ನೀರಿನಿಂದ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ನಿವಾರಿಸುವ ವಿನೂತನ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್

12 ಏಪ್ರಿಲ್ 2024

-ಶ್ರೇಯಾ ಗಂಗ್ವಾಲ್

ಮೈಕ್ರೋಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ಕುಗಳು (ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಗಾತ್ರದ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಕಣಗಳು) ಮನುಷ್ಯನ ಆರೋಗ್ಯಕ್ಕೆ ದೊಡ್ಡಮಟ್ಟದ ಅಪಾಯ ತಂದೊಡ್ಡುತ್ತವೆ. ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಗಾತ್ರದ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಅವಶೇಷಗಳು ನಾವು ಕುಡಿಯುವ ನೀರಿನ ಮೂಲಕ ನಮ್ಮ ದೇಹವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿ ರೋಗಗಳ ಅಪಾಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ. ಜೊತೆಗೆ, ಇವು ಪರಿಸರಕ್ಕೂ ಮಾರಕ. ದೂರದ ಧ್ರುವ ಪ್ರದೇಶದ ಹಿಮಾಚ್ಛಾದಿತ ಪ್ರದೇಶಗಳು ಹಾಗೂ ಸಮುದ್ರದ ಆಳಗಳಲ್ಲಿಯೂ ವ್ಯಾಪಿಸಿಕೊಂಡಿರುವ ಈ ಮೈಕ್ರೋಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಕಣಗಳು ಜಲಚರಗಳು ಹಾಗೂ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲಿನ ಜೀವಸಂಕುಲಗಳನ್ನು ಅವಸಾನದ ಅಂಚಿಗೆ ದೂಡುತ್ತಿವೆ.

ಎಲ್ಲೆಡೆಗೆ ತನ್ನ ಕಬಂಧಬಾಹು ಚಾಚುತ್ತಿರುವ ಈ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕವನ್ನು ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸಲು, ಅಂದರೆ, ನೀರಿನಿಂದ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ನಿವಾರಿಸಲು ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (ಐಐಎಸ್‌ಸಿ) ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸುಸ್ಥಿರ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಅನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್, ಪರಸ್ಪರ ಹೆಣೆದುಕೊಂಡ ವಿಶಿಷ್ಟ ಪಾಲಿಮರ್ ಜಾಲದಿಂದ ಕೂಡಿದ್ದಾಗಿದೆ. ಈ ಪಾಲಿಮರ್ ಜಾಲವು ಕಲುಷಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ಪರಸ್ಪರ ಬಂಧಗೊಳ್ಳುವಂತೆ ಮಾಡಿ, ನಂತರ ಅವನ್ನು ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ವಿಕಿರಣ (ಯುವಿ ಲೈಟ್ ಇರೇಡಿಯೇಷನ್) ಬಳಸಿ ವಿಘಟನೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಈ ಮುಂಚೆ ನೀರಿನಲ್ಲಿನ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲು ಶುದ್ಧೀಕಾರಕ ಪದರಗಳನ್ನು (ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಮೆಂಬ್ರೇನ್ಸ್) ಬಳಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದ್ದರು. ಆದರೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಕಣಗಳು ಪದರಗಳೊಳಗೇ ಸಿಲುಕಿ ಕಟ್ಟಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಅವುಗಳ ಬಳಕೆ ಸುಸ್ಥಿರವಲ್ಲ ಎಂಬುದು ದೃಢಪಟ್ಟಿತ್ತು. ಹೀಗಾಗಿ, ಸಂಸ್ಥೆಯ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗದ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ಸೂರ್ಯಸಾರಥಿ ಬೋಸ್ ಅವರ ನೇತೃತ್ವದ ತಂಡವು 3ಡಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಗಳ ಬಳಕೆ ಸಾಧ್ಯತೆ ಬಗ್ಗೆ ಮುಖ ಮಾಡಿತು.

ತಜ್ಞರ ತಂಡವು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಈ ಹೊಚ್ಚಹೊಸ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಮೂರು ವಿಭಿನ್ನ ಪಾಲಿಮರ್ ಸ್ತರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಚಿಟೋಸ್ಯಾನ್, ಪಾಲಿವಿನೈಲ್ ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಅನಿಲಿನ್ ಇವೇ ಆ ಮೂರು ಸ್ತರಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ಸ್ತರಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಹೆಣೆದುಕೊಂಡು ಇಂಟರ್ ಪೆನೆಟ್ರೇಟಿಂಗ್ ಪಾಲಿಮರ್ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ (ಐಪಿಎನ್) ಸಂರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ತರುವಾಯ, ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಗೆ ಕಾಪರ್ ಸಬ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಪಾಲಿ ಆಕ್ಸೋ ಮೆಟಾಲೇಟ್ (Cu-POM) ಎಂಬ ನ್ಯಾನೋ ಕ್ಲಸ್ಟರ್ ಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿದರು. ಈ ನ್ಯಾನೋ ಕ್ಲಸ್ಟರ್ ಗಳು ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳನ್ನು ವಿಘಟನೆಗೊಳಿಸಲು ಯುವಿ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಪಾಲಿಮರ್ ಗಳು ಹಾಗೂ ನ್ಯಾನೋ ಕ್ಲಸ್ಟರ್ ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಪ್ರಬಲ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ರೂಪುಗೊಳಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಂಡು ವಿಘಟನೆಗೊಳಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಗೃಹಬಳಕೆ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಮತ್ತು ಫೈಬರ್ ಗಳ ಅಪರಿಪೂರ್ಣ ವಿಘಟನೆಯೇ ಬಹುತೇಕ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳ ಮೂಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ, ತಜ್ಞರ ತಂಡವು ಆಹಾರದ ಡಬ್ಬಗಳ ಮುಚ್ಚಲಗಳನ್ನು ಹಾಗೂ ಇನ್ನಿತರ ದಿನಬಳಕೆಯ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಪುಡಿಗಟ್ಟಿ ನಮ್ಮ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಬೆರೆತಿರುವ ಎರಡು ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ಬಗೆಯ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳಾದ ಪಾಲಿವಿನೈಲ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಮತ್ತು ಪಾಲಿ ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಗಳನ್ನು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿತು.

“ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳ ಉಪಚಾರ ಅಥವಾ ನಿವಾರಣೆಯ ಜೊತೆಗೆ ಅವುಗಳ ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ಪತ್ತೆ ಹಚ್ಚುವುದು ಮತ್ತೊಂದು ದೊಡ್ಡ ತೊಡಕಿನ ಅಂಶವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇವು ಅತ್ಯಂತ ಸಣ್ಣ ಕಣಗಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಬರಿಗಣ್ಣಿನಿಂದ ನೋಡಲಾಗದಿರುವುದು ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ” ಎಂದು ನ್ಯಾನೋ ಸ್ಕೇಲ್ ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಗೊಂಡಿರುವ ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಮೊದಲ ಲೇಖಕಿ ಹಾಗೂ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ SERB ನ್ಯಾಷನಲ್ ಪೋಸ್ಟ್- ಡಾಕ್ಟೋರಲ್ ಫೆಲೋ ಆಗಿರುವ ಸೌಮಿ ದತ್ತ ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಪರಿಹಾರ ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುವ ಸಲುವಾಗಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಮೈಕ್ರೊ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿದೀಪ್ತ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯ ಸೇರಿಸಿದರು. ಇದರಿಂದ, ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್, ವಿಭಿನ್ನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟೆಷ್ಟು ಪ್ರಮಾಣದ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಂಡು ವಿಘಟಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅವಲೋಕಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. “ನಾವು ನೀರಿನ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಪಿಎಚ್ ಮಟ್ಟಗಳಲ್ಲಿ, ವಿಭಿನ್ನ ಉಷ್ಣತೆಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ಕುಗಳ ಭಿನ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಕಣಗಳ ನಿವಾರಣೆಯನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಿದೆವು” ಎಂದು ದತ್ತಾ ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಅತ್ಯಧಿಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಹೊಂದಿದೆ ಎಂಬುದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಇದು ಸರಿಸುಮಾರು ತಟಸ್ಥ ಪಿ ಎಚ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ (~6.5) ಎರಡು ಬಗೆಯ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಶೇಕಡ 95ರಷ್ಟು ಮತ್ತು ಶೇಕಡ 93ರಷ್ಟು ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ನೀರಿನಿಂದ ನಿವಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಈ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ನ ಬಾಳಿಕೆ ಅವಧಿ ಮತ್ತು ಪ್ರಬಲತೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗಿದೆ. ಮೂರು ಪಾಲಿಮರ್ ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯು ವಿವಿಧ ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಟ್ಟಗಳಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಗೆ ಸ್ಥಿರತೆ ತಂದುಕೊಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದೂ ದೃಢಪಟ್ಟಿದೆ.

“ಹೆಚ್ಚು ಸುಸ್ಥಿರವಾದ ಹಾಗೂ ಹಲವು ಸಲ ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ನಿವಾರಕವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಪಡಿಸುವುದು ನಮ್ಮ ಗುರಿಯಾಗಿತ್ತು” ಎಂದು ಬೋಸ್ ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತಾರೆ. ಈ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ ಗಣನೀಯ ಎನ್ನಿಸುವಷ್ಟು ಕ್ಷಮತೆ ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳದೆ ಐದು ಬಾರಿ ಮೈಕ್ರೋಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ ಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಬಲ್ಲದು. ಇದಕ್ಕಿಂತ ಮುಖ್ಯವೆಂದರೆ, ಇದರ ಕ್ಷಮತೆ ತೀರಿಹೋದ ಮೇಲೆ, ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೋ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಇದನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಹೀಗೆ ರೂಪಿಸಲಾದ ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೋ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಮಲಿನಕಾರಕ ನೀರಿನಲ್ಲಿರುವ ಹೆಕ್ಸಾ ವೇಲೆಂಟ್ ಕ್ರೋಮಿಯಂನಂತಹ ಭಾರಲೋಹಗಳನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯುವ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗೆ ಬಳಸಬಹುದಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಮುಂಬರುವ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಜಲಮೂಲಗಳಿಂದ ಮೈಕ್ರೋ ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಟಿಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಬಲ್ಲ ಹಾಗೂ ದೊಡ್ಡಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಅನುಸ್ಥಾಪಿಸಲು ಸಾಧ್ಯ ವಾಗುವಂತಹ ಸಾಧನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಸಹಭಾಗಿತ್ವದಾರದೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಯಪ್ರವೃತ್ತರಾಗುವ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ.

ಉಲ್ಲೇಖ:
ದತ್ತಾ ಎಸ್, ಮಿಶ್ರಾ ಎ, ಬೋಸ್ ಎಸ್, Polyoxometalate nanocluster-infused triple IPN hydrogels for excellent microplastic removal from contaminated water: detection, photodegradation, and upcycling, Nanoscale (2024).

ಸಂಪರ್ಕಿಸಿ:
ಸೂರ್ಯಸಾರಥಿ ಬೋಸ್
ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು,
ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗ
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ (ಐಐಎಸ್‌ಸಿ)
ಇಮೇಲ್: sbose@iisc.ac.in ಫೋನ್: +91 80 2293 3407
ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ವೆಬ್ಸೈಟ್: https://sites.google.com/site/polymerprocessinggroup/

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.
——000—-