કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી લેતું મટિરિયલ વિકસાવાયું

ઉત્તરાખંડમાં અતિવૃષ્ટિ અને આભ ફાટવાની ઘટના પછી સર્જાયેલા વિનાશ પછી પ્રદૂષણની ચર્ચાએ ફરી એક વાર જોર પકડ્યું છે. જોકે, આવી કુદરતી ઘટનાઓ પાછળ નદીઓ પરના ડેમ કે હેલિકોપ્ટર યાત્રાઓ કેટલી જવાબદાર છે એ ચર્ચાનો વિષય છે. પરંતુ એક વાત નક્કી છે કે, કુદરત પર માનવ વસતીના બેફામ ધસારાના કારણે પ્રદૂષણ વધે છે અને કુદરતને લાંબા ગાળાનું ગંભીર નુકસાન પહોંચે છે. ખેર, વિજ્ઞાનીઓ તો પ્રદૂષણને રોકવા માટે વિજ્ઞાનનો કેવી રીતે ઉપયોગ થઈ શકે છે તે દિશામાં પ્રયોગો કરતા રહે છે. તાજેતરમાં જ વિજ્ઞાનીઓએ વાયુ પ્રદૂષણને લગતો એક સફળ પ્રયોગ કર્યો છે. અમેરિકા સહિતના વિકસિત દેશોના વિજ્ઞાનીઓ એવું મટિરિયલ વિકસાવ્યું છે જે સીધું હવામાંથી જ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી લે છે. આ પ્રયોગની સફળતા પછી વિજ્ઞાનીઓ આશા રાખી રહ્યા છે કે નજીકના ભવિષ્યમાં કદાચ વિજ્ઞાન માણસજાત માટે હાનિકારક વાયુઓ શોષી લેતી પદ્ધતિ વિકસાવી લેશે. જો આવા જાદુઈ મટિરિયલનું ઉત્પાદન શક્ય બને તો કદાચ વાયુ પ્રદૂષણ જેવો શબ્દ જ નામશેષ થઈ જાય એવી વિજ્ઞાનીઓને આશા છે.

છેલ્લાં કેટલાક વર્ષોથી આ દિશામાં તનતોડ મહેનત કરી રહેલા વિજ્ઞાનીઓને હાલમાં જ એવું મટિરિયલ બનાવવામાં સફળતા મળી છે જે સીધું વાતાવરણમાંથી જ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી લે છે. યોગાનુયોગ તો એ છે કે, મે, 2013માં પૃથ્વીના વાતાવરણમાં છેલ્લાં આઠ લાખ વર્ષોમાં પહેલીવાર કાર્બન ડાયોક્સાઈડનું પ્રમાણ 400 પીપીએમ (પાર્ટ્સ પર મિલિયન) નોંધાયું છે. કારણ કે, વિશ્વભરમાં થઈ રહેલા બેફામ ઔદ્યોગિકરણ અને વાહનોના કારણે વાતાવરણમાં સતત ઝેરી વાયુઓ ઓકાતા રહે છે. વિધિની વક્રતા એ છે કે, ટેક્નોલોજીના કારણે સર્જાયેલી મુશ્કેલી ઉકેલવા પણ આપણે ટેક્નોલોજી પર જ ભરોસો રાખવો પડે છે. અમેરિકાની કોલંબિયા યુનિવર્સિટીના ભૌતિકશાસ્ત્રી ક્લૉસ લેકનર આવા જ એક આશાવાદી વિજ્ઞાની છે, જે ઘણાં વર્ષોથી કંઈક એવું મટિરિયલ વિકસાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા હતા જે સીધું હવામાંથી જ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી લે. લેકનર અને તેમની ટીમે ‘પ્રોસિડિંગ્સ ઓફ ધ નેશનલ એકેડેમી ઓફ સાયન્સ’માં પ્રકાશિત એક સંશોધન પેપરમાં દાવો કર્યો છે કે, તેમણે એક એવું પ્લાસ્ટિક રેઝિન વિકસાવ્યું છે જે વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઈડ ગ્રહણ કરી શકે છે.

