কৃষি বর্জ্য থেকে প্রাপ্ত টেকসই প্লাস্টিক ইতিমধ্যে একটি বাস্তবতা

টেকসই (এবং লাভজনক) পলিমাইড যা বায়োমাস থেকে নিষ্কাশিত চিনি থেকে শুরু করে: বাজারে সেগুলি রাখার জন্য ইতিমধ্যে একটি স্পিন-অফ প্রস্তুত রয়েছে

টেকসই পলিমাইডস, সুইজারল্যান্ডে গবেষণা
এক্সট্রুশনের পরে টেকসই পলিমাইড ফাইবার (রঙ্গিন এবং প্রাকৃতিক) (ছবি: লরেঞ্জ মানকার/ইপিএফএল)

জন্য অনুসন্ধান টেকসই উপকরণ এত জরুরী কখনই ছিল না: একটি বিশ্বে ক্রমবর্ধমান প্রভাব দ্বারা দুর্বল বৈশ্বিক উষ্ণতা এবং উদীয়মান দেশগুলির খুব দ্রুত বিকাশের সাথে মোকাবিলা করা, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি যা প্রতিনিধিত্ব করে প্লাস্টিক, এখন গ্রহের এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে আমাদের প্রত্যেকের দৈনন্দিন জীবনে সর্বব্যাপী।

সমস্যা ছাড়াও প্লাস্টিক উপকরণ নিষ্পত্তি, এছাড়াও উদ্বেগজনক যে এই পদার্থ থেকে উত্পাদিত হয় জীবাশ্ম জ্বালানী, যে কারণে তাদের সংশ্লেষণ সরাসরি প্রভাবিত করেগ্রিনহাউস গ্যাস নির্গমন এবং গ্লোবাল ওয়ার্মিং।

ইপিএফএল-এর বিজ্ঞানীরা অবশ্য উৎপাদনের একটি টেকসই পদ্ধতি তৈরি করেছেন উচ্চ কর্মক্ষমতা প্লাস্টিকপলিমাইডের মতো, এক থেকে শুরু কৃষি বর্জ্য থেকে নিষ্কাশিত চিনি, বিশেষ করে বায়োমাস থেকে যেমন কাঠ বা ভুট্টা cobs.

যখন ন্যানোপ্লাস্টিকগুলি মনে হয় তা নয়
"সবুজ" ইলেকট্রনিক্সের জন্য পুনর্নবীকরণযোগ্য কাঁচামাল থেকে সার্কিট

জীবাশ্ম প্লাস্টিকের একটি কংক্রিট বিকল্প
কৃষি বর্জ্য থেকে সংশ্লেষিত টেকসই পলিমাইড দিয়ে তৈরি একটি স্বচ্ছ ফিল্ম (ছবি: লরেঞ্জ মানকার/ইপিএফএল)

টেকসই প্লাস্টিক, গ্রহের জন্য সত্যিই একটি গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জ

উৎপাদন করা উচ্চ কর্মক্ষমতা প্লাস্টিক উপকরণ এটি একটি টেকসই উপায়ে গ্রহের ভবিষ্যতের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জ, বিশেষ করে যদি আমরা বিবেচনা করি যে বেশিরভাগ উচ্চ-কার্যকারিতা উপকরণ, যেমন নাইলন বা তথাকথিত টেকনোপলিমারগুলি ব্যবহার করে সুগন্ধি অগ্রদূত যা এখনও টেকসইভাবে উৎস করা খুবই কঠিন।

এই সমস্যার একটি অগ্রণী পদ্ধতির দল দ্বারা পরিচালিত গবেষণা থেকে আসে জেরেমি লুটারবাচার লুসানের ফেডারেল পলিটেকনিকের সবেমাত্র প্রকাশিত "প্রকৃতির স্থায়িত্ব": গবেষকরা কিছু সংশ্লেষণ করতে সক্ষম হয়েছেন পলিমাইডস, প্লাস্টিকের একটি শ্রেণি যার সাথে বিভিন্ন ধরণের নাইলন অন্তর্ভুক্ত, ক থেকে শুরু করে চিনির নিউক্লিয়াস কৃষি বর্জ্য থেকে উদ্ভূত।

শুধু নয় নতুন পদ্ধতি একটি পুনর্নবীকরণযোগ্য সম্পদ শোষণ করে, কিন্তু দক্ষতার সাথে এবং a এর সাথে এই রূপান্তরটি অর্জন করতে পরিচালনা করে ন্যূনতম পরিবেশগত প্রভাব.

