Cotton Processing : कापूस तंतूपासून नॅनोसेल्युलोज निर्मिती तंत्र विकसित

डॉ. अजिनाथ डुकरे

Cotton : भारतीय कृषी संशोधन परिषदेच्या राष्ट्रीय कृषी नवीनता प्रकल्पाच्या सहकार्याने मुंबई येथील केंद्रीय कापूस तंत्रज्ञान संशोधन संस्थेमध्ये २००८ या वर्षी कापूस तंतू आणि टाकाऊ घटकापासून नॅनोसेल्युलोज या नावीन्यपूर्ण उत्पादनाच्या निर्मितीची प्रक्रिया विकसित करण्यात आली आहे. हे नॅनोसेल्युलोज अतिसूक्ष्म आकाराचे असले तरी त्यामध्ये उच्च सामर्थ्य व क्षमता आहेत.

केंद्रीय कापूस संशोधन संस्थेमध्ये २००४ पासून कापूस हे पीक मध्यवर्ती ठेवून त्यात नॅनो तंत्रज्ञानाच्या वापरासंदर्भात संशोधनाला सुरुवात झाली. (एक नॅनोमीटर म्हणजे एक मीटरचा एक अब्जावा भाग इतके सूक्ष्म होय.) या संशोधनामध्ये प्रामुख्याने कापसापासून कपड्यांच्या निर्मितीमध्ये जैविक अभिसरणातून चांदीचे अतिसूक्ष्म कण अंतर्भूत करणे किंवा जैवरासायनिक अभिसरणातून झिंक ऑक्साइडचे नॅनो कण अंतर्भूत करण्यावर भर देण्यात आला. त्यातून तयार झालेल्या कापडामध्ये सूक्ष्मजीव विरोधी आणि अतिनील किरणांपासून संरक्षणाचे गुणधर्म आणण्यात आले.

कापसापासून नॅनोसेल्युलोज बनविण्याची प्रक्रिया पद्धती
नॅनो तंत्रज्ञानावरील संशोधनाचाच पुढील भाग म्हणून संस्थेतील बहूविद्याशाखीय शास्त्रज्ञांनी कापसाच्या तंतू आणि टाकाऊ घटकापासून नॅनोसेल्युलोज निर्मिती आणि संशोधनावर एकत्रित लक्ष केंद्रित केले. त्यांच्या संशोधनामधून २००८ मध्ये नॅनोसेल्युलोज निर्मितीच्या तीन वैशिष्ट्यपूर्ण आणि ऊर्जा कार्यक्षम अशा पद्धती विकसित करण्यात आल्या. त्यात रासायनिक - यांत्रिक, जैव- यांत्रिक आणि सूक्ष्मजीव आधारित जैविक पद्धतीचा समावेश आहे. या तीनही प्रक्रियांच्या पेटंट प्राप्तीसाठी अर्ज दाखल केला होता. त्यातील एक पेटंट मंजूर झाले असून, दोन पेटंट प्रक्रियेमध्ये अद्याप प्रलंबित आहेत.

नॅनोसेल्युलोज घटकांची वैशिष्ट्ये आणि उपयोग ः
- कापूस तंतूपासून विकसित केलेल्या नॅनोसेल्युलोज मध्ये उच्च दर्जाची ताकद असते.
- या पदार्थाचे पृष्ठफळ हे आकारमानाच्या तुलनेमध्ये अधिक असल्याने अनेक फायदे होतात. (पृष्ठफळ आणि आकारमान यांचे गुणोत्तर सर्वाधिक मिळते.) उदा. अधिक पदार्थ वाहून नेण्याची क्षमता प्राप्त होते.
-कापूस तंतूच्या तुलनेमध्ये प्रवाहीपणाशी (rheological) संबधित नवीन वैशिष्ट्ये प्राप्त होतात.
- पृष्ठफळ वाढल्यामुळे प्रकाशाशी संबंधित काही गुणधर्मामध्ये वाढ होते. त्याचा फायदा वेगवेगळ्या होऊ शकतो.
अशा विविध मौल्यवान गुणधर्मांमुळे हे नॅनोसेल्युलोज वेगवेगळ्या क्षेत्रात उपयुक्त कार्यासाठी वापरणे शक्य होत आहे. उदा. (अ) जैवसंमिश्रणामध्ये मजबूत करणारे घटक, (ब) उच्च दर्जाचा कागद आणि रंगामधील मिश्रणासाठी, (क) ओरखडा प्रतिरोधक आवरण तयार करणारे मिश्रद्रव्य (अॅडिटिव्ह) म्हणून, (ड) इलेक्ट्रॉनिक्स वस्तूच्या पारदर्शक डिस्प्लेसाठी आणि (ई) निर्धारित लक्ष्यापर्यंत औषध पोहोचविणारे वाहक तयार करण्यासाठी उपयुक्त.

