राइस युनिव्हर्सिटी आणि ह्यूस्टन युनिव्हर्सिटीच्या शास्त्रज्ञांनी जिवाणू सेल्युलोज मजबूत आणि अधिक बहुमुखी बनवण्याचा एक नवीन मार्ग शोधून काढला आहे. त्यांचा अभ्यास, नेचर कम्युनिकेशन्स मध्ये प्रकाशित, दाखवतो की एक साधी आणि स्केलेबल प्रक्रिया सेल्युलोज तंतू वाढताना कशी संरेखित करू शकते, प्रभावी शक्ती आणि उपयुक्त गुणधर्मांसह पत्रके तयार करतात.
प्लॅस्टिक प्रदूषण ही एक मोठी समस्या आहे कारण सिंथेटिक पॉलिमर मायक्रोप्लास्टिकमध्ये मोडतात आणि बिस्फेनॉल ए (बीपीए), फॅथलेट्स आणि कार्सिनोजेन्स सारखी हानिकारक रसायने सोडतात. मुहम्मद मकसूद रहमान यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन पथक संभाव्य पर्याय म्हणून जिवाणू सेल्युलोजकडे वळले. हे नैसर्गिक बायोपॉलिमर मुबलक, शुद्ध आणि जैवविघटनशील आहे.
बॅक्टेरियल सेल्युलोजमध्ये आधीपासूनच मजबूत नॅनो-फायब्रिलर बिल्डिंग ब्लॉक्स आहेत, परंतु त्याची पूर्ण क्षमता लक्षात आलेली नाही. समस्या अशी आहे की तंतू सहसा यादृच्छिक दिशेने तयार होतात, ज्यामुळे सामग्री कमकुवत होते. आणखी एक आव्हान हे आहे की इतर नॅनो-फिलर्स सेल्युलोजच्या घनदाट त्रिमितीय नेटवर्कमधून सहजपणे पसरत नाहीत.
याचे निराकरण करण्यासाठी, संघाने एक रोटेशनल बायोरिएक्टर डिझाइन केले जे जीवाणूंना मार्गदर्शन करण्यासाठी द्रव प्रवाह वापरते. “आमच्या दृष्टीकोनात एक रोटेशनल बायोरिएक्टर विकसित करणे समाविष्ट आहे जे सेल्युलोज-उत्पादक जीवाणूंच्या हालचालींना निर्देशित करते, वाढीच्या वेळी त्यांची गती संरेखित करते,” MASR सादी म्हणाले, अभ्यासाचे पहिले लेखक आणि राइस येथील डॉक्टरेटचे विद्यार्थी. “हे संरेखन सूक्ष्मजीव सेल्युलोजचे यांत्रिक गुणधर्म लक्षणीयरीत्या वाढवते, ज्यामुळे काही धातू आणि चष्म्याइतके मजबूत परंतु लवचिक, फोल्ड करण्यायोग्य, पारदर्शक आणि पर्यावरणास अनुकूल अशी सामग्री तयार होते.”
संरेखित सेल्युलोज शीट्स सुमारे 436 मेगापास्कल्सच्या तन्य शक्तीपर्यंत पोहोचल्या. ते लवचिक, फोल्ड करण्यायोग्य, पारदर्शक आणि कालांतराने स्थिर होते. जेव्हा बोरॉन नायट्राइड नॅनोशीट्स पोषक माध्यमांमध्ये जोडले गेले, तेव्हा संकरित सामग्री आणखी मजबूत झाली, 553 मेगापास्कल्स पर्यंत तन्य शक्ती. नियंत्रण नमुन्यांपेक्षा तिप्पट वेगाने उष्णता नष्ट करून, याने उत्तम थर्मल कार्यक्षमता देखील दर्शविली.
“हा डायनॅमिक बायोसिंथेसिस दृष्टीकोन अधिक कार्यक्षमतेसह मजबूत सामग्री तयार करण्यास सक्षम करतो,” सादी यांनी स्पष्ट केले. “पद्धत विविध नॅनोस्केल ऍडिटीव्हचे थेट बॅक्टेरियल सेल्युलोजमध्ये सहज एकत्रीकरण करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे विशिष्ट अनुप्रयोगांसाठी भौतिक गुणधर्म सानुकूलित करणे शक्य होते.”
सादी यांनी या प्रक्रियेची तुलना “शिस्तबद्ध जिवाणू समूहाला प्रशिक्षित करणे” शी केली, असे म्हटले आहे की यादृच्छिकपणे हलण्याऐवजी, जीवाणूंना एका निश्चित दिशेने जाण्यासाठी मार्गदर्शन केले जाते, जे त्यांचे सेल्युलोज उत्पादन संरेखित करते.
संशोधकांचा असा विश्वास आहे की ही एकल-चरण, तळ-अप रणनीती औद्योगिक वापरासाठी वाढविली जाऊ शकते. संभाव्य अनुप्रयोगांमध्ये पॅकेजिंग, कापड, स्ट्रक्चरल साहित्य, थर्मल व्यवस्थापन, ग्रीन इलेक्ट्रॉनिक्स आणि ऊर्जा साठवण यांचा समावेश आहे.
“हे काम साहित्य विज्ञान, जीवशास्त्र आणि नॅनोइंजिनियरिंगच्या छेदनबिंदूवरील आंतरविद्याशाखीय संशोधनाचे एक उत्तम उदाहरण आहे,” रहमान म्हणाले. “आम्ही या मजबूत, बहुकार्यात्मक आणि पर्यावरणास अनुकूल जिवाणू सेल्युलोज शीट्स सर्वव्यापी बनतील, विविध उद्योगांमध्ये प्लास्टिकची जागा घेतील आणि पर्यावरणाचे नुकसान कमी करण्यात मदत करेल अशी कल्पना करतो.”
फायबर संरेखन आणि फिलर डिफ्यूजनच्या दीर्घकालीन समस्यांचे निराकरण करून, अभ्यास दर्शवितो की जिवाणू सेल्युलोज मजबूत आणि अनुकूल सामग्रीमध्ये कसे बदलले जाऊ शकते, प्लास्टिकवरील अवलंबित्व कमी करण्यासाठी एक वास्तववादी मार्ग ऑफर करतो.
स्रोत: तांदूळ विद्यापीठ
हा लेख AI च्या काही मदतीने व्युत्पन्न केला गेला आणि एका संपादकाने त्याचे पुनरावलोकन केले. अंतर्गत कॉपीराइट कायदा 1976 चे कलम 107या सामग्रीचा उपयोग बातम्यांच्या अहवालासाठी केला जातो. वाजवी वापर हा कॉपीराइट कायद्याद्वारे परवानगी असलेला वापर आहे जो अन्यथा उल्लंघन करू शकतो.
