પ્રદૂષક પ્લા‌સ્‍ટિકમાંથી પોષક પ્રોટીન પાવડરઃ વા‌લિયાને વાલ્મીકિ બનાવતી બાયોટેક્નોલો‌જિ

- એકનજરઆતરફ - હર્ષલપુષ્કર્ણા

- મોટે ભાગે લેન્‍ડ ‌ફિ‌લિંગ યાને જમીનનો ખાડો પૂરવા માટે વાપરવામાં આવતો પ્લા‌સ્‍ટિકનો કૂડોકચરો હવે આપણા પેટનો ખાડો પૂરશે?‌

- ક્યાં અખાદ્ય પ્‍લા‌સ્‍ટિક અને ક્યાં ખાદ્ય પ્રોટીન પાવડર! બેય વચ્‍ચે કોઈ સીધું કનેક્શન દેખાય છે? બેશક, એવું કનેક્શન  સંભવ નથી. આથી જ ‌વિજ્ઞાનીઓએ ‘હસ્‍તમેળાપ’ માટેબેક્ટી‌રિઆને વચે‌ટિયા તરીકે પસંદ કર્યા છે.

‌બાયોટેક્નોલો‌જિનું સાયન્‍સ એવી જાદુઈ છડી છે જેના વડે ‌વિજ્ઞાન જગતમાં આજ ‌દિન સુધી અનેક ચમત્‍કારો કરાયાં છે. ધાન્‍યો તેમજ ફળ-શાકની વધુ ઊપજ આપતાં હાઇબ્રિડ વેરાઇટીનાં છોડ-વેલાં રચવાં, દુઃસાધ્ય રોગના દરદીને સ્‍ટેમ સેલ્‍સ થેરાપી વડે દુરસ્‍ત કરવો, ‌જિને‌ટિક બ્‍લૂ‌પ્રિન્‍ટના ક્લો‌નિંગ વડે કોઈ સજીવની ‘ફોટોકોપી’ નકલ કાઢવી, કો‌વિડ-19ના કારક સાર્સ ‌વિષાણુને નાથતી કો‌વિ‌શિલ્‍ડ જેવી રસી બનાવવી વગેરે બાયોટેક્નોલો‌જિના અનેક પૈકી અમુક ફરજંદ છે. આ ‌વિજ્ઞાનની વધુ એક ક્રાં‌તિકારી દેણ અહીં તાજા કલમ તરીકે નોંધીએ.

માઇક્રો બાયોલો‌જિના અર્થાત્ સૂક્ષ્‍મજીવ ‌વિજ્ઞાનના સંશોધકો પ્‍લા‌સ્‍ટિકમાંથી પ્રોટીન પાવડર બનાવવાની બાયોટેક્નોલો‌જિ હસ્‍તગત કરવામાં સફળ થયા છે. ક્યાં અખાદ્ય પ્‍લા‌સ્‍ટિક અને ક્યાં ખાદ્ય પ્રોટીન પાવડર! બેય વચ્‍ચે કોઈ સીધું કનેક્શન દેખાય છે? બેશક, એવું કનેક્શન સંભવ નથી. આથી જ સૂક્ષ્‍મજીવ ‌વિજ્ઞાનીઓએ  ‘હસ્‍તમેળાપ’ માટે બેક્ટી‌રિઆને વચે‌ટિયા તરીકે પસંદ કર્યા છે. આ બેક્ટી‌રિઆનો (તેમજ બાયોટેક્નોલો‌જિનો) જ કમાલ કે પર્યાવરણની ખાનાખરાબી સર્જવામાં વા‌લિયા જેવા પાપી સ્‍વભાવના પ્‍લા‌સ્‍ટિકનું ‘હૃદય પ‌રિવર્તન’ થયા પછી તે વાલ્‍મી‌કિ જેવું ‌નિષ્‍પાપ સ્‍વરૂપ પામે છે. સ્‍વરૂપાંતરની પ્ર‌ક્રિયા રસપ્રદ છે, પણ તેના રસપાન પહેલાં બેક્ટી‌રિઆ ‌વિષયક બેકગ્રાઉન્‍ડ જાણી લેવું આવશ્‍યક છે.

