Read Time:30 Minute

ഡോ. പി. ഹരികുമാർ

ശാസ്ത്രലേഖകൻ

—

നിലവിലുള്ള നിയന്ത്രണങ്ങളും പുതിയ ഗവേഷണങ്ങളും ചേർന്ന് സാധ്യമാക്കുന്ന ഒന്നാണ് പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യ നിയന്ത്രണം. ആഗോള മാലിന്യ പ്രശ്‌നത്തിന് പരിഹാരം കാണാൻ ബയോ ടെക്നോളജി മേഖല നടത്തുന്ന ശ്രമങ്ങൾ പരിചയപ്പെടാം.

ഉള്ളടക്കം

പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെ ചരിത്രം
പ്ലാസ്റ്റിക് എന്ന ശാപം
ഇന്ത്യയിൽ
എന്താണ് എൻസൈം?
എൻസൈമുകളും ബയോടെക്നോളജിയും
പ്ലാസ്റ്റിക്കും ബയോടെക്നോളജിയും
കാര്യക്ഷമമാക്കുവാൻ
ബയോ റിയാക്ടറുകൾ
ബയോഡിഗ്രേഡബിൾ പ്ലാസ്റ്റിക്
നാം ചെയ്യേണ്ടത്
പ്ലാസ്റ്റിക് അറിയേണ്ടതെല്ലാം
അനുബന്ധ വായനയ്ക്ക്

നാം ഗോളാന്തരങ്ങളിൽ വിഹരിക്കുവാൻ കുതികൊള്ളുന്ന ഈ അതിവേഗ കാലത്ത് നമ്മെ അലട്ടുന്ന വലിയ പ്രശ്‌നങ്ങളിലൊന്ന് അടിക്കടി കുന്നുകൂടുന്ന പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യത്തെ എങ്ങനെ നീക്കം ചെയ്യാനാവും എന്നതാണ്. കഴിഞ്ഞ അരനൂറ്റാണ്ടിലേറെയായി നമ്മുടെ, ഭവനനിർമ്മാണം, കൃഷി, ഗതാഗതം, വസ്ത്രം, വാർത്താവിനിമയം, ആരോഗ്യസംരക്ഷണം തുടങ്ങി ബഹിരാകാശ ഗവേഷണം വരെയുള്ള ഏതാണ്ട് എല്ലാ മേഖലകളിലും, പരമ്പരാഗത വസ്തുക്കളുടെ ഇടം പ്ലാസ്റ്റിക് പിടിച്ചെടുത്തിരിക്കുകയാണ്. അതിന് ഒരു കാരണം, പഞ്ഞിപോലെ വഴക്കമുള്ളതും തടിക്കൊപ്പം ശക്തിയുള്ളതും അതേസമയം ഇവയെക്കാൾ വൈവിധ്യമാർന്നതുമായ രീതിയിൽ അതിനെ വാർത്തെടുക്കാൻ കഴിയുന്നു എന്നതാണ്. മറ്റൊന്ന്, പരമ്പരാഗത വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, വെയിലും വെള്ളവും ഉൾപ്പെടെയുള്ള പ്രകൃതിശക്തികളും അണുജീവികളും അതിനെ സാരമായി ബാധിക്കുന്നില്ല. രണ്ടാമത് പറഞ്ഞ സ്വഭാവം കൊണ്ടാണ്, പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യം നമുക്കിന്ന് പരിഹാരമില്ലാത്ത പ്രശ്നമായിത്തീർന്നിരിക്കുന്നത്. മധുരിച്ചിട്ട് തുപ്പാനും വയ്യാ കയ്ച്ചിട്ട് ഇറക്കാനും വയ്യാ എന്ന മട്ടിൽ പ്ലാസ്റ്റിക്, നമുക്ക്, ഒരേസമയം അനുഗ്രഹവും ശാപവുമായി തുടരുന്നു എന്നർത്ഥം.

കാലിഫോർണിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രൊഫ. Ronald Geyer-ഉം സംഘവും 2017-ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച പഠനങ്ങളനുസരിച്ച്, 1950 മുതലിങ്ങോട്ടുള്ള ഏഴ് പതിറ്റാണ്ടുകൾക്കിടയിൽ ഭൂമുഖത്ത് ഏതാണ്ട് 950 കോടി ടൺ പ്ലാസ്റ്റിക് ഉൽപന്നങ്ങൾ നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അതിൽ 630 കോടിയിലേറെ മാലിന്യമായി മാറി. ഇതിൽ 90 ശതമാനവും ദീർഘകാലമായി വെള്ളത്തിലും കരയിലും അന്തരീക്ഷത്തിലുമായി നശിക്കാതെ കിടക്കുകയാണ്. ഇപ്പോഴും ഏതാണ്ട് 4000 ലക്ഷം ടൺ പ്ലാസ്റ്റിക് പ്രതിവർഷം ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. 2050-ഓടെ ഭൂമിയിൽ പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യം 1200 കോടിയോളം ടൺ ആയേക്കുമെന്നാണ് പ്രവചിക്കപ്പെടുന്നത്. പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽനിന്ന് ഊർന്നിറങ്ങുന്ന രാസഘടകങ്ങളായ Ethylene, Vinyl Chloride, Terephthalic Acid തുടങ്ങിയവ, ചെടികളും മൃഗങ്ങളും മനുഷ്യരുമുൾപ്പടെയുള്ള ജീവജാലങ്ങളുടെ പിറവിയിലും വളർച്ചയിലും പ്രവർത്തനത്തിലും സന്താനോൽപാദനശേഷിയിലും വൈകല്യങ്ങൾക്ക് പുറമേ കാൻസറുൾപ്പടെയുള്ള അസുഖങ്ങൾക്കും കാരണമാകുന്നുണ്ട്. അങ്ങനെ, നമ്മുടെ ആവാസവ്യവസ്ഥയുടെ നിലനിൽപ്പിനുതന്നെ ഭീഷണിയായിരിക്കുന്ന പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ കത്തിച്ചാൽ അന്തരീക്ഷം മലിനമാവും. മണ്ണിൽ കുഴിച്ചിട്ടാൽ നശിച്ച് പോകുന്നുമില്ല. അതിനാൽ, ഈ പ്രശ്നത്തെ നേരിടാൻ രണ്ടുവിധത്തിലുള്ള ശ്രമങ്ങളാണ് ശാസ്ത്രലോകം നടത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. അതിലൊന്ന്, പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിവുള്ള എൻസൈമുകളെ കണ്ടെത്തുക. രണ്ട്, മൈക്രോബുകളുൾപ്പെടെയുള്ള പ്രകൃതിശക്തികൾക്ക് നശിപ്പിക്കാനാവും വിധമുള്ള ബയോഡിഗ്രേഡബിൾ പ്ലാസ്റ്റിക് ഉൽപാദിപ്പിക്കുക.

പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെ ചരിത്രം

പ്രകൃതിദത്തമല്ലാത്ത, മനുഷ്യ നിർമ്മിതമായ, പുത്തൻ രാസവസ്തുവാണല്ലൊ പ്ലാസ്റ്റിക്. ഭൂമിയിൽ നിന്നും കുഴിച്ചെടുക്കുന്ന പെട്രോളിയം ഉൽപന്നങ്ങളാണ് അതിന്റെ പ്രധാന നിർമ്മാണ സ്രോതസ്സ്. കാർബണും ഹൈഡ്രജനും മാലമാലയായി കോർത്തിണക്കിയ ഹൈഡ്രോകാർബൺ വിഭാഗത്തിലുള്ള നെടുനീളൻ തന്മാത്രകളാണ് അതിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടകം.

ഇഷ്ടംപോലെ വഴക്കിയെടുക്കാവുന്നത് എന്നർഥമുള്ള Plastikos എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തിൽ നിന്നാണ് അതിന് പേര് ലഭിച്ചത്. 1846-ൽ ക്രിസ്ത്യൻ ഷോൺ ബൈൻ എന്ന ജർമ്മൻ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ കണ്ടെത്തിയത് ബോധപൂർവമായിരുന്നില്ല. പകരം, പരീക്ഷണശാലയിൽ അബദ്ധത്തിൽ തൂവിയ നൈട്രിക് ആസിഡും സൽഫ്യൂറിക് ആസിഡും തുണികൊണ്ട് തുടച്ചുനീക്കിയതിന്റെ ഫലമായുണ്ടായ പുതിയ വസ്തുവി നെ അവഗണിച്ചുകളയാതെ പരിശോധിച്ച് കണ്ടെത്തിയതാണത്. അതിനു ശേഷമുള്ള അര നൂറ്റാണ്ടുകാലം John Hyatt, Alexander Parkesine, Eugen Baumann, Shellac, Hans Pechmann എന്നിങ്ങനെ അനേകം ഗവേഷകരുടെ പ്രവർത്തനഫലമായി, പ്ലാസ്റ്റിക് ഉപയോഗിച്ച് ഫോട്ടോ ഫിലിമുകൾ, ഗ്രാമഫോൺ റെക്കോർഡുകൾ, PVC, Polyethylene എന്നിവ ഉണ്ടാക്കാമെന്ന് കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടു.