જાદુઈ રેઝિનનું સર્જન અને પ્રયોગ

આ સંશોધન પેપરમાં જણાવ્યા મુજબ વિજ્ઞાનીઓએ પ્લાસ્ટિક રેઝિનને વાંસ, કાકડી અને તુલસીના છોડ સાથે જોડીને પ્રયોગો કરતા જાણવા મળ્યું હતું કે, આ પ્લાસ્ટિક રેઝિન હવામાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઈડનું પ્રમાણ ઘટાડવા સક્ષમ છે. પ્લાસ્ટિક રેઝિન વાતાવરણમાંથી કેટલા ટકા વાયુ શોષે છે એ જાણવા માટે લેકનરે હાઈ ટેક કમ્પ્યુટર સિસ્ટમનો ઉપયોગ કર્યો હતો. એટલું જ નહીં, વિવિધ છોડને અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ ધરાવતી ટ્યુબમાં મૂકીને તપાસ કરતા વિજ્ઞાનીઓને માલુમ પડ્યું હતું કે, આ રેઝિનની મદદથી વનસ્પતિને હવામાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષવામાં મદદ મળે છે. વિજ્ઞાનીઓએ હાઈ ટેક સાધનોની મદદથી પુરાવા એકત્રિત કર્યા છે કે, કાર્બન ડાયોક્સાઈડના રૂપમાં સારા પ્રમાણમાં ખોરાક મળતા જ વનસ્પતિના પાંદડા, મૂળિયા અને ફળોનો ખૂબ ઝડપથી વિકાસ થયો હતો. જેમ કે, કાકડીના છોડે મોટા પ્રમાણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષતા તેના ફળ (કાકડી) પહેલાં કરતા વધુ જાડા થઈ ગયા હતા.

ક્લૉસ લેકનર

આ પ્રયોગ કરવા માટે વિજ્ઞાનીઓએ પોલિપ્રોપલીન નામના પ્લાસ્ટિકને 25 માઈક્રોમીટર લાંબા રેઝિન પાર્ટિકલ્સ સાથે જોડીને રૂંછાવાળી કાર્પેટ બનાવી હતી. આ કાર્પેટને અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ ધરાવતી એક ગ્રીનહાઉસ ટ્યુબમાં જુદી જુદી વનસ્પતિ સાથે ગોઠવી હતી. આ ટ્યુબમાં સતત કાર્બન ડાયોક્સાઈડ મળતો રહે એ માટે તેની એક બાજુએ પ્લેટલેસ પંખો મૂકાયો હતો. આ દરમિયાન જાણવા મળ્યું હતું કે, ટ્યુબમાં જેમ જેમ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષાવાનું ચાલુ થયું તેમ તેમ સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ પેદા થયો હતો. સોડિયમ બાયકાર્બોનેટને સાદી ભાષામાં બેકિંગ સોડા કહેવાય છે. જે પદાર્થમાં સોડિયમ અણુ હોય તેમાં કાર્બન ગ્રહણ કરવાની ક્ષમતા હોય છે. આ પ્રક્રિયા વખતે રેઝિને વનસ્પતિ કરતા ઘણી વધારે શક્તિથી કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી લીધો હતો. એવી જ રીતે, કાર્બન ડાયોક્સાઈડને ફરી એકવાર વાતાવરણમાં છોડવા તેમાં પાણી ઉમેરાયું હતું અને વિજ્ઞાનીઓને તેમાં પણ સફળતા મળી હતી. એટલે કે, કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષવાની જેમ વાતાવરણમાં પાછો ફેંકવાનો પ્રયોગ પણ સફળ રહ્યો હતો.

આ પ્રયોગ બાદ વિજ્ઞાનીઓ પણ આશ્ચર્યચક્તિ થઈ ગયા હતા. રેઝિનની ગ્રહણ ક્ષમતા ચકાસવા બીજો પણ એક પ્રયોગ કરાયો હતો. આ રેઝિનનો સંગ્રહ કરવા માટે પોલિકાર્બોનેટ પ્લાસ્ટિકની બોટલનો ઉપયોગ કરાયો હતો. કારણકે, પોલિકાર્બોનેટમાં પણ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ સંગ્રહાયેલો હોય છે. જોકે, રેઝિને પોલિકાર્બોનેટમાંથી બનાવેલી એક મજબૂત બોટલ પણ તોડી નાંખી હતી. એનો અર્થ એ છે કે, રેઝિને પોલિકાર્બોનેટમાંથી સંપૂર્ણ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ ગ્રહણ કરી લીધો હતો અને તેથી બોટલ તરડાઈને તૂટી ગઈ હતી. લેકનરની ગણતરી પ્રમાણે, 24 કલાકમાં રેઝિને આશરે 700 કિલોગ્રામ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી લીધો હતો. આ પ્રયોગ માટે ગ્રીનહાઉસ ટ્યુબને લેબોરેટરીના હવાઉજાસવાળા છેક ઉપરના માળે ગોઠવવામાં આવી હતી અને ટ્યુબમાં બ્લેડલેસ પંખાની મદદથી સતત હવા પણ ફેંકાતી હતી. વિજ્ઞાનીઓને આશા છે કે, હવે આ પ્રકારના રેઝિનને વૃક્ષો, બ્રશ કે કાર્પેટ સ્વરૂપે બજારમાં વેચવા મૂકી શકાશે. જોકે, આ સામાન્ય વૃક્ષ કે કાર્પેટ નહીં હોય. કારણ કે, તે તમને શુદ્ધ વાતાવરણ પૂરું પાડતા હશે.

