Thursday, October 22, 2020
Home माहितीचा पूर नॅनोवूड- निसर्गाचं देणं

नॅनोवूड- निसर्गाचं देणं

प्रगतीच्या वाटेवर चालत असताना आपण निसर्गाशी मात्र खेळतं आहोत. येणाऱ्या पिढ्यांसमोर अनेक प्रश्न निर्माण करत आहोत. ज्या गोष्टींवर सध्या आपण उत्तरे शोधत आहोत, त्यावर निसर्गच उत्तर देण्यास समर्थ आहे. पण फक्त आपल्याला निसर्गाचे आकलन व्हायला हवे. निसर्ग वाचवता यायला हवा. कितीतरी गोष्टी आपण निसर्गात पाहतो, न्याहाळतो पण त्याचा दैनंदिन जीवनात आपल्यालाही उपयोग होऊ शकतो. हे आपण लक्षात घेत नाही.


कार्बन हे बहुगुणी, बहुआयामी, हरितसृष्टीचे महत्त्वाचे खाद्य आहे. तो सृष्टीचा समतोल राखण्यासाठी आवश्यक आहे. पण मानवाने निर्मिलेल्या सुखसोयींच्या उपकरणांच्या अतिरिक्त वापरामुळे कार्बनचे वातावरणातील प्रमाण वाढत जात आहे. त्यावर अनेक उपायही समोर येत आहेत. काही उपाय खर्चिक तर काही उत्पादनक्षम नाहीत. यावर असा प्रश्न पुढे येतो की दीर्घकाळानंतर हे नैसर्गिक स्रोत मानवाच्या आवाक्याबाहेरचे होणार का? पाणी, अन्न यावर पुढे काय तोडगे निघतील? ते आता सांगता येणं जरासं अवघड आहे.

सध्या आपण कार्बनच्या वाढत्या प्रमाणाचा परिणाम अनुभवतो आहोत. त्यात पावसाचे प्रमाण हे सुद्धा काही भागात अतिशय जास्त तर काही भागात अत्यंत कमी असे विषम झाले आहे, त्यातून वाढणाऱ्या पाण्याच्या समस्या. यावर उपाय म्हणजे असलेला पाणी साठा मर्यादित प्रमाणात वापरणे आणि याशिवाय शुद्धीकरण प्रक्रिया या कमीत कमी खर्चात कशा होतील याकडे लक्ष देणे.
सद्य परिस्थितीवरून नजीकच्या भविष्यात आपल्याला अशुद्ध किंवा समुद्राचे खारट पाणी सुद्धा शुद्धीकरण करून वापरावे लागेल असे दिसते. हल्ली घराघरात पाणी शुद्धीकरणाचे यंत्र असते, त्यापैकी बहुतेक यंत्रात reverse osmosis ही पद्धत वापरली जाते, त्यात पाणी दाबाच्या सहाय्याने अर्धपार्यपटलामधून आरपार सोडले असता अशुद्ध कण मागे राहून फक्त शुद्ध पाणी पटलाच्या दुसऱ्या भागात जाते. यामध्ये प्रामुख्याने दाबामुळे द्रावण पटलामधून जास्त द्राव्याच्या प्रमाणाकडून कमी द्राव्य असलेल्या भागात जाते. अशाप्रकारे पाण्यातील अशुध्द कण हे एकत्र राहून शुद्ध पाणी हे अर्धपार्यपटलाच्या पार जाते.
याच reverse osmosis चा सिद्धांत वापरून समुद्राच्या पाण्याचे शुद्धीकरण करणारे काही कारखाने भारतातही आहेत. यातही पटलाद्वारे उर्ध्वपतन क्रियेने समुद्राच्या खारट पाण्यापासून पाण्याचे शुद्धीकरण करून ते क्षाररहित केले जाते. परंतु या शुद्धीकरण प्रक्रियेमध्ये वापरले जाणारे पटल हे प्लास्टिक सदृश्य पॉलिमरपासून बनलेले असते. या पॉलिमरच्या विघटनास वेळ लागतो.
अलिकडे शास्त्रज्ञांनी प्लास्टिक सदृश्य पॉलिमरच्याऐवजी वापरता येईल असे नॅनोवूड तयार केले आहे. आपल्याला ज्ञात आहेच, की झाडांमध्ये असणाऱ्या xylem आणि phloem या पेशींमुळे पाणी आणि इतर मूलद्रव्ये संपूर्ण झाडास मिळतात. या xylem मधील पोकळीमधून मुळांनी शोषलेले पाणी आणि इतर मूलद्रव्ये झाडाच्या पानापर्यंत पोहोचतात. या प्रक्रियेत osmosis हा सिद्धांत दिसून येतो. पानामध्ये तयार होणाऱ्या दाबामुळे पाणी आणि मूलद्रव्ये ही मातीकडून मुळांमार्फत पानांकडे शोषली जातात.
म्हणजे झाडामध्ये मूलतः नैसर्गिकरित्या ही रचना असते, तर हीच रचना काही फेरबदल करून पाणी शुद्धीकरणासाठी वापरता येईल का? या झाडांत असणाऱ्या osmosis सिद्धान्ताच्या उलट म्हणजेच reverse osmosis या सिद्धांताचा वापर करून पाण्यातील नको असलेली अशुद्धी वेगळी करता येईल का? तर हो! मेरीलँड विद्यापीठातील काही शास्त्रज्ञांनी लाकडापासून अतिसूक्ष्म तंत्रज्ञान वापरून हे नॅनोवूड तयार केले. हे नॅनोवूड त्यांनी reverse osmosis प्रक्रियेत पटल म्हणून वापरले. मग या नॅनोवूडचा उपयोग पाणी शुद्धीकरण करण्यासाठी केला.