1907-ൽ Leo Bakeland എന്ന അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ Bakelite നിർമ്മിച്ചു. അതോടെ, Dupont, BASF, ICI, CALICO, DOW Chemicals എന്നിങ്ങനെ അനേകം കമ്പനികൾ പ്ലാസ്റ്റിക് നിർമ്മാണത്തിൽ വൻതോതിൽ മുതൽ മുടക്കാൻ തയ്യാറായി. അങ്ങനെ Neoprene, Poly- styrene, Polypropylene, Polylactic Acid, Polybutylene Succinate, Polyurethene, Polyethylene Terephthalat PET, Polyvinyl Chloride M PVC, Ny- Ion, Teflon, Polyethylene എന്നിങ്ങനെ നമ്മുടെ ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ പരിചിതമായിത്തീർന്ന പ്ലാസ്റ്റിക് ഉൽപന്നങ്ങളുണ്ടായി.

പരമ്പരാഗത വസ്തുക്കളായ തടി, കല്ല്, ലോഹങ്ങൾ എന്നിവക്ക് പകരമായി, പ്ലാസ്റ്റിക് വന്നതോടെ, സാങ്കേതിക സാധ്യതകളേറി. വ്യാവസായിക മുന്നേറ്റമുണ്ടായി. നമ്മുടെ ജീവിതത്തിന്റെ നിലവാരം പെട്ടെന്ന് ഉയർത്താൻ അത് സഹായകവുമായി. കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെയും മൊബൈൽ ഫോണിന്റെയും പുത്തൻ ഡിജിറ്റൽ കാലത്തെ ഇങ്ങെത്തിച്ചതിലും പ്ലാസ്റ്റിക്കിന് വലിയ പങ്കാണുള്ളത്.

പ്ലാസ്റ്റിക് എന്ന ശാപം

ആധുനിക ജീവിതത്തിന്റെ അനുഗ്രഹമായി കരുതപ്പെടുന്ന അതേ പ്ലാസ്റ്റിക്, ഇന്ന് ഒരു വലിയ ശാപമായി നമ്മുടെ മുന്നിൽ ഉയർന്നു വന്നിരിക്കുകയാണ്. കാരണം, ഉരുക്ക്, തടിയുരുപ്പടികൾപോലെ, ഈടുനിൽക്കുന്നവയല്ല പ്ലാസ്റ്റിക്ക് ഉൽപന്നങ്ങൾ. ദിവസങ്ങൾ, മാസങ്ങൾ, ഏറിയാൽ ഏതാനും വർഷങ്ങളുടെ ഉപയോഗത്തിനുശേഷം വലിച്ചെറിയപ്പെടുന്നു അവ. 1960-കൾ മുതൽത്തന്നെ പ്ലാസ്റ്റിക് അവശിഷ്ടങ്ങൾ സമുദ്രമുൾപ്പെടെയുള്ള ജലസ്രോതസുകളിൽ കണ്ടു തുടങ്ങിയിരുന്നു. ഇന്ന് ഓരോ വർഷവും ഏതാണ്ട് 140 ലക്ഷം ടൺ പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യങ്ങൾ കടലിൽ എത്തുന്നുണ്ടെന്നാണ് കണക്ക്.

ഇക്കണക്കിനുപോയാൽ, 2050-ഓടുകൂടി സമുദ്രത്തിൽ മത്സ്യസമ്പത്തിനേക്കാളേറെ പ്ലാസ്റ്റിക്കുണ്ടാവും എന്നാണ് ശാസ്ത്ര ലോകം ഭയപ്പെടുന്നത്. 2015-ൽ ശാന്തസമുദ്രത്തിൽ പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യം ഒരു വൻ ദ്വീപ് പോലെ രൂപപ്പെട്ടു കണ്ടത് നാടകീയ സംഭവമായി. Great Pacific Garbage Patch എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇത് പതിറ്റാണ്ടുകളിലൂടെ ഏഷ്യ, യു എസ് എ, ലാറ്റിനമേരിക്ക, എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യങ്ങൾ ഒഴുകിയടിഞ്ഞു കൂടിയതാണ്. അടിക്കടി വലുതായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഇതിന് 16 ലക്ഷം സ്ക്വയർ കിലോമീറ്ററിലേറെ വിസ്തീർണ്ണമുണ്ടെന്നാണ് കണക്കാക്കുന്നത്. അതായത്, ഇന്ത്യൻ ഭൂഖണ്ഡത്തിന്റെ പകുതിയോളം വലുപ്പം! അറ്റ്ലാന്റിക് സമുദ്രത്തിലും ഇതുപോലെ പ്ലാസ്റ്റിക് കൂട്ടങ്ങൾ ഉണ്ടാവുന്നുണ്ട്.