રેઝિનની મર્યાદા અને વિકલ્પો

વિજ્ઞાનીઓ જાણે છે કે, 24 કલાકમાં 700 કિલોગ્રામ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ ગ્રહણ કરી શકતા રેઝિનનો પ્રયોગ સફળ જરૂર છે, પરંતુ તેની મદદથી પૃથ્વીને પ્રદૂષણ મુક્ત બનાવવાની આશા કંઈક વધારે છે. એક ગણતરી મુજબ, ફક્ત 13 વ્યક્તિ 24 કલાકમાં 700 કિલોગ્રામ કાર્બન ડાયોક્સાઈ ઉચ્છવાસ રૂપે હવામાં ફેંકતા હોય છે. લેકનરની ગણતરી કહે છે કે, દર વર્ષે વાતાવરણમાંથી 0.5 પીપીએમ કાર્બન ડાયોક્સાઈડનું પ્રમાણ ઘટાડવા માટે દસ મિલિયન કૃત્રિમ રેઝિન વૃક્ષોની જરૂર પડે. વળી, આ દરેક વૃક્ષને કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષવા માટે દસ લાખ જુલ (વીજ એકમ) ઊર્જાની જરૂર પડે. જોકે, લેકનરના સંશોધનમાં એ વાતનો ઉલ્લેખ નથી કે કાર્બન ડાયોક્સાઈડને શોષવા અને તેનો બીજી વાર ઉપયોગ કરવા માટે બનાવેલા મશીનમાં કેટલા પાણીની જરૂર પડશે? પાણી એક મહત્ત્વનું કુદરતી સંસાધન હોવાથી આ વાત જાણવી પણ જરૂરી છે. એકવાર રેઝિન મહત્તમ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી લે એ પછી તેનો બીજી વાર ઉપયોગ કરવા માટે પણ આ વાત જાણવી જરૂરી છે.

ગ્રીનહાઉસ ટ્યૂબ

આ ઉપરાંત ગ્રહણ કરેલા કાર્બન ડાયોક્સાઈડનો ઉપયોગ અને નિકાલની પ્રક્રિયા શોધવી પણ જરૂરી છે. વિજ્ઞાનીઓના મતે, ખનીજતેલની પુનઃપ્રાપ્તિ જેવા કોઈ ઔદ્યોગિક હેતુસર કાર્બન ડાયોક્સાઈડનો ઉપયોગ કરી શકાય. જોકે, હાલ પૂરતો ઔદ્યોગિક ઉપયોગ નિવારવો હોય તો વાયુને ઘન સ્વરૂપમાં પરિવર્તિત કરીને જમીન નીચે દફનાવવાનો વિકલ્પ છે. ટૂંકમાં આ પ્રકારના વૃક્ષોનું સર્જન કરી દીધા પછી પણ આપણી સામે મજબૂત માળખાકીય સુવિધાઓ ઊભી કરવાનો પડકાર છે. આ દરમિયાન વિજ્ઞાનીઓએ રેઝિન કેવી રીતે અને કેટલી ક્ષમતાથી કામ કરે છે એ જોવા માટે પણ પ્રયોગ કર્યો હતો. જેમાં જુદા જુદા તાપમાન હેઠળ રેઝિન કેવી રીતે કામ કરે છે તેની પણ ચકાસણી કરાઈ હતી. પરંતુ આ પ્રયોગોમાં પ્લાસ્ટિક રેઝિન કરતા ટેરા-લિફ નામનું મટિરિયલ વધુ શક્તિશાળી પુરવાર થયું હતું.