"সাধারণ জীবাশ্ম-ভিত্তিক প্লাস্টিকগুলির প্লাস্টিকের দৃঢ়তা দেওয়ার জন্য সুগন্ধযুক্ত গোষ্ঠীর প্রয়োজন, যা তাদের কার্যকারিতা বৈশিষ্ট্য দেয় যেমন কঠোরতা, শক্তি এবং প্রতিরোধ উচ্চ তাপমাত্রায়", লুটারবাচার ব্যাখ্যা করেন।

"এখানে আমরা অনুরূপ ফলাফল পেতে, কিন্তু আমরা একটি চিনি গঠন ব্যবহার করি, যা প্রকৃতির সর্বত্র পাওয়া যায় এবং সাধারণত সম্পূর্ণ অ-বিষাক্ত, দৃঢ়তা এবং কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য প্রদান করতে"।

বর্জ্য পণ্য থেকে প্রাপ্ত কার্বোহাইড্রেট, আমরা গবেষণায় পড়েছি, প্লাস্টিক পারফরম্যান্সের সাথে প্রতিযোগিতা করতে সক্ষম "শাস্ত্রীয়" বা আধা-সুগন্ধযুক্ত পলিমার.

রসায়ন এবং ফ্যাশন: যখন এটি সব সম্পর্কে… ফ্যাব্রিক
আটলান্টিকের প্লাস্টিক: প্রাণীদের জন্য 5টি ঝুঁকিপূর্ণ এলাকা

কৃষি বর্জ্য থেকে টেকসই পলিমাইড
ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের পরেও নতুন পলিমাইড উপাদান ছাঁচে রয়েছে (ফটো: 2024 EPFL)

যে পলিমাইডগুলি টেকসই এবং প্রতিযোগিতামূলক মূল্যে…

লরেঞ্জ মানকার এবং তার সহকর্মীরা এটিকে রূপান্তর করার জন্য একটি অনুঘটক-মুক্ত প্রক্রিয়া তৈরি করেছে জাইলোজ ডাইমিথাইল গ্লাইঅক্সিলেট (ডিএমজিএক্স), একটি স্থিতিশীল কার্বোহাইড্রেট সরাসরি থেকে উৎসারিত বায়োমাস যেমন কাঠ বা ভুট্টা cobs, উচ্চ মানের পলিমাইড দিয়ে তৈরি।

প্রক্রিয়াটি, টেকসই হওয়ার পাশাপাশি, অত্যন্ত কার্যকর: আসলে এটি একটি চিত্তাকর্ষক অর্জন করে পারমাণবিক দক্ষতা 97 শতাংশ, যার মানে প্রায় সব প্রারম্ভিক উপাদান চূড়ান্ত পণ্য ব্যবহার করা হয়, ব্যাপকভাবে বর্জ্য হ্রাস.

বিজ্ঞানীরা যা অর্জন করতে পেরেছেন তা হল নিরাকার পলিমাইড জীবাশ্ম-ভিত্তিক আধা-সুগন্ধযুক্ত বিকল্পগুলির সাথে তুলনীয় কর্মক্ষমতা সহ। গবেষণায় বলা হয়েছে, "কার্বোহাইড্রেট কোরের উপস্থিতি সত্ত্বেও, উচ্চ শিয়ার যান্ত্রিক পুনর্ব্যবহার এবং একাধিক চক্রের কারণে এই উপকরণগুলি তাদের থার্মোমেকানিকাল বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে। তারা রাসায়নিকভাবে পুনর্ব্যবহৃত করা যেতে পারে".

শুধু তাই নয়: নতুন টেকসই পলিমাইডগুলির প্রযুক্তিগত-অর্থনৈতিক বিশ্লেষণ এবং জীবনচক্র মূল্যায়ন দেখিয়েছে যে এই উপকরণগুলি থাকতে পারে "un প্রতিযোগী মূল্য নাইলন সহ ঐতিহ্যবাহী পলিমাইডের তুলনায় (উদাহরণস্বরূপ নাইলন 66), ক বৈশ্বিক উষ্ণায়নের সম্ভাবনা 75 শতাংশ পর্যন্ত হ্রাস করা".