2019 മുതൽ Ocean Voyage Institute എന്ന സംഘടന ഇവയെ നീക്കം ചെയ്യാൻ ശ്രമം നടത്തുന്നുണ്ടെങ്കിലും ഇനിയും ഗണ്യമായ പ്രയോജനമുണ്ടായിട്ടില്ല. കരയിലും ഇതേ പ്രശ്നം നിലനിൽക്കുന്നുണ്ട്. നമുക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ചെടികളിലും പക്ഷികളിലും മൃഗങ്ങളിലും മറ്റു പലതരം ജീവികളിലും പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെ അംശം വ്യാപിച്ചു കഴിഞ്ഞു. നാം ശുദ്ധീകരിച്ചെന്ന് കണക്കാക്കി ടാപ്പിലൂടെ കുടിക്കുന്ന ജലത്തിലും പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെ അംശം കാണുന്നുണ്ട്. ഇതിനു പുറമേയാണ് പ്ലാസ്റ്റിക് നിർമ്മിക്കുമ്പോഴും കത്തിക്കുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ് എന്ന ഗ്രീൻഹൗസ് വാതകം അന്തരീക്ഷത്തിൽ വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. Center for International Environmental Law (CIEL) യുടെ കണക്കനുസരിച്ച്, പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽനിന്ന് വർഷംതോറും ഏതാണ്ട് 100 കോടി ടണ്ണോളം ഗ്രീൻഹൗസ് വാതകം പുറത്തുവരുന്നുണ്ട്. ഇങ്ങനെ കുമിഞ്ഞുകൂടിയാൽ 2050 ഓടെ അന്തരീക്ഷത്തിൽ, അത് 5600 കോടി ടണ്ണിലെത്തുമെന്നാണ് കണക്ക്.

2015 ഓഗസ്റ്റിലെ Great Pacific Garbage Patch (മോഡൽ) കടപ്പാട്: en.wikipedia.org

വിഷമകരമായ ഇത്തരമൊരു ചുറ്റുപാടിൽ, പ്ലാസ്റ്റിക്ക് മാലിന്യങ്ങളെ, എൻസൈമുകളുടെ സഹായത്തോടെ ഒഴിവാക്കാനാവുമോ എന്നതാണ് ശാസ്ത്രലോകം ഇന്ന് സജീവമായി ചർച്ചചെയ്യുന്ന വിഷയം. എന്തുകൊണ്ട് എൻസൈം? കാരണം, മനുഷ്യനിർമ്മിത യന്ത്രങ്ങൾക്കൊന്നും സാധിക്കാത്ത വിധത്തിൽ, രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ, കാര്യക്ഷമതയോടെയും മാലിന്യമുക്തവുമായി നടത്തിയെടുക്കാൻ എൻസൈമുകൾക്ക് കഴിയും എന്നതുതന്നെ.

ഇന്ത്യയിൽ

ഇന്ത്യയുടെ കാര്യമെടുത്താൽ, സെൻട്രൽ പൊലൂഷൻ കൺട്രോൾ ബോർഡിന്റെ കണക്കനുസരിച്ച് ഇവിടെ പ്രതിദിനം 26000 ടൺ പ്ലാസ്റ്റിക് ഉൽപന്നങ്ങൾ നിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. അതിലേറെയും തിരിച്ചെടുക്കപ്പെടാതെ കരയിലും, ജലത്തിലും, അന്തരീക്ഷത്തിലുമായി അവശേഷിക്കുകയാണ്. ദേശീയതലത്തിൽ, പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യം, വർഷന്തോറും കൂടിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണെന്ന് നാഗ്പൂരിലെ നാഷണൽ എൻവിയോൺ മെന്റൽ എഞ്ചിനീയറിങ് റിസർച്ച് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് മുന്നറിയിപ്പ് നൽകുന്നുണ്ട്. കേരളത്തിലെ ജലസ്രോതസുകളിലും പ്ലാസ്റ്റിക്ക് “വാരി മടുത്തു’ എന്ന വാർത്തയണല്ലോ വന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ നിർമാർജനം ചെയ്യുന്നതിന് എൻസൈമുകളു സാധ്യത IIT Roorkee, National Environmental Engineering Research Institute, Nagpur, University Institute of Engineering Technology, Punjab University, Chandigargh, Dept of Microbiology and Bioinformatics, Bilaspur, Chattisgargh, Central Leather Research Institute, Tamil Nadu എന്നിങ്ങനെ പലയിടങ്ങളിലായി പഠിക്കുന്നുണ്ട്.

എന്താണ് എൻസൈം?