■■■

ક્રાં‌તિકારી વૈજ્ઞા‌નિક શોધની સુવાવડ હંમેશાં રિસર્ચ લેબોરેટરી નામના પ્રસૂ‌તિગૃહમાં જ થાય એવું જરૂરી નથી. લેબોરેટરીની બહાર કોઈ ખૂણે જમા થયેલો કચરાનો જુગુપ્‍સાપ્રેરક દુર્ગંધ મારતો ઢગલો કોઈ નવતર શોધ માટેનું ઘો‌ડિયું બાંધી આપે એવુંય બને. આ પ્રકારનો લાખો તો ન‌હિ, પણ કરોડો મેં એક કહી શકાય તેવો યોગાનુયોગ ૨૦૧૬માં સર્જાયો હતો. સ્‍થળ જાપાનની ક્યોતો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલો‌જિનું ‌વિશાળ સંકુલ હતું, જેના એક તરછોડાયેલા ખૂણે કચરાનો ખડકલો પડ્યો રહેતો હતો. કોઈ તેની તરફ જોવાની (સ્‍વાભા‌વિક રીતે) દરકાર ન કરે, પણ એક ‌દિવસ અનોખો અપવાદ સર્જાયો.

ક્યોતો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલો‌જિમાં જીવ‌વિજ્ઞાન ભણાવતા ડો. કોહેઇ ઓડા નામના માઇક્રો બાયોલો‌‌જિસ્‍ટ અર્થાત્ સૂક્ષ્મજીવ ‌વિજ્ઞાનીએ જોયું કે પ્‍લા‌સ્‍ટિકની ખાલી બોટલ્‍સ તેમના મૂળ સ્‍વરૂપે અકબંધ નહોતી. ઊધઈએ ખોતરી ખાધેલાં કાષ્ઠ ફ‌ર્નિચરની માફક તે ઠેકઠેકાણેથી ખવાઈ ગઈ હતી. 

આવું તો વળી શી રીતે બને? ટેક્નોલો‌જિના ચાકડે ‌વિજ્ઞાનીઓએ ઘડેલો સૌથી હઠીલો પદાર્થ કોઈ હોય તો પ્‍લા‌સ્‍ટિક કે જે biodegradable/ બાયો‌ડિગ્રેડેબલ નથી. સરળ શબ્‍દોમાં કહો તો પૃથ્‍વીનો કોઈ સજીવ પ્‍લા‌સ્‍ટિકનું ‌વિઘટન કરી શકતો નથી અને કુદરતી સંજોગોમાં પ્‍લા‌સ્‍ટિકનું ‌વિસર્જન થતું નથી. સમજૂતીને હજી વધારે સરળ બનાવીને રજૂ કરવી હોય તો કહી શકાય કે કુદરતમાં જે તે પદાર્થનો નાશ બે રીતે થતો હોય છે : (૧) ભસ્‍મીભવન વડે કે જેમાં લોખંડ જેવી ધાતુ કાટમાં ફેરવાઈ લાંબે ગાળે નાશ પામે છે. (૨) ‌બિનધાતુ પદાર્થને બેક્ટીરિઆ આસ્‍તે આસ્‍તે ભરખી તેનું ‌વિસર્જન કરી દે છે. પેટ્રો‌લિયમમાંથી બનેલા પ્લાસ્ટિકનું પોલિમર માળખું કાટપાત્ર નથી. તદુપરાંત માળખું એટલું બધું ચુસ્‍ત રીતે રચાયેલું હોય કે બેક્ટીરિઆ તેને તોડી શકતા નથી. આ જ કારણ છે કે કચરામાં નાખી દેવાયેલું પ્‍લા‌સ્‍ટિક સદીઓ સુધી તેના મૂળ સ્‍વરૂપે વન-પીસ જળવાયેલું રહે છે. ઉચ્‍ચ ગુણવત્તાના અમુક પ્‍લા‌સ્‍ટિક તો સહસ્રા‌બ્દિનું આયુષ્‍ય ભોગવે છે.

બીજી તરફ, ડો. કોહેઇ ઓડાએ ક્યોતો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલો‌જિના કૂડાદાનમાં સગી આંખે જોયેલું દૃશ્‍ય ઉપરોક્ત હકીકતથી સાવ ‌વિપ‌રિત હતું. કચરામાં તેમને પ્‍લા‌સ્‍ટિકની જે બોટલ્‍સ દેખાઈ તે જરાતરા ખવાયેલી હતી. આથી જ આવું અજુગતું દૃશ્‍ય જોઈને ડો. ઓડાનો માઇક્રો બાયોલો‌‌જિસ્‍ટ આત્‍મા ઉત્‍કંઠાનો માર્યો ઊછળકૂદ મચાવવા લાગ્યો હતો. ‌જિજ્ઞાસા સામે જુગુપ્‍સાની લાગણીનો પરાજય થયો અને ડોક્ટર સાહેબ કૂડાદાનમાં કૂદી પડ્યા. ભેદી રીતે કતરાયેલી પ્‍લા‌સ્‍ટિકની બોટલ્‍સ તેમણે પોતાના હાથમાં ઉપાડી ત્‍યારે કદાચ તેઓ જાણતા નહોતા કે કૂડાદાનમાં તેમણે એક ક્રાં‌તિકારી વૈજ્ઞા‌નિક શોધની અનાયાસે જ ‘‌ડિ‌લિવરી’ કરાવી હતી.