যেমন আমরা গবেষণায় পড়েছি, পলিমাইডের উচ্চ বাজার মূল্য রয়েছে, যার দাম 3-7 ডলার প্রতি কিলো থেকে 66 থেকে 20 ডলার প্রতি কিলো আধা-সুগন্ধযুক্ত উচ্চ-পারফরম্যান্স অ্যাসিড-ভিত্তিক পলিফথালামাইডস (PPAs) এবং তাদের কপলিমার।

এখানে প্লাস্টিক বর্জ্য থেকে উৎপাদিত প্রথম ভ্যানিলা আইসক্রিম
কাগজ কি নতুন প্লাস্টিক? স্থায়িত্ব সম্পর্কে কিছু প্রশ্ন

টেকসই মনোমার যা প্লাস্টিক পরিবর্তন করতে পারে
লরেঞ্জ মানকার, গবেষণার প্রথম লেখক, পলিমারাইজেশন চুল্লির সামনে 1,5 কেজি ডিএমজিএক্স মনোমার নিয়ে পোজ দিয়েছেন (ফটো: 2024 ইপিএফএল)

পরিবেশগত পদচিহ্ন হ্রাস করতে সক্ষম একটি দক্ষ প্রক্রিয়া

জন্য শুরু বিন্দু টেকসই পলিমাইড জাইলোজ ডাইমিথাইল গ্লাইঅক্সিলেট (ডিএমজিএক্স), একটি পলিমারিক পূর্বসূর যা উপলব্ধ জৈববস্তু থেকে উত্পাদিত হতে পারে এবং যা ইতিমধ্যে উত্পাদন করতে ব্যবহৃত হয়েছে ক্ষয়যোগ্য পলিয়েস্টার.

নতুন গবেষণায়, একই যৌগ উচ্চ আণবিক ওজন পলিমাইডের সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়, ব্যবহার করে 250 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে গলে যাচ্ছে, একটি অনুঘটকের প্রয়োজন ছাড়া এবং মাত্র তিন ঘন্টার প্রতিক্রিয়া সময় সহ।

ইঞ্জিনিয়ারড পলিমাইডে অন্তর্ভুক্তির জন্য টেকসই মনোমারের উত্পাদন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে রাসায়নিক শিল্পের পরিবেশগত পদচিহ্ন, সম্ভাবনা প্রস্তাব করার সময় লিগনোসেলুলোসিক বায়োমাসের লাভজনকতা বাড়ায় বেসিক পলিয়েস্টার এবং পলিওলিফিনের তুলনায় উচ্চ সংযোজিত মূল্য সহ একটি বাজার খোলা।

ঐতিহ্যগত পলিমাইড, যেমন নাইলন বা কেভলার, প্রভাব, পরিধান, দ্রাবক এবং তেলের উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা আছে, যুক্তিসঙ্গত তাপ নিরোধক নিশ্চিত করে।

টেকসইতার পরিপ্রেক্ষিতে, তবে, এখনও অনেক কাজ বাকি আছে। বিষয়টি বিবেচনায় নিলে স্পষ্ট দেখা যায় বিশ্ব উষ্ণায়ন সম্ভাবনা (GWP), যা গ্রিনহাউস প্রভাবে একটি উপাদানের অবদানকে প্রকাশ করে এবং যা পলিমাইডের জন্য বিশেষভাবে বেশি। গবেষণায় বলা হয়েছে, "সবচেয়ে সাধারণ পলিমাইড, নাইলন 66, এর একটি GWP প্রায় 8-9 কেজি CO2- প্রতি কিলো সমতুল্য”, এর তুলনায় ৩ কেজি পলিথিন টেরেফথালেট (পিইটি).