ഈ ലോകത്തുള്ള സർവ ജീവി വർഗങ്ങളുടെയും ജനനത്തിനും ജീവിതത്തിനും പ്രവർത്തനത്തിനും ഒടുവിൽ നശിച്ച് മണ്ണോടുമണ്ണായി ചേരുന്നതിനും സഹായകമാവുന്ന അദ്ഭുത ജൈവരാസത്വരകങ്ങളാണ് എൻസൈമുകൾ. സ്വയം ചൂടാവാതെ, ചൂടാക്കാതെ, പുകയില്ലാതെ, ശബ്ദമില്ലാതെ, മനുഷ്യനിലും മരത്തിലും മൃഗങ്ങളിലും മൈക്രോബുകളിലും നടക്കുന്ന ലക്ഷോപലക്ഷം രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ സാധ്യമാകുന്നത് എൻസൈമുകളുടെ ഇടപെടൽ കൊണ്ടാണ്. എൻസൈമുകളുടെ കഴിവിനെക്കുറിച്ച് പറയാനാണെങ്കിൽ, നാം കഴിക്കുന്ന ഭക്ഷണത്തിലെ കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ്, കൊഴുപ്പ്, പ്രോട്ടീൻ എന്നിവയെ വിഘടിപ്പിച്ച് അതിൽനിന്ന് ഊർജ്ജമുൽപാദിപ്പിക്കുകയും അതിന്റെ സഹായത്തോടെ ശരീര നിർമ്മാണവും കായികവും മാനസികവുമായ പ്രവർത്തനങ്ങളും ഒക്കെ സാധാരണ ഊഷ്മാവിലും, മർദത്തിലും നടക്കുന്നത് ശരീരത്തിലുള്ള എൻസൈമുകളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾകൊണ്ടു മാത്രമാണ്. ഇത്തരം പ്രവർത്തനങ്ങൾ, പരീക്ഷണശാലയിലും ഫാക്ടറികളിലും മറ്റും, എൻസൈമുകളുടെ സഹായമില്ലാതെ നടത്തിയെടുക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്. അഥവാ എന്തെങ്കിലും സാധ്യമാക്കണമെങ്കിൽത്തന്നെ നൂറുകണക്കിന് ഡിഗ്രി സെന്റിഗ്രേഡിൽ ചൂടാക്കേണ്ടി വരും. മറ്റൊരു പ്രധാന കാര്യം, പ്രകൃതിയിൽ സൂക്ഷ്മജീവികൾ നടത്തുന്ന മാലിന്യനിർമാർജനവും അവയിലെ എൻസൈമുകളാണ് നിർവഹിക്കുന്നതെന്നതാണ്.

ഘടനാപരമായി എൻസൈമുകൾ, പ്രോട്ടീൻ എന്ന ജൈവ തന്മാത്രാ വിഭാഗത്തിലെ അംഗങ്ങളാണ്. അമിനോഅമ്ലങ്ങളാണ് അവയുടെ നിർമ്മാണ ഘടകങ്ങൾ. ജീവനുള്ള വസ്തുക്കളിലാണ് അത് കാണപ്പെടുന്നത്. എൻസൈമുകളില്ലെങ്കിൽ ജീവനില്ല. ജീവനില്ലെങ്കിൽ എൻസൈമും ഇല്ല.

എൻസൈമുകളും ബയോടെക്നോളജിയും

ഒരു കാലത്ത്, മനുഷ്യന്റെ ഇടപെടലിനതീതമായ ശക്തികളാൽ നടക്കുന്നതെന്ന് കരുതപ്പെട്ടിരുന്ന ജീവൽപ്രവർത്തനങ്ങൾ മുഴുവൻ എൻസൈമുകൾ നിർവഹിക്കുന്ന രാസ മാറ്റങ്ങളാണെന്നും, ജീവികളിൽനിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്ത എൻസൈമിനെ ഉപയോഗിച്ച് പരീക്ഷണശാലയിൽ ഇത്തരം പ്രവർത്തനങ്ങൾ നമുക്ക് നടത്താൻ കഴിയുമെന്നും കണ്ടുപിടിക്കുന്നത് പത്തൊമ്പതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ പകുതിയോടുകൂടിയാണ്. Berzelius, Wilhelm Kuhne, Luis Pasteur, Eduard Buchner എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ഗവേഷണങ്ങൾ ഇതിന് അടിത്തറയിട്ടു. അതിനുശേഷം, ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ആയിരക്കണക്കിന് ഗവേഷകരുടെ പ്രയത്നഫലമായി ഇന്ന് നമ്മുടെ മെച്ചപ്പെട്ട ജീവിതത്തിനാവശ്യമായ ഭക്ഷണോൽപാദനം, ഭക്ഷണ സംരക്ഷണം, ആരോഗ്യം, പാർപ്പിടം, മാലിന്യനിർമ്മാർജനം എന്നിങ്ങനെയുള്ള സകല മേഖലകളിലും എൻ സൈമുകളെയും അവയുടെ നിർമ്മാണത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ജീനുകളും കോശങ്ങളുമുൾപ്പടെയുള്ള ജൈവവസ്തുക്കളെയും വൻതോതിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ സാധിച്ചിരിക്കുന്നു. വ്യാവസായിക തോതിലുള്ള ഇത്തരം പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ഹംഗേറിയൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ Karoly Ereky 1919 ൽ കൊടുത്തിട്ടുള്ള പേരാണ് ബയോടെക്നോളജി.

