ഡോ. സംഗീത ചേനംപുല്ലി
അസിസ്റ്റന്റ് പ്രൊഫസർ, കെമിസ്ട്രി വിഭാഗം, എസ്.എൻ.ജി.സി. പട്ടാമ്പി
SCIENCE NEWS
ജൈവ പ്ലാസ്റ്റിക്കിന് ഇനി പുനർജന്മം
ലോക വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ജൈവപ്ലാസ്റ്റിക്കുകളിലൊന്നാണ് പോളി ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് എന്ന PLA. PLA യെ നേരിട്ട് 3D പ്രിന്റിംഗ് റെസിൻ ആക്കാനുള്ള പുതിയ ചെലവ് കുറഞ്ഞതും പരിസ്ഥിതി സൌഹൃദവുമായ മാർഗ്ഗം കണ്ടെത്തിയിരിക്കുകയാണ് വാഷിംഗ്ടൺ സ്റ്റേറ്റ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഗവേഷക സംഘം.
ഡോ.സംഗീത ചേനംപുല്ലി എഴുതുന്നു
ലോകത്ത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ജൈവപ്ലാസ്റ്റിക്കുകളിൽ രണ്ടാം സ്ഥാനമാണ് പോളി ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് എന്ന PLA ക്ക്. ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് എന്ന് കേട്ടപ്പോൾ പെട്ടെന്ന് പാൽ ഓർമ്മ വന്നിട്ടുണ്ടാവും അല്ലേ? ശരിയാണ് പാലിലും അടങ്ങിയിട്ടുള്ള ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് തന്നെയാണ് വമ്പൻ PLA തന്മാത്രയുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകം. എന്നുവെച്ച് പാലിൽ നിന്നല്ല PLA ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്.
പുളിപ്പിച്ച അന്നജമാണ് PLAയുടെ മോണോമർ അഥവാ അടിസ്ഥാന തന്മാത്രയായ ലാക്റ്റിക് ആസിഡിന്റെ ഉറവിടം, ചോളം, കരിമ്പ്, ഷുഗർ ബീറ്റ് എന്നിവയൊക്കെ അന്നജത്തിന്റെ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പോളി(ലാക്റ്റിക് ആസിഡ്) എന്നാണ് പേരെങ്കിലും ഇത് ഒരു പോളിഎസ്റ്റർ ആണ്.
പോളി ലാക്റ്റിക് ആസിഡ്
പാലിലും അടങ്ങിയിട്ടുള്ള ലാക്റ്റിക് ആസിഡാണ് Polylactic acid തന്മാത്രയുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകം. ഇത് ഒരു പോളിഎസ്റ്റർ ആണ്.
പൂർണ്ണമായും സ്വാഭാവിക ജൈവ വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിക്കുന്നതിനാൽ പെട്രോളിയം ആധാരമായ മറ്റ് പൊളിമറുകളേക്കാൾ പ്രകൃതിക്കിണങ്ങിയതാണ് PLA. അത്ര കുഴപ്പക്കാരല്ലാത്ത ഈഥൈൽ അസറ്റേറ്റ് പോലുള്ള ലായകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം എന്നതും, താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ നാര്, ഫിലിം തുടങ്ങി പല രൂപത്തിൽ മാറ്റിയെടുക്കാം എന്നതും PLAയെ ആകർഷകമാക്കുന്നു. താരതമ്യേന ഉയർന്ന ബലവും, കുറഞ്ഞ താപവികാസവും, താഴ്ന്ന ദ്രവനിലയുമൊക്കെ PLA യുടെ ഗുണങ്ങളാണ്.
ഇതുകൊണ്ടുതന്നെ 3D പ്രിന്റിംഗിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. PLA നമ്മുടെ ശരീരത്തിനുള്ളിൽ വെച്ച് ജൈവവിഘടനം നടക്കുമ്പോൾ ലാക്റ്റിക് ആസിഡായാണ് മാറുക. ഇത് ശരീരത്തിന് ഒട്ടും ഹാനികരമല്ല. അതുകൊണ്ടു തന്നെ പൊട്ടിയ എല്ലിനും മറ്റും സംരക്ഷണം നല്കാൻ ശരീരത്തിനുള്ളിൽ വെക്കാവുന്ന ഇംപ്ലാന്റുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആറ് മാസം മുതൽ രണ്ട് വർഷം വരെ സമയമെടുത്ത് സാവകാശമാണ് PLA വിഘടിക്കുക. ഈ സമയം കൊണ്ട് പൊട്ടിയ അസ്ഥി പൂർവ്വ രൂപം പ്രാപിക്കും.