■■■

ટે‌ક્નિકલ પ‌રિભાષામાં જેને  Polyethylene Terephthalate (ટૂંકમાં PET) કહેવાય તે પ્‍લ‌ાસ્‍ટિકની ખાલી અને જરા ખવાયેલી બોટલને ડો. ઓડા તેમની લેબોરેટરીમાં લાવ્યા. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્‍કોપ નીચે તેનું અવલોકન કર્યું ત્‍યારે આશ્ચર્યનો જબ્‍બર આંચકો મળ્યો. બોટલની સપાટી પર અગ‌ણિત બેક્ટી‌રિઆ ખદબદતા દેખાયા. પ્‍લા‌સ્‍ટિક બોટલને શું તેમણે જ ખોતરી કાઢી હતી? બનવાજોગ તો નહોતું. છતાં સંશયનો ખુલાસો મેળવવા માટે ડો. ઓડાએ બેક્ટી‌રિઆને અલગ પાત્રમાં તારવ્યા, PET પ્‍લા‌સ્‍ટિક બોટલનો નાનકડો ટુકડો કાપ્‍યો અને બેક્ટી‌રિઆના પાત્રમાં મૂક્યો. સરપ્રાઇઝ! સરપ્રાઇઝ! આસ્‍તે આસ્‍તે ક્ષીણ થતો ટુકડો ૪૨મા ‌દિવસે અદૃશ્‍ય બન્‍યો. બેક્ટી‌રિઆની ખાઉધરી સેનાએ તેનું ભક્ષણ કરી નાખ્‍યું.

ઉપર નોંધી ગયા તેમ પ્‍લા‌સ્‍ટિકનું પ‌ોલિમર માળખું ખીચોખીચ અને અત્‍યંત મજબૂત હોવાથી બેક્ટી‌રિઆ માટે તેને તોડવું અસંભવ છે. તો પછી ડો. કોહેઇ ઓડાએ લેબોરેટરીમાં હાથ ધરેલા પ્રયોગમાં ૪૨મા ‌દિવસે પ્‍લા‌સ્‍ટિક બોટલનો ટુકડો નામશેષ શી રીતે બન્‍યો? આ રહ્યો જવાબ—

ડો. ઓડાએ શોધી કાઢ્યું તેમ પ્‍લા‌સ્‍ટિક ભક્ષક Ideonella sakaiensis પ્રકારના બેક્ટી‌રિઆ ખાસ જાતના એન્‍ઝાઇમ્‍સ (‌કિણ્વો) પેદા કરી શકતા હતા. ‌કિણ્વોનું યાદ ન રાખો તોય ચાલી જાય એવું લાંબું નામ :  Polyethylene Terephthalate Hydrolase. આ ‌કિણ્વો પ્‍લા‌સ્‍ટિકના પો‌લિમર માળખાને તોડી નાખતા હતા. માળખું તૂટ્યા પછી રિલીઝ થતા કાર્બનના રેણુ બેક્ટી‌રિઆ માટે ખોરાક હતો, જેને આરોગ્‍યા પછી પ્‍લા‌સ્‍ટિકનું તેના મૂળ સ્‍વરૂપે અ‌સ્‍તિત્‍વ જળવાતું ન હતું.

આ ઘટનાને ડો. કોહેઇ ઓડાએ તેમના સંશોધનાત્‍મક રિસર્ચ પેપરમાં વર્ણવીને ‌વિજ્ઞાન જગતમાં હેરતનો અને પર્યાવરણ સંરક્ષકોમાં આનંદનો હળવો ભૂકંપ સર્જી દીધો. કારખાનામાં જન્‍મ લીધા પછી સદીઓ યા સહસ્રા‌બ્‍દિઓ સુધી દેહત્‍યાગ કરવાનું નામ ન લેતા જક્કી પ્‍લા‌સ્‍ટિકના પ્રદૂષણની સમસ્‍યાનો કદાચ વન્‍સ ફોર ઓલ ઉપાય મળી ગયો હતો.