പ്ലാസ്റ്റിക്കും ബയോടെക്നോളജിയും

പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യങ്ങളെ നീക്കുവാൻ ബയോടെക്നോളജിയുടെ സാധ്യത, കഴിഞ്ഞ രണ്ടു പതിറ്റാണ്ടിലേറെയായി ശാസ്ത്രലോകം ഗൗരവത്തോടെ ആരാഞ്ഞുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. 2010- Tsushima, Matsushita എന്നീ ജാപ്പാനീസ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ചില മൈക്രോബുകളിൽ പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ വിഘടിപ്പിക്കുന്ന എൻസൈമുകളുണ്ടെന്ന് കണ്ടുപിടിച്ചു. പ്രധാനമായും Esterase, Lipase, Depolymerase, PETase എന്നിങ്ങനെ പേരുകളുള്ള ഈ എൻസൈമുകൾ പ്ലാസ്റ്റിക്കിലെ നീളൻ ഹൈഡ്രോകാർബൺ മാലയെ ചെറിയ കഷണങ്ങളാക്കി മുറിക്കുന്നു. അവയെ പ്രകൃതിയിലുള്ള വിവിധ അണുജീവികൾ ഭക്ഷണമാക്കുകയും CO2, H2O, CH4, N2 എന്നിങ്ങനെ പ്രകൃതിക്ക് ഉപദ്രവമല്ലാത്ത ചെറുവസ്തുക്കളാക്കിത്തീർക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Urbanek എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനും സംഘവും 2020-ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു പേപ്പറിൽ, കരിംപായലുകൾ, ഫംഗസുകൾ, Bacteria എന്നിവയിലുള്ള അനേകതരം എൻസൈമുകളുടെ സമഗ്ര ചിത്രം നൽകിയിട്ടുണ്ട്. Laccases, Cutinase, Carboxylesterase, Depolymerases, Per- oxidases, PETase, Alkaline Hydroxylase, Lignolytic Enzymes, Epoxysacharide enzyme എന്നിവ അതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. തമിഴ്നാട്ടിലെ Central Leather Research Institute ലെ ഗവേഷകർ 2016-8 Cryptococcus വിഭാഗത്തിൽപ്പെട്ട Yeast-ൽ നിന്ന് പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ വിഘടിപ്പിക്കുന്ന Lipase നെ കണ്ടെടുത്തു. Frederica Bertocchini and Clemente Farias March എന്നിവർ ചില കീടങ്ങളുടെ പുഴുക്കളിലും പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ വിഘടിപ്പിക്കുന്ന എൻസൈമുകളെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.

കാര്യക്ഷമമാക്കുവാൻ

വ്യാപകമായെങ്കിലും നമുക്കു ചുറ്റുമുള്ള സൂക്ഷ്മജീവികളിൽ പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന എൻസൈമുകളുണ്ടെന്നും, അവയെ വേർതിരിച്ചെടുത്ത് പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനാകുമെന്നും ബോധ്യമായസ്ഥിതിക്ക് അവയുടെ പ്രയോഗം വ്യാവസായിക തലത്തിൽ ലാഭകരവും പ്രകൃതി സൗഹൃദവുമാക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾക്ക് പ്രാധാന്യമേറിയിട്ടുണ്ട്. ഇതിനായി കമ്പ്യൂട്ടർ ടെക്നോളജിയും നിർമ്മിതബുദ്ധിയും ഉപയോഗിച്ചുള്ള Bioinformatics എന്ന ശാസ്ത്രശാഖയുടെ സഹായത്തോടെ, താഴെപ്പറയുന്ന മാർഗങ്ങൾ ഉരുത്തിരിഞ്ഞു വന്നിരിക്കുന്നു.

എൻസൈമുകളുടെ ഘടനയിൽ നിർണായക ഭാഗമായ Active Site-ൽ മാറ്റം വരുത്തി വേഗതയും സ്ഥിരതയും പ്രവർത്തനശേഷിയും വർധിപ്പിക്കുക.
ക്ലോണിങ്ങിലൂടെയും ജീൻ പരിവർത്തനത്തിലൂടെയും അണുജീവികൾക്കുള്ളിൽ വർധിതശേഷിയും സ്ഥിരതയുമുള്ള എൻസൈമുകളെ ഉൽപാദിപ്പിക്കുക.
എൻസൈമുകളെ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് പ്ലാസ്റ്റിക് മാലിന്യത്തെ, മെക്കാനിക്കലായും, രാസവസ്തുക്കൾ ചേർത്തും മറ്റും പതംവരുത്തുക.
എൻസൈമുകളെ വ്യാവസായികതലത്തിൽ കാര്യക്ഷമമായി നടത്താനുതകുന്ന ബയോറിയാക്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കുക.