नॅनोसेल्युलोज निर्मितीसाठी प्रायोगिक संयंत्र विकसित ः
२०१५ मध्ये राष्ट्रीय कृषी नवीनता प्रकल्पाद्वारे मिळालेल्या ४ कोटी रु. आर्थिक साह्याने संस्थेने नॅनोसेल्युलोज प्रायोगिक संयंत्र विकसित केले. त्याचे उद्‍घाटन पद्मविभूषण डॉ. आर. ए. माशेलकर यांच्या हस्ते करण्यात आले होते. हे नावीन्यपूर्ण प्रायोगिक नॅनोसेल्युलोज संयंत्र कापूस व त्याच्या टाकाऊ घटकापासून नॅनोसेल्युलोज तयार करणारे एकमेव संयंत्र आहे. कारण या पूर्वी काही विकसित देशांमध्ये फक्त लाकडाच्या लगद्यापासून नॅनोसेल्युलोज निर्मिती यंत्र विकसित केले गेले आहेत. मात्र भारतीय शास्त्रज्ञांनी विकसित केलेल्या या सयंत्राद्वारे कापूस तंतू आणि कापसाच्या विविध सेंद्रिय घटकांपासून प्रति ८ तासांमध्ये १० किलो नॅनोसेल्युलोज काढता येते.

या यंत्रासोबत नॅनो सेल्युलोज निर्मितीची संपूर्ण प्रक्रिया आरेखन करण्यात आले. या आरेखनामध्ये वेगवेगळ्या कच्या मालापासून
पक्का माल निर्मितीमधील विविध सामग्री, घटकांची हाताळणी आणि या प्रक्रियेमध्ये तयार होणाऱ्या सांडपाण्याच्या व्यवस्थापनाचीही काळजी घेण्यात आली आहे. ही जागतिक दर्जाची सुविधा स्थापन करण्यामध्ये संस्थेचे शास्त्रज्ञ डॉ. एन. विघ्नेश्‍वरन आणि डॉ. ए. के. भारिमल्ला यांचे मोलाचे योगदान आहे.

तंत्रज्ञानाचा व्यावसायिक वापरही सुरू
सिरकॉट संस्थेच्या वतीने नॅनोसेल्युलोज उत्पादन तंत्रज्ञानाचे हस्तांतरण २०१९ मध्ये मुंबई येथील मे. राष्ट्रीय केमिकल्स अँड फर्टिलायझर्स लि. आणि २०२२ मध्ये हैदराबाद येथील मे. बायोफॅक इनपुट्स प्रायव्हेट लि. यांच्याकडे कराराद्वारे करण्यात आले आहे. या तंत्रज्ञानाचा ते व्यावसायिक वापर करू शकणार आहेत.
कापूस तंतू आणि त्यातील टाकाऊ घटकांपासून उच्च मूल्याच्या नॅनोसेल्युलोज उत्पादन मिळणार असल्यामुळे विविध व्यवसाय आणि उद्योगाबरोबरच शेतकऱ्यांच्या कापसाला उत्तम दर मिळण्यास अप्रत्यक्ष मदत मिळणार आहे. त्यामुळे हे संशोधन विविध भागधारकांपर्यंत पोहोचण्यासाठी संस्थेचे संचालक डॉ. एस. के. शुक्ला यांच्या मार्गदर्शनाखाली प्रयत्न केले जात आहेत.

डॉ. अजिनाथ डुकरे, ०९०१५०२८९९२
(शास्त्रज्ञ, केंद्रीय कापूस तंत्रज्ञान संशोधन संस्था, मुंबई)