દુર્ભાગ્‍યે તે ઉપાયના માથે કં‌ડિશન્‍સ અપ્‍લાયની ફૂદડી મોડેથી ધ્‍યાનમાં આવી. પહેલી કં‌ડિશન એ કે ઠંડાં પીણાં માટે વપરાય તે PET પ્રકારના પ્‍લા‌સ્‍ટિક ‌સિવાયના કોઈ પ્‍લા‌સ્‍ટિકને Ideonella sakaiensis બેક્ટી‌રિઆ પોતાનો ખોરાક બનાવી શકતા નહોતા. બીજું, હવામાનમાં ‌મિ‌નિમમ ૩૦ અંશ સે‌લ્‍શિઅસનું તાપમાન જળવાય તો અને ત્‍યારે જ બેક્ટી‌રિઆના શરીરમાં પ્‍લા‌સ્‍ટિક પો‌લિમરને તોડવા માટેનાં પેલાં એન્‍ઝાઇમ્‍સ (‌કિણ્વો) પેદા થઈ શકતાં હતાં. અન્‍યથા ન‌હિ. બારેય માસ તાપમાનનો પારો જ્યાં ૩૦ ‌ડિગ્રી સે‌લ્‍શિઅસથી ઊંચો રહેતો હોય એવાં સ્‍થળો જગતમાં જૂજ છે. આથી Ideonella sakaiensis બેક્ટી‌રિઆને આખા ‌વિશ્વમાં પ્‍લા‌સ્‍ટિક સફાઈ અ‌ભિયાનમાં લગાડી દેવાનું કારગત ન બને.

■■■

ઉપરોક્ત બન્‍ને સમસ્‍યાનું બાયોટેક્નોલો‌જિ વડે સમાધાન લાવવા માટે સૂક્ષ્‍મજીવ ‌વિજ્ઞાનીઓ મચી પડ્યા. જગતભરમાં જે કંઈ રિસર્ચ અ‌ભિયાનો ચાલ્યાં તેમાં અમે‌રિકાની ‌ડિફેન્‍સ એડવાન્‍સ રિસર્ચ પ્રોજેક્ટ એજન્‍સી (ટૂંકમાં DARPA) દ્વારા હાથ ધરાયેલો પ્રોજેક્ટ ઉલ્‍લેખનીય હતો. અમે‌રિકી લશ્‍કર માટે અવનવાં શસ્‍ત્રો, યુ‌નિફોર્મ, ઉપકરણો, વાહનો વગેરેની ‌ડિઝાઇન બનાવવા માટે DARPA પાસે તુક્કેબાજ ‌વિજ્ઞાનીઓની ખાસ ટીમ હોય છે. વર્ષ ૨૦૧૬માં ક્યોતો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલો‌જિના કૂડાદાનમાં ખાંખાંખોળા કરીને ડો. કોહેઇ ઓડાએ પ્‍લા‌સ્‍ટિક ભક્ષક બેક્ટી‌રિઆ શોધી કાઢ્યા ત્‍યારે DARPA માં બેઠેલા ભેજાબાજોને ‌વિચાર આવ્યો કે, આવા બેક્ટી‌રિઆને સૈન્‍ય માટે ઉપયોગમાં લેવાય તો કેવું?

‌વિ‌વિધ દેશોમાં ‌સ્‍થિત અમે‌રિકન સૈન્‍યની છાવણીમાં પાણીની ખાલી બોટલથી માંડીને ખોરાકના ખાલી ડબ્‍બા રૂપે પુષ્‍કળ પ્‍લા‌સ્‍ટિક જમા થતું હતું. આવા કચરાને ઘણું કરીને તો જમીનમાં ખાડો કરીને દાટી દેવાતું, પણ એ પદ્ધ‌તિ પર્યાવરણ માટે હા‌નિકારક હતી. ડો. કોહેઇ ઓડાએ શોધેલા Ideonella sakaiensis બેક્ટી‌રિઆની આસુરી સેનાને જો લશ્‍કરી છાવણીઓના કૂડાદાનમાં ‘પો‌સ્‍ટિંગ’ આપી દીધું હોય તો પ્‍લા‌સ્‍ટિક વેસ્‍ટમાંથી છુટકારો મળે.

