವಾರು ವಿಧದ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಇಂತಹ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಬಹುತೇಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳು ದ್ರವಾವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತವೆ. ‘ಸಬ್ ಸ್ಟ್ರೇಟ್’ಗಳಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಪ್ರತಿವರ್ತನೆಗೆ ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಡುವುದು ಇದರ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಬಹಳಷ್ಟು ‘ಸಬ್ ಸ್ಟ್ರೇಟ್’ ಗಳು ಹಾಗೂ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಕ್ಷಿಪ್ರವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ವರ್ತಿಸುವುದರಿಂದ ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಕೂಡ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಇದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಣಾ ರಸಾಯನ ತಜ್ಞರು ವಿಷಕಾರಿ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳ ಮೊರೆ ಹೋಗುತ್ತಾರೆ. ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶೇ 80ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಮಾಣದ ತ್ಯಾಜ್ಯದ ಮೂಲ ಇಂತಹ ದ್ರಾವಕಗಳೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಹೀಗೆ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುವ ಎಲ್ಲಾ ತ್ಯಾಜ್ಯವೂ ಸಮರ್ಪಕವಾಗಿ ವಿಲೇವಾರಿಗೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದು ಗಮನಾರ್ಹ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.

ಇದೀಗ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (ಐ ಐ ಎಸ್ ಸಿ) ನಿರವಯವ ಮತ್ತು ಭೌತರಸಾಯನ ಶಾಸ್ತ್ರ (ಐಪಿಸಿ) ವಿಭಾಗದ ಸಂಶೋಧಕರು ಇದಕ್ಕೆ ಪರಿಹಾರ ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿದ್ದಾರೆ. ಇದರ ಭಾಗವಾಗಿ, ಕೃಷಿ ತ್ಯಾಜ್ಯವನ್ನು ಬಳಸಿ ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ಮಾರ್ಗ ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಇದು, ಉದ್ದಿಮೆಗಳ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಮಹತ್ವದ್ದೆನಿಸಿದ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ‘ಮಿಸೆಲ್ಲಾರ್ ಕ್ಯಾಟಲಿಸಿಸ್’ ಎಂಬ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳ ಬದಲಿಗೆ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧನೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕುರಿತ ಅಧ್ಯಯನ ವರದಿಯನ್ನು ‘ಎಸಿಎಸ್ ಸಸ್ಟೇನಬಲ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ & ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್’ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿದೆ.

ತಜ್ಞರು ತಾವು ರೂಪಿಸಲು ಕಂಡುಕೊಂಡಿರುವ ಹೊಸ ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ಗೆ ‘ಸಿಎನ್ಎಸ್ಎಲ್-1000-ಎಂ’ ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇದನ್ನು ಗೇರುಬೀಜದ ತೊಗಟೆಯಲ್ಲಿನ ದ್ರವದಿಂದ (ಸಿಎನ್ಎಸ್ಎಲ್- ಕ್ಯಾಷ್ಯೂ ನಟ್ ಶೆಲ್ ಲಿಕ್ವಿಡ್ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ದ್ರವವು ಗೇರು ಬೀಜವನ್ನು ಅದರ ತಿರುಳಿನೊಂದಿಗೆ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ರೋಸ್ಟಿಂಗ್ ಗೆ ಒಳಪಡಿಸಿದಾಗ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಕೃಷಿ ತ್ಯಾಜ್ಯವಾಗಿದೆ. “ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳಿಗೆ ಪರ್ಯಾಯ ಹುಡುಕುವುದು ನಮ್ಮ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿತ್ತು. ಹೀಗಾಗಿ, ಅದು ಜೈವಿಕ-ಆಧಾರಿತವಾಗಿದ್ದಾಗಿರಬೇಕು ಎಂಬುದು ನಮ್ಮ ಅಭಿಪ್ರಾಯವಾಗಿತ್ತು” ಎಂದು ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಮೊದಲ ಲೇಖಕರೂ ಆದ ಐ.ಪಿ.ಸಿ. ಪಿಎಚ್.ಡಿ. ಸಂಶೋಧನಾರ್ಥಿ ಪ್ರೀತೇಶ್ ಕೇಶರಿ. ಅಂದಹಾಗೆ, ಗೇರುಬೀಜ (ಗೋಡಂಬಿ) ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಭಾರತವು ಇಡೀ ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಎರಡನೇ ದೊಡ್ಡ ದೇಶವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಕಚ್ಚಾ ಪದಾರ್ಥವು ಅಗ್ಗದ ದರದಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಇಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಮತ್ತೊಂದು ಸಂಗತಿಯಾಗಿದೆ.

‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ ಗಳೆಂದರೆ ನೀರಿನೆಡೆಗೆ ಆಕರ್ಷಣೆ (ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್) ಹಾಗೂ ನೀರಿನೆಡೆಗೆ ವಿಕರ್ಷಣೆ (ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್) ಇವೆರಡನ್ನೂ ತೋರುವ ಘಟಕಗಳನ್ನೊಳಗೊಂಡ ಸಂಯುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ತಜ್ಞರು ಸಿಎನ್ಎಸ್ಎಲ್ ನಲ್ಲಿನ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಸಂಯುಕ್ತವಾದ ಕ್ಯಾರ್ಡನಾಲ್ ಅನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಆದ ಎಂ-ಪಿಇಜಿ (m-PEG)ದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಗೊಳಿಸಿ ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ ಸೃಷ್ಟಿಸಿದರು. ಇದನ್ನು ನೀರಿಗೆ ಸೇರಿಸಿದಾಗ, ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ ಕಣಗಳು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಒಂದೆಡೆಗೆ ಸೇರಿ ‘ಮಿಸೆಲೆಸ್’ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಪುಟ್ಟದಾದ ದುಂಡನೆಯ ರಚನೆಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ನಲ್ಲಿನ ನೀರಿನೆಡೆಗೆ ವಿಕರ್ಷಣೆಯಿರುವ ಘಟಕಾಂಶಗಳು ಸುತ್ತುವರಿದ ನೀರಿನಿಂದ ದೂರ ಚಲಿಸುವ ಯತ್ನದಲ್ಲಿ ಒಳಮುಖವಾಗಿ ತಿರುಗುವುದರಿಂದ ಜಲರಹಿತ ಪಾಕೆಟ್ ಗಳು ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಕ್ಷಿಪ್ರವಾಗಿ ವರ್ತಿಸುವ ‘ಸಬ್ ಸ್ಟ್ರೇಟ್’ಗಳು ಮತ್ತು ನಿಕ್ಕಲ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಂತಹ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಈ ಮಿಸೆಲ್ ಪಾಕೆಟ್ ಗಳ ಒಳಹೊಕ್ಕು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿರಲು ಇದರಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.