എൻസൈം ടെക്നോളജിയുടെ ആക്കം കൂട്ടുന്ന പുതിയ ശാസ്ത്രശാഖയാണ് Bioinformatics. മൈക്രോബുകളെ കൾച്ചർ ചെയ്ത് വളർത്തി എൻസൈമുകളെ വേർതിരിച്ചെടുത്ത് പ്രത്യേകം പ്രത്യേകം പരിശോധിക്കുക പോലെയുള്ള ദീർഘകാല പ്രയത്നങ്ങൾക്ക് പകരം Metagenomic mining, Protein Engineering, Site directed mutagenesis എന്നിങ്ങനെയുള്ള അതിവേഗ സാങ്കേതിക പ്രയോഗങ്ങൾ ഇതിലുൾപ്പെടുന്നു.

ഇതുകൂടാതെ, എൻസൈമുകളുടെ ഘടനയിൽ Sulphur, Carbohydrates എന്നിവ കൂട്ടിച്ചേർത്ത് കരുത്തും കാര്യക്ഷമതയും സ്ഥിരതയും ഉറപ്പാക്കുവാനും ശ്രമങ്ങൾ നടക്കുന്നുണ്ട്. ഇത്തരം മാർഗങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ, ജർമ്മനിയിലെ Greifswald യൂണിവേഴ്സിറ്റിയും Coverto എന്ന കമ്പനിയും ചേർന്ന് ഏതാണ്ട് 20 ലക്ഷം വ്യത്യസ്ത എൻസൈമുകളെ പരിശോധിച്ചശേഷം Polyurethene നെ വ്യാവസായിക തലത്തിൽ നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന 3 എൻസൈമുകൾ കണ്ടെടുത്തു. Ireland ലെ Dublin University യിൽ മൂന്നു എൻസൈമുകൾ ഒരുമിച്ചുള്ള സങ്കരത്തിന്റെ പ്രയോഗത്തിലൂടെ Polyvinyl Alcohol നെ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായി നീക്കാനാവുമെന്ന് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. Manchester Institute of Biotechnology യിലെ പ്രവർത്തകർ 70 ഡിഗ്രി സെന്റിഗ്രേഡിൽ സ്ഥിരതയുള്ള Hot PETase എന്ന എൻസൈം നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നു. സാധാരണ കമ്പോസ്റ്റിൽനിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്ത Leaf Branch Composte Cutinase (LCC) എന്ന എൻസൈമിന്റെ ശേഷി Site Directed Mutation-ലൂടെ, പതിനായിരം മടങ്ങ് വർധിപ്പിക്കുവാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.

ബയോ റിയാക്ടറുകൾ

കെമിക്കൽ പ്ലാന്റുകൾ, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ കമ്പനികൾ, ആണവോർജ സ്ഥാപനങ്ങൾ എന്നിവയിലൊക്കെയെന്ന പോലെ, എൻസൈം ടെക്നോളജിയിലും റിയാക്ടറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. അതിനുവേണ്ടിയുള്ള പ്രത്യേക സജ്ജീകരണത്തെ ബയോ റിയാക്ടറുകൾ എന്നു വിളിക്കുന്നു. എൻസൈമുകൾ സാധാരണ ഊഷ്മാവിലും, മർദത്തിലും പ്രവർത്തിക്കുമെന്നതിനാൽ, മറ്റു റിയാക്ടറുകളെ അപേക്ഷിച്ച്, ബയോറിയാക്ടറുകൾ കുറഞ്ഞ ചെലവിൽ നിർമ്മിച്ച് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുവാൻ കഴിയും. അതിന് വലിയ കെട്ടിടങ്ങളോ ആകാശത്തുയർന്നു നിൽക്കുന്ന പുകക്കുഴലുകളോ സംസ്ഥാപനങ്ങളോ വേണ്ടിവരാറില്ല. നമ്മുടെ വീട്ടമ്മമാർ തിളപ്പിച്ചാറിച്ച പാലിൽ ഇത്തിരി തൈര് കലർത്തി ഇളക്കിവെച്ച് ഒറ്റ ദിവസംകൊണ്ട് കട്ടിത്തൈരാക്കി മാറ്റുന്നത് ബയോറിയാക്ടറിന്റെ സരളമായ ഉദാഹരണമായി ചൂണ്ടിക്കാട്ടാം. സ്ഥിരമായ താപനിലയും, pH ഉം നിലനിർത്തുന്ന ബഫർലായനിയാണ് ബയോറിയാക്ടറുകളിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട ഘടകം. ഒരിക്കൽ ഉപയോഗിച്ച എൻസൈമുകളെ, അവയുടെ ശക്തി ക്ഷയിച്ചു പോകാതെ വീണ്ടും പലയാവർത്തി ഉപയുക്തമാക്കുന്നതെങ്ങനെ എന്നത് പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു പ്രശ്നമാണ്. അതിനുവേണ്ടി യോജ്യമായ ഖരപ്രതലങ്ങളിൽ എൻസൈമുകളെ ഉറപ്പിച്ചു നിർത്തുകയാണ് ഏറ്റവും നല്ല മാർഗം. Immobilized Enzyme Technology എന്ന ഈ ഗവേഷണശാഖ വ്യാവസായിക തലത്തിൽ അതിവേഗം വികസിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.