नेमकेपणाने सांगायचे झाले, तर यासाठी त्यांनी malvaceae या फॅमिलीमधील अमेरिकेत असणारे बासवूड हे झाड निवडले. यामध्ये कोणत्याही झाडाच्या लाकडात आढळणारे लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज हे घटक रासायनिक अभिक्रियेने आणि गोठवून वाळवण्याची प्रक्रिया करून नॅनोवूड तयार केले जाते. लाकूड मूळतः विषम (anisotropic) रचनेचे असते. लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज वेगळे केल्यामुळे तयार होणाऱ्या नॅनोवूडच्या मूळ गुणधर्मात बदल होतो. त्याची तन्यता, छिद्रता वाढते. लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज वेगळे केल्यानंतर उर्वरित सेल्युलोजच्या रेणूंमध्ये असणाऱ्या हायड्रोजन बंध आणि van der walls बलामुळे हे नॅनोवूड अधिक मजबूत आणि टिकाऊ बनते. याशिवाय या नॅनोवूडवर सिलेनचे आवरण चढवले जाते त्यामुळे हे पाण्यास विरोध करते (hydrophobic). सिलेनमुळे पाणी पटलाच्या पार जाऊ शकत नाही. फक्त पाण्याच्या वाफेवर तयार होत असणाऱ्या दाबामुळे वाफ या पटलामधून; म्हणजेच नॅनोवूडमधील सूक्ष्म नलिकांमधून दुसऱ्या भागात जाऊ शकते. अशाप्रकारे नॅनोवूडच्या वापराने शुद्ध पाणी आणि क्षार किंवा इतर अशुद्धी वेगवेगळे करता येतात. जी झाडे आपल्याला भरभरून पाऊस देतात, आपला परिसर निसर्गरम्य करतात, त्याच झाडांकडे आपल्या वाढत्या गरजेप्रमाणे पाण्याचे शुद्धीकरण करून देण्याचे उत्तर हे आहे की नाही? कित्येक वर्षांपूर्वीपासूनच निसर्गानेच हा पाणी शुद्धीकरण करण्याचा एक मार्ग सुचवला आहे. फक्त आपल्याला तो आजच्या काळात अनुभवता आला!
पाणी शुद्धीकरणाशिवाय या नॅनोवूडचे इतरही अनेक उपयोग आहेत. वर नमूद केल्याप्रमाणे लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज काढल्यामुळे मूळ लाकडाचा रंग बदलून पांढरा होतो. हे नॅनोवूड सूर्यप्रकाश शोषून न घेता ते परावर्तित करते. नॅनोवूडच्या वर्णपटावरून असे समोर आले, की ते ९५% किरण परावर्तित करते. यावरून बांधकाम करताना या नॅनोवूडचा उपयोग करून भविष्यात अति उष्ण हवामानापासून रक्षण करणे शक्य होईल असे शास्त्रांज्ञाचे मत आहे. यामुळे वातानुकूलित यंत्रापासून होणारी पर्यावरणाची हानी काही प्रमाणात कमी करता येऊ शकेल.
घरगुती ते सामाजिक कार्यक्रम स्थळी होणाऱ्या खानपान व्यवस्थेत सध्या बाजारात उपलब्ध असलेल्या प्लास्टिकच्या भांड्यांचा उपयोग सढळरित्या केला जातो आणि काम संपले, की वापरलेले प्लास्टिकचे साहित्य तसेच टाकून दिले जाते. यामुळे कचऱ्यात वाढ, तर होतेच परंतु प्लास्टिकचा कचरा विघटनशील नसल्याने पर्यावरणाची मोठ्या प्रमाणात हानी देखील होते. पाणी शुद्धीकरण, अतिउष्ण हवामानापासून रक्षण करण्यासाठी सज्ज असलेले हे नॅनोवूड वरकडी म्हणजे इथेही उपयोगात आणता येऊ शकते. या नॅनोवूडपासून बनलेल्या ताटे, कप, ग्लास, इतर भांडी इ. आपल्याला प्लास्टिकच्या ऐवजी वापरता येतील. या नॅनोवूडची तन्यता चांगली असल्याने त्यापासून ताटे, ग्लास तयार करणे सोपे होईल. वापरून झाल्यावर तसेच टाकले गेले तरी पर्यावरणाची हानी होणार नाही.
प्रत्येक झाडाची आंतर रचना वेगवेगळी असते, त्यामुळे बासवूडसारख्या झाडापासून बनवलेले हे नॅनोवूड इतर कोणत्या झाडापासून तयार करता येऊ शकेल, पुढे ते उत्पादन क्षम कसे करता येईल, यावर सखोल अभ्यास होण्याची गरज आहे. त्याच्या जैविक विघटन होण्याच्या क्षमतेमुळे भविष्यात प्लास्टिक सदृश्य पटलांपेक्षा ते अधिक उजवे ठरणार आहे.
येणाऱ्या काळात कार्बनचे प्रमाण कमी करण्यासाठी सगळ्याच शाखेतील शास्त्रज्ञांनी आणि अर्थातच नागरिकांनी प्रयत्नशील राहणे काळाची गरज आहे, अन्यथा निसर्ग देत राहील आणि आपण फक्त ‘घेतच’ राहू. आपले हे ‘घेणे’ निसर्गास अतिरिक्त हानी न पोहोचवता असणे आवश्यक आहे. निसर्गाचा समतोल राखणे हे आपले सगळ्यांचे आद्यकर्तव्य समजून आचरण करणे आवश्यक आहे. ‘वसुधैव कुटुंबकम्’ असे म्हणताना आपल्या या वसुधेची कुटुंबाप्रमाणेच काळजी घेणे, तिचा सांभाळ करणे आवश्यक आहे.