“ನೀವು ನೀರಿನ ಕೊಳವೊಂದರಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಸಮುದ್ರದಲ್ಲಿ ಫುಟ್ ಬಾಲ್ ಒಂದನ್ನು ಹಾಕುತ್ತೀರಿ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ. ಆ ಫುಟ್ ಬಾಲ್ ನಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಯಾವುದೇ ರಂಧ್ರ ಇರುವುದಿಲ್ಲವೋ ಅಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ನೀರು ಒಳಪ್ರವೇಶಿಸುವುದಿಲ್ಲವಾದ್ದರಿಂದ ಫುಟ್ ಬಾಲ್ ತೇಲುತ್ತಿರುತ್ತದೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಐ.ಪಿ.ಸಿ.ಯಲ್ಲಿ ಸಹಾಯಕ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರಾಗಿರುವ ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಸಹಲೇಖಕರಾದ ಸುಸಾಂತಾ ಹಜ್ರಾ. “ನಾವು ಕೂಡ ಮಿಸೆಲ್ಲಾರ್ ಕ್ಯಾಟಲಿಸಿಸ್ ಗೆ ಇದನ್ನೇ ಹೋಲುವಂತಹ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಅನುಸರಿಸಿದ್ದೇವೆ. ‘ಸಬ್ ಸ್ಟ್ರೇಟ್’ ಅಂಶವು ‘ಮಿಸೆಲ್’ನ ಒಳಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆಯೇ ಸುತ್ತಲ ಜಲರಾಶಿಯಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಗೊಂಡುಬಿಡುತ್ತದೆ. ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆ ತಪ್ಪುವುದರಿಂದ ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಉತ್ಪನ್ನದ ಸೃಷ್ಟಿಯೂ ಇಲ್ಲವಾಗುತ್ತದೆ” ಎಂದೂ ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. ಈ ಮಿಸೆಲ್ಲಾರ್ ಕ್ಯಾಟಲಿಸಿಸ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಜೈವಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಪ್ರತ್ಯನುಕರಣೆಯಾಗಿದ್ದು, ಹಲವಾರು ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಕಿಣ್ವಗಳು ‘ಮಿಸೆಲ್ಲೆಸ್’ ಅನ್ನೇ ಹೋಲುವಂತಹ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಪಾಕೆಟ್ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ತಂಡದವರು ತಾವು ಸೃಷ್ಟಿಸಿದ ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ ಅನ್ನು ಇಂಗಾಲ-ರಂಜಕದ ಬಂಧಗಳ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ವೇರ್ಗವರ್ಧಕಗೊಳಿಸಲು ಬಳಸಿದ್ದರು. ಅಂದಂತೆ, ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ನಿರೋಧಕ ಏಜೆಂಟ್ ಬ್ರಿಗ್ಯಾಟಿನಿಬ್ ಹಾಗೂ ಸಾವಯವ ಎಲ್ ಇ ಡಿಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ ಹಲವಾರು ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ತಯಾರಿಕೆ ವೇಳೆ ಉದ್ದಿಮೆಗಳಲ್ಲಿ ಇದೊಂದು ಪ್ರಮುಖ ಹಂತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳೊಂದಿಗಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸಿ ಎನ್ ಎಸ್ ಎಲ್-1000-ಎಂ ಶೇ 80ರಷ್ಟು ಉತ್ಪನ್ನದ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ದೃಢಪಟ್ಟಿದೆ. ಸದ್ಯ ಪ್ರಚಲಿತದಲ್ಲಿರುವ ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಈ ಹೊಸ ‘’ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್ ನೀರಿನೊಂದಿಗಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳ ವೇಳೆ ಉತ್ಪನ್ನದ ಇಳುವರಿ ಶೇ 30ರಷ್ಟು ಜಾಸ್ತಿಯಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದೂ ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. ಈ ಹೊಸ ‘ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್’ ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಪಲ್ಲಾಡಿಯಂನಂತಹ ದುಬಾರಿ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಬದಲು ಅಗ್ಗದ ಬೆಲೆಯ ನಿಕ್ಕಲ್ ಕಾಂಪ್ಲೆಕ್ಸ್ ಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಜೊತೆಗೆ, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸಬಹುದಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ತಜ್ಞರು ಉದ್ದಿಮೆಗಳ ಜೊತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಮೂಲಕ, ವಿಷಯುಕ್ತ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳ ಬದಲಿಗೆ ಸುಸ್ಥಿರ ಹಾಗೂ ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ‘ಏಕ್ವಿಯಸ್ ಮಿಸೆಲ್ಲಾರ್ ತಾಂತ್ರಿಕತೆ’ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಬಗ್ಗೆ ಮನವರಿಕೆ ಮಾಡಿಕೊಡಲು ನಿರ್ಧರಿಸಿದ್ದಾರೆ. “ನಾವು ಮಿಸೆಲ್ಲಾರ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ವಿವರವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಆಶಯ ಹೊಂದಿದ್ದು, ನಮ್ಮ ತಾಂತ್ರಿಕತೆಯು ಉದ್ಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಕೆಯಾಗುತ್ತದೆಂಬ ವಿಶ್ವಾಸ ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ” ಎಂದು ಅಭಿಪ್ರಾಯಪಡುತ್ತಾರೆ ಹಜ್ರಾ. “ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳಿಗೆ ಹೊಸ ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್ ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ಬದಲಿಗೆ ಒಂದೇ ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ವರ್ತನಾ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿ ಬಳಸುವಂತಾಗಬೇಕು ಎಂಬುದು ಕೂಡ ನಮ್ಮ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿದೆ. ಇದು ಸುಸ್ಥಿರತೆ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದಲೂ ಉತ್ತಮ ವಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ” ಎಂದೂ ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಉಲ್ಲೇಖ:

ಕೇಶರಿ ಪಿ, ಯಾದವ್ ಆರ್, ಮಾತಾ ಪಿ, ಹಜ್ರಾ ಎಸ್, Micelles Enabled Nickel-Catalyzed P-Arylation of Aromatic Phosphine Oxide in Water Under Mild Conditions, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2024).

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/

ಸಂಪರ್ಕ:
ಸುಸಾಂತಾ ಹಜ್ರಾ
ಸಹಾಯಕ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು
ನಿರವಯವ ಮತ್ತು ಭೌತರಸಾಯನ ಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗ (ಐಪಿಸಿ)
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ (ಐ ಐ ಎಸ್ ಸಿ)
ಇಮೇಲ್: shazra@iisc.ac.in
ಫೋನ್: +91 80 2293 2296
ವೆಬ್ ಸೈಟ್ : https://ipc.iisc.ac.in/~sh/

ಪರ್ತಕರ್ತರಿಗೆ ಸೂಚನೆ:

ಅ) ಈ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಯನ್ನು ಅಥವಾ ಇದರ ಯಾವುದೇ ಭಾಗವನ್ನು ಯಥಾವತ್ತಾಗಿ ಸುದ್ದಿಯಾಗಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದರೆ ದಯವಿಟ್ಟು ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಹೆಸರಿನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಕಟಿಸಿ.
ಆ) ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಏನಾದರೂ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿದ್ದರೆ ದಯವಿಟ್ಟು news@iisc.ac.in ಅಥವಾ pro@iisc.ac.in ಗೆ ಬರೆಯಿರಿ.