પરંતુ આમાં પેલી કં‌ડિશન્સ અપ્‍લાયવાળી ફૂદડી નડતી હતી. પ્‍લા‌સ્‍ટિક આરોગતા બેક્ટી‌રિઆ માત્ર PET બોટલ્‍સને ન્‍યાય આપી શકતા હતા. અન્‍ય પ્રકારનું પ્‍લા‌સ્‍ટિક તેમને માટે અખાદ્ય હતું. સમસ્‍યાનો તોડ લાવવા માટે સંશોધકો લાંબા અરસા સુધી તેમના દિમાગી સંચામાં ‌વિચારોના સાંઠા પીલતા રહ્યા ત્‍યારે જઈને અર્થપૂર્ણ અર્ક નીકળી આવ્યો. બાયોટેક્નોલો‌જિની જાદુઈ છડી વડે ‌વિજ્ઞાન જગતને વધુ એક ક્રાં‌તિકારી શોધ મળવા આડે હવે ઝાઝો સમય ન હતો. 

સંશોધકોએ લડાવેલા આઇ‌ડિયા મુજબ સૌ પહેલાં ‌વિ‌વિધ જાતના તમામ પ્‍લા‌સ્‍ટિકની શ્રેડર મશીનમાં બારીક કતરણ પાડી દેવાની હતી. કતરણને ત્‍યાર પછી એમો‌નિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના દ્રાવણમાં કેટલોક સમય ડુબાડી રાખી તેને જરા ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવામાં આવતું. આ પ્ર‌ક્રિયામાં પ્‍લા‌સ્‍ટિકના પો‌લિમર બંધ તૂટી જાય, એટલે કાર્બન, હાઇડ્રોજન તથા ઓ‌‌ક્સિજન યુક્ત તૈલી ઘટ્ટ રગડો બેક્ટી‌રિઆ માટે ખાવા યોગ્‍ય બનતો.

કી‌મિયો કારગત નીવડ્યો. જો કે, કહાની મેં ‌ટ્વિસ્‍ટ હજી બાકી હતો. સંશોધન દરમ્‍યાન ‌વિજ્ઞાનીઓને ‌વિચાર આવ્યો કે પ્‍લા‌સ્‍ટિક આરોગીને બેફામ વૃ‌દ્ધિ પામતા બેક્ટી‌રિઆના કોષનું પંચાવન ટકા બંધારણ જો પ્રોટીન હોય તો કોષનો ઉપયોગ ખોરાક તરીકે શા માટે ન કરવો? 

એક આડ વાત : ચોકલેટ, ચીઝ, બ્રેડ, યોગર્ટ (મીઠું દહીં), અથાણાં, કેક, સરકો (‌વિનેગર), બીઅર, વાઇન વગેરે સેંકડો ચીજવસ્‍તુની બનાવટમાં અમુક તમુક પ્રકારના બેક્ટી‌રિઆ અ‌નિવાર્યપણે હોય છે. બલકે, તેમની હાજરી ‌વિના તે ચીજો બની જ ન શકે.

‌વિજ્ઞાનીઓએ પ્‍લા‌સ્‍ટિક ભક્ષક બેક્ટી‌રિઆના કોષો અલગ તારવ્યા અને ડ્રાયર મશીનમાં તેમને સૂકવ્યા. આ રીતે જે પાવડર હસ્‍તગત કરાયો તે પ્રોટીનથી ભરપૂર હતો. 

યુરેકા! બાયોટેક્નોલો‌જિની જાદુઈ છડીએ ‌વિજ્ઞાનને વધુ એક ચમત્‍કા‌રિક ભેટ આપી. પ્‍લા‌સ્‍ટિકને પ્રોટીન પાવડરમાં પલોટવાની ટેક્નિક હસ્‍તગત થયા પછી આજે DARPAના સંશોધકો એવું ઉપકરણ બનાવી રહ્યા છે જેમાં એક તરફથી પ્લા‌સ્‍ટિક કતરણ નાખતાં સામી બાજુ પ્રોટીન પાવડર બહાર નીકળે. ઉપકરણ હજી બન્‍યું નથી, પણ બની રહેશે ત્‍યારે અમે‌રિકન લશ્‍કરની છાવણીઓમાં તેને સ્‍થાન મળવાનું છે. છાવણીનો પ્‍લા‌સ્‍ટિક વેસ્‍ટ કચરાપેટીથી છેવટે સૈ‌નિકના પેટમાં પ્રોટીન શેકના સ્‍વરૂપે સમાશે. બોલો, બેસ્‍ટ આઉટ ઓફ વેસ્‍ટનો આનાથી વધુ સાર્થક દાખલો ક્યાંય જોયો જાણ્યો છે?■