सौ. राखी कुलकर्णी (हा लेख सृष्टिज्ञान या दिवाळी अंकात प्रसिद्ध झालेला आहे)

Rakhi Kulkarni
Rakhi Kulkarni
रसायन शास्त्रात पदव्युत्तर शिक्षण, औषधनिर्मिती कारखान्यात कार्यरत. शास्त्रीय वाचन, लेखनाची, कविता करण्याची विशेष आवड, त्यासाठी प्रयत्नशील.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Must Read

कमांडो ३: दहशतवादा विरुद्धचं थरार नाट्य

दहशतवादाचा समूळ नाश करण्याचा थरारक ऍक्शनपट...

विधानसभा हंगामी अध्यक्ष म्हणजे नेमके काय? यांची निवड कशी केली जाते

हंगामी अध्यक्षाचे निवड का करतात आणि त्याचे काम काय असते ?

पागलपंती- विनोदाचा ओव्हर डोस

फसलेली विनोदी रटाळ कहाणी...

अगोड मोतीचूर !

लग्न होत नाही तेव्हा त्यासाठी होणारी धावपळ काय आहे हे बघण्यासाठी 'मोतीचूर चकनाचूर' पाहावा लागणार...

‘मरजावा’ ने मार डाला!

चित्रपटाने नेमके काय कमविले आणि काय गमविले हे पाहूया...