এটা কিভাবে মধ্যে নোট করা আকর্ষণীয় নাইলনের সংশ্লেষণ, জিডব্লিউপি-র একটি বৃহৎ অংশ সুনির্দিষ্টভাবে পূর্বসূরির কারণে, অর্থাৎ অ্যাডিপিক অ্যাসিড, যার একা "ওজন" 8,5 কেজি।

উদ্ভাবন এবং সুরক্ষা: প্লাস্টিক-মুক্ত সমুদ্রের জন্য মহাসাগর পরিচ্ছন্নতা
সমুদ্র থেকে ডিজিটাল জাদুঘরে: আর্কিওপ্লাস্টিকা গ্রহটিকে বাঁচাচ্ছে

কৃষি বর্জ্য থেকে টেকসই পলিমাইডস: গবেষণা
কৃষি বর্জ্য থেকে তৈরি পলিমাইড শক্তিশালী এবং নমনীয় এবং ভাঙ্গা ছাড়াই পেঁচানো এবং বিনুনি করা যায় (ফটো: 2024 EPFL)

জীবাশ্ম প্লাস্টিকের ব্যবহারের জন্য একটি বাস্তব কংক্রিট বিকল্প

"আমাদের উপাদানের সামগ্রিক স্থায়িত্ব বিশ্লেষণে আমরা জিডব্লিউপি ছাড়াও অন্যান্য পরিবেশগত প্রভাব বিভাগগুলিও বিবেচনা করি”, বিজ্ঞানীরা ব্যাখ্যা করুন। যেমন প্রায়ই হয় জৈব-ভিত্তিক পণ্য, এই পলিমাইড উৎপাদনের জন্য পরিবেশগত বোঝা অন্যত্র স্থানান্তরিত হয়, বিশেষ করে মাটির প্রাকৃতিক রূপান্তর এবং নিবিড় কৃষির কারণে ইকোটক্সিসিটি।

প্লাস্টিক থেকে প্রাপ্ত কৃষি বর্জ্য, আমরা গবেষণায় পড়ি, "অন্যান্য জৈব-ভিত্তিক পলিমাইডের তুলনায় এই বোঝা কমিয়েছে যা এই উদ্দেশ্যে একচেটিয়াভাবে তেল ফসল জন্মায় (যেমন ক্যাস্টর অয়েল থেকে প্রাপ্ত পলিমাইড)” তদুপরি, উদ্ভিজ্জ তেলের পরিবর্তে কৃষি অবশিষ্টাংশের ব্যবহার উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাব হ্রাস করে স্থলজ অম্লকরণ, অনমিঠা পানির ইউট্রোফিকেশন, সামুদ্রিক ইকোটক্সিসিটি এবং জীবাশ্ম জ্বালানীর হ্রাসের উপর।

ইপিএফএল গবেষকদের দ্বারা তৈরি বায়ো-ভিত্তিক পলিমাইডগুলি অফার করেজীবাশ্ম প্লাস্টিকের খুব প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প, স্বয়ংচালিত উপাদান থেকে শুরু করে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য 3D প্রিন্টিংয়ের জন্য ফিলামেন্ট এবং ভোগ্যপণ্য।

"প্লাস্টিকের অগ্রদূত খোঁজা যা থেকে উচ্চ দক্ষতার সাথে সংশ্লেষিত হতে পারে প্রচুর এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য কাঁচামাল, যা বিভিন্ন রাসায়নিক পদার্থের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং যা সুগন্ধযুক্ত মনোমার এবং phthalates এর মত কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য প্রদান করতে পারে তা ব্যাপকভাবে সহজতর করবে পেট্রোলিয়াম পণ্যের সাথে প্রতিযোগিতা”, গবেষণা আবার দেখায়।

রাস্তা এখনও দীর্ঘ কিন্তু অগ্রগতি দ্রুত চলছে: এই নতুন উপকরণগুলির উত্পাদন ইতিমধ্যে স্কেল-আপ পর্যায়ে রয়েছে ধন্যবাদ ব্লুম বায়োরিনিউয়েবলস, EPFL স্পিন-অফ যার লক্ষ্য তাদের বাজারে রাখা। জীবাশ্ম প্লাস্টিকের কংক্রিট বিকল্প ইতিমধ্যেই একটি বাস্তবতা।

কিভাবে মাইক্রো এবং ন্যানোপ্লাস্টিক আর্কটিক বরফ শেষ হয়
তানজা জিমারম্যান: "আমরা শক্তিকে 'বস্তুকরণ' করার চেষ্টা করছি"

জীবাশ্ম প্লাস্টিকের বিকল্প কৃষি বর্জ্য থেকে আসে
একটি আইফোন কভার 3D নতুন টেকসই পলিমাইডের ফিলামেন্ট ব্যবহার করে প্রিন্ট করা হয়েছে (ফটো: 2024 EPFL)