ટેરા-લિફ ક્લોરોફિલિન પર કામ કરે છે. વનસ્પતિના પાંદડાનો લીલો રંગ ક્લોરોફિલ નામના તત્ત્વને આભારી છે. (ક્લોરોફિલ સોડિયમ આયન અને કોપરની મદદથી મીઠામાં પરિવર્તિત થાય છે.) ક્લોરોફિલિન અને ઊર્જાનો સંગ્રહ ધરાવતું પોલિમર પાંદડાની ત્વચાને કાર્બન ડાયોક્સાઈડ ગ્રહણ કરવાની ક્ષમતા બક્ષે છે. આ પ્રક્રિયામાં કાર્બન આધારિત રસાયણો અને કદાચ ખનીજતેલ પણ બની શકે છે. હાવર્ડ યુનિવર્સિટીના વિજ્ઞાની ડેવિડ કિથ અને તેમની ટીમ આ પ્રક્રિયાનો ઊંડો અભ્યાસ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઈડ ગ્રહણ કરી શકે એવા મશીનો બનાવવા મથામણ કરી રહ્યા છે. આ વિજ્ઞાનીઓ પ્રવાહી સોડિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડની મદદથી આવું સાધન વિકસાવી રહ્યા છે. આ પ્રવાહીને ગરમ કરવાથી કાર્બન ડાયોક્સાઈડ ફરી એકવાર વાતાવરણમાં છૂટો પડી શકે છે. સબમરીન અને સ્પેસશિપ પર આવી રીતે શ્વાસ લઈ શકાય એવા વાયુનું સર્જન થઈ શકે છે.

આ ઉપરાંત અમેરિકાની જ્યોર્જિયા ઈન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજી અને યુનિવર્સિટી ઓફ સધર્ન કેલિફોર્નિયાના વિજ્ઞાનીઓની ટીમ પણ કોઈ જુદી પદ્ધતિથી આવા મશીનો વિકસાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે.

બજાર શોધવાની મથામણ

આ મટિરિયલના અનેક વિકલ્પો ઉપલબ્ધ હોવા છતાં વિજ્ઞાનીઓને લેકનરના પ્લાસ્ટિક રેઝિનમાં સૌથી વધારે આશા છે. કારણ કે, આ પ્લાસ્ટિક રેઝિન કિંમતની દૃષ્ટિએ અન્ય મટિરિયલથી વધુ સસ્તું છે. ‘મેરેથોન એમએસએ’ નામે પણ ઓળખાતા આ રેઝિનની કિંમત હાલ પ્રતિ કિલોગ્રામ અઢી ડૉલર છે. ફૂડ પ્રોસેસિંગ અને પાણીના શુદ્ધિકરણ માટે પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે. લેકનર અને તેની ટીમ છેલ્લાં એક દાયકાથી આ મટિરિયલ પર પ્રયોગ કરતી હોવા છતાં તેમણે સૌથી પહેલાં જે રોલ ખરીદ્યો હતો તે હજુ સુધી ખતમ થયો નથી. જોકે, વિજ્ઞાનીઓ અત્યારે એ દિશામાં વિચાર કરી રહ્યા છે કે, કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી શકે એવું મશીન વેચવાની શરૂઆત ક્યાંથી કરી શકાય તેમજ સંગ્રહાયેલો કાર્બન ડાયોક્સાઈડ કોને વેચી શકાય? અમેરિકન ફિઝિકલ સોસાયટીના અંદાજ મુજબ, અત્યારના બજાર પ્રમાણે પ્રતિ મેટ્રિક ટન કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષવા આશરે 600 ડૉલર ચૂકવવા પડે.

ક્લૉસ લેકનર સહિત અનેક વિજ્ઞાનીઓ સ્પષ્ટપણે માને છે કે, વિશ્વમાં વધી રહેલું વાયુ પ્રદૂષણ રોકવા ઝેરી વાયુઓ શોષતી ટેક્નોલોજી સિવાય બીજો એક પણ ઉપાય નથી. આ દિશામાં કામ કરવા બદલ તેમને 25 મિલિયન ડૉલરની ઈનામી રકમ ધરાવતું વર્જિન અર્થ ચેલેન્જ પ્રાઈઝ પણ મળી ચૂક્યું છે. જોકે, હવે તેઓ એ પ્રશ્નનો જવાબ શોધી રહ્યા છે કે, વાતાવરણમાંથી કેટલા પ્રમાણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષવો યોગ્ય ગણાય? કારણ કે, આખરે પૃથ્વી પરની તમામ વનસ્પતિનો ખોરાક જ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ છે.