കൂടുതൽ വഴക്കമുള്ള മറ്റ് പോളിമറുകൾക്ക് ഒപ്പം ചേർത്ത് ശരീരത്തിൽ ലയിക്കുന്ന മുറിവ് തുന്നാനുള്ള നൂലുകളായും ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ വളരെ പതുക്കെയേ വിഘടിക്കൂ എങ്കിലും ഉയർന്ന താപനിലയിൽ വേഗത്തിൽ വിഘടിച്ച് ലളിതവും സുരക്ഷിതവുമായ ഘടകങ്ങളായി മാറും. കത്തിച്ചാലും ഹാനികരമായ വാതകങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കില്ല. അതുകൊണ്ടു തന്നെ ഒറ്റത്തവണ ഉപയോഗത്തിനുള്ള ഗ്ലാസുകൾ, പ്ലേറ്റുകൾ,സ്പൂണുകൾ, ഏപ്രണുകൾ, ഓപ്പറേഷൻ തീയേറ്റർ വസ്ത്രങ്ങൾ എന്നിവയൊക്കെ ഉണ്ടാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. പല മാർഗ്ഗങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ബലവും, താപ പ്രതിരോധ ശേഷിയും കൂട്ടിയ ശേഷം വാഹന ഭാഗങ്ങൾ, പാത്രങ്ങൾ, ഭക്ഷ്യവസ്തുക്കളുടെ പാക്കേജിംഗ് എന്നിവയ്ക്കും ഉപയോഗിക്കും.
ജൈവപോളിമർ എന്ന നിലയ്ക്ക് PLAയുടെ പ്രധാന പരിമിതി അന്തരീക്ഷ താപനിലയിൽ അതിന്റെ വിഘടനം പൂർണ്ണമാകാൻ നൂറ്റാണ്ടുകളോ സഹസ്രാബ്ദങ്ങളോ എടുക്കും എന്നതാണ്. അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ കമ്പോസ്റ്റിംഗ് നടത്തുകയോ കത്തിച്ച് കളയുകയോ വേണം. ഇത് വേഗത്തിലാക്കാൻ കഴിഞ്ഞാൽ പരിസ്ഥിതിയെ സംബന്ധിച്ച് ഗുണകരമായിരിക്കും.
നിലവിൽ 7 എന്ന അക്കം കൊണ്ട് സൂചിപ്പിക്കുന്ന പലവക പോളിമറുകളുടെ കൂട്ടത്തിലാണ് സ്ഥാനം എന്നത് കൊണ്ട് റീസൈക്ലിംഗ് അത്ര കാര്യക്ഷമമായി നടക്കാറില്ല. ഇക്കാര്യങ്ങൾ പരിഗണിച്ചുകൊണ്ട് PLA യെ നേരിട്ട് 3D പ്രിന്റിംഗ് റെസിൻ ആക്കാനുള്ള ചെലവ് കുറഞ്ഞതും പരിസ്ഥിതി സൌഹൃദവുമായ മാർഗ്ഗം കണ്ടെത്തിയിരിക്കുകയാണ് വാഷിംഗ്ടൺ സ്റ്റേറ്റ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഗവേഷക സംഘം.
ഉപയോഗിച്ച PLA വസ്തുക്കൾ അത്ര ഉയർന്നതല്ലാത്ത താപനിലയിൽ അമിനോ എഥനോളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിപ്പിക്കുമ്പോൾ അവ മോണോമർ തന്മാത്രകളായി വിഘടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. രണ്ട് ദിവസം കൊണ്ട് ഈ പ്രക്രിയ പൂർത്തിയാവും. മോണോമറിനെ പിന്നീട് പുനസംയോജിപ്പിച്ച് റെസിൻ രൂപത്തിലാക്കി മാറ്റുന്നു. ഈ റെസിനെ രാസവസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച് ക്യുവറിംഗ് വഴി ബലപ്പെടുത്താനാകും (ഒന്നിലധികം പോളിമർ ചങ്ങലകൾക്കിടക്ക് രാസബന്ധനങ്ങൾ കൊണ്ട് ഇടക്കെട്ടുകൾ ഇട്ട് ബലപ്പെടുത്തുന്ന പ്രക്രിയയാണ് curing). 3D പ്രിന്റിംഗിന് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ മറ്റ് പോളിമറുകൾക്ക് സമാനമോ, അതിൽക്കൂടുതലോ ആയ ബലവും, താപശേഷിയും നല്കാൻ ഇവയ്ക്ക് കഴിഞ്ഞു.
ജൈവപോളിമർ ആയ PLAയുടെ ഉപയോഗ സാധ്യത കൂട്ടുകയും, കൂടുതൽ പരിസ്ഥിതി സൌഹൃദമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നുണ്ട് ഈ കണ്ടെത്തൽ. ലാബോറട്ടറിക്ക് പുറത്ത് പ്രായോഗിക തലത്തിൽ ഈ പ്രക്രിയ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാം. കുപ്പികൾ ഉണ്ടാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന PET ൽ ഇതേവിദ്യ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുമോ എന്നതാണ് ഗവേഷകരുടെ അടുത്ത ശ്രമം.
അധിക വായനയ്ക്ക്
A chemical approach for the future of PLA upcycling: from plastic wastes to new 3D printing materials, DOI https://doi.org/10.1039/D2GC01745H