ബയോഡിഗ്രേഡബിൾ പ്ലാസ്റ്റിക്

നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, മാലിന്യപ്രശ്നത്തെ നേരിടാൻ, എൻസൈം ടെക്നോളജിക്ക് പുറമേ, പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെ നിർമ്മാണത്തിൽത്തന്നെ മാറ്റം വരുത്തുവാനുള്ള ശ്രമവും നടക്കുന്നുണ്ട്. ജൈവമാലിന്യങ്ങളെപ്പോലെ പ്രകൃതിയിലെ സൂക്ഷ്മജീവികൾക്ക് നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന വിധത്തിലുള്ള ബയോഡിഗ്രേഡബിൾ പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ ഉൽപാദിപ്പിക്കുകയെന്ന മാർഗമാണത്. പെട്രോളിയം ഉൽപന്നങ്ങൾക്ക് പകരം, ചോളം, കരിമ്പ്, ഗോതമ്പ്, കിഴങ്ങുവർഗങ്ങൾ, ഉപയോഗമില്ലാത്ത തടികൾ എന്നിവയിൽ നിന്നുൽപാദിപ്പിക്കുന്ന കാർബോഹൈഡ്രേറ്റുകളെയും ലാറ്റിക് ആസിഡിനേയും അസംസ്കൃത വസ്തുവാക്കിയാണ്, ബയോഡിഗ്രേഡബിൾ പ്ലാസ്റ്റിക് ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്നത്. ഏതാണ്ട് നൂറു വർഷം മുമ്പു തന്നെ Martinus Beijerinck, Maurice Lemoigne എന്നിവർ ഈ സാധ്യത ചൂണ്ടിക്കാട്ടിയിരുന്നു. തുടർന്നുണ്ടായ പഠനങ്ങളുടെ പിൻബലത്തിൽ പല കമ്പനികളും ഇവയുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ ഏർപ്പെടുകയും ചെയ്തിരുന്നു. Polyglycolide -PGA, Poly hydroxyalka- noates – PHA, Polylactide -PLA, Poly- caprolactone – PCL,Poly Butylene Succinate – PBS,Poly Butylene Adipate – co- Terephthalate – PBAT എന്നിവ ഈ രീതിയിൽ നിർമ്മിക്കപ്പെടുന്ന ബയോ പ്ലാസ്റ്റിക്കാണ്. എന്നാൽ, നിലവിലെ പ്ലാസ്റ്റിക്കിനെ അപേക്ഷിച്ച്, ഇവയ്ക്ക് വ്യാവസായിക മൂല്യം, കുറവാണെന്നതും, നിർമ്മിക്കാനുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ, താരതമ്യേന ചെലവേറിയതാണെന്നതും വലിയ പ്രശ്നമായി തുടരുന്നു.

നാം ചെയ്യേണ്ടത്

പ്ലാസ്റ്റിക്മാലിന്യമെന്ന ദുർഭൂതത്തെ നേരിടുവാൻ എൻസൈം ടെക്നോളജിയുടെയും ബയോ ഡിഗ്രേഡബിൾ പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെയും സാധ്യത തെളിഞ്ഞുവെങ്കിലും, വ്യാവസായിക തലത്തിൽ അത് പ്രയോജനപ്പെടുത്തുവാൻ ഇനിയും പഠനങ്ങളാവശ്യമാണ്. അത്തരമൊരു ചുറ്റുപാടിൽ ഈ പഠനങ്ങളോടൊപ്പം, Reduce, Reuse, Recycle എന്ന ഒരു പ്രായോഗിക തന്ത്രമാണ് ലോകാരോഗ്യ സംഘടന ഇപ്പോൾ മുന്നോട്ടുവെക്കുന്നത്. അതായത്, തീരെ ഒഴിവാക്കാനാവാത്ത ചുറ്റുപാടുകളിൽ മാത്രം പ്ലാസ്റ്റിക്ക് ഉൽപന്നങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുക. വലിച്ചെറിഞ്ഞു കളയാതെ, അവയെ വീണ്ടും വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കുക. നിത്യ ജീവിതത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്ലാസ്റ്റിക് സഞ്ചികൾ, കുപ്പികൾ ബോട്ടിലുകൾ, പാക്കേജുകൾ, വസ്ത്രങ്ങൾ എന്നിവയൊക്കെ ഒഴിവാക്കിക്കൊണ്ട് സാധാരണക്കാരായ നമുക്കും ശാസ്ത്രജ്ഞരോടൊപ്പം, ഈ യുദ്ധത്തിൽ പങ്കാളികളാകാൻ കഴിയും, കഴിയണം.