Nano Technology : पाणी शुद्धीकरणासाठी नॅनो तंत्रज्ञानाचा वापर

Water Purification by Nano Technology : दुर्गम आणि अति ग्रामीण भागामध्ये शुद्ध पाण्याची उपलब्धता ही एक मोठी समस्या आहे. त्यावर मात करण्यासाठी नॅनो तंत्रज्ञान अत्यंत महत्त्वाचे ठरणार आहे. या तंत्रज्ञानाचा वापर विशेषतः दूषित पाण्याचे शुद्धीकरण किंवा प्रदूषित पाणी अगदी पिण्यायोग्य बनविण्याच्या उद्देशाने करणे शक्य आहे.

औद्योगिक जगतामध्ये जल शुद्धीकरणासाठी वेगवेगळ्या प्रकारच्या अतिसूक्ष्म कणांवर (नॅनो मटेरिअल) संशोधन सुरू आहे. उद्योगांकडून प्रदूषित पाण्यावरील प्रक्रियेसाठी नॅनो टेक्नॉलॉजीचा वापर आधीपासूनच सुरू असला तरी गेल्या काही वर्षांत पिण्याच्या पाण्याच्या बाबतीतही त्याचा वापर सुरू झाला आहे. आपण नैसर्गिक शुद्धीकरणाच्या प्रक्रियेमध्ये पाहिलेल्या ॲक्टिव्हेटेड चारकोलमध्येही हेच तंत्रज्ञान वापरले होते. त्यातही विशेष बाब म्हणजे नाव जरी अवघड वाटत असले तरी हे तंत्रज्ञान सामान्यांच्या आवाक्यातील किमतीत उपलब्ध होत आहे. पाणी शुद्धीकरणाची सर्वाधिक गरज कोठे असेल, तर तरी मुळातच ग्रामीण व दुर्गम भागात. कारण शुद्धीकरणाअभावी त्यांच्या पिण्यामध्ये अतिक्षारयुक्त खारट पाणी, फ्लोराइड किंवा अर्सेनिक अशा घातक रसायनांचे अंश असलेले भूजल, परिसरातील शेतातून होणाऱ्या कीटकनाशके, तणनाशके व रासायनिक खताच्या प्रदूषणामुळे खराब झालेले पाणी येत असते. या नव्या तंत्रज्ञानाचा वापर सार्वजनिक पातळीबरोबरच वैयक्तिक पातळीवरही करणे शक्य आहे. काही ठिकाणी असा वापर सुरूही झाला आहे.

नॅनो टेक्नॉलॉजी आणि जलशुद्धीकरण
नॅनो टेक्नॉलॉजी हा शब्द आपल्या सातत्याने कानी पडत आहे. नॅनोचा अर्थ आहे, एक मीटरच्या अब्जाव्या भागाइतका सूक्ष्म. म्हणून त्याला अब्जांशी तंत्रज्ञान असेही मराठीमध्ये संबोधता येते. आपल्या केसाची जाडी ऐंशी हजार नॅनोमीटर इतकी असते. हायड्रोजनचे १० अणू एकापुढे एक ठेवले की त्याची एक नॅनो मीटर लांबी होते. एखाद्या पदार्थाचे तुकडे करत करत शेवटी त्यात शंभर ते दहा हजार एवढेच अणू राहतात, त्याला ‘नॅनो मटेरिअल असे म्हणतात. हे फक्त धातूपासूनच बनवता येतात. कारण धातूवर दळणे, रगडणे, तुकडे करणे, किस काढणे, भरडणे या क्रिया करता येतात. या क्रियांसोबतच अनेक वेळा विविध रासायनिक प्रक्रियेतूनही नॅनोकण मिळवता येतात. त्याचीही अनेक रूपे असू शकतात. उदा. नॅनो कण, नॅनोट्यूब, नॅनो क्यूब्ज, नॅनो फिल्म्स, नॅनो डिस्क, नॅनो वायर, काँटम डॉट इ. तसेच नॅनो रिबन्स, नॅनो फायबर्स व त्यापासून बनवता येणारे नॅनो मेम्ब्रेन असेही घटक बनविता येतात.

नॅनो पार्टिकलची काही ठळक रासायनिक वैशिष्ट्ये
नॅनो पार्टिकल या कणांना सर्वाधिक पृष्ठफळ मिळत असल्यामुळे खूप सक्रिय असतात. त्यांचे अन्य रसायने शोषणाचे प्रमाण लक्षणीय असते. त्यांच्या अतिसक्रियतेमुळे रासायनिक प्रक्रियांचा वेगही वाढवला जातो. अनेक वेळा ते स्वतः कोणत्याही रासायनिक अभिक्रियेत भाग घेत नसले तरी प्रक्रियेचा वेग कितीतरी पटीने वाढतात. या प्रक्रियेदरम्यान त्यांत काहीही बदल होत नसल्याने त्यांचा वारंवार वापरही करता येतो. यालाच इंग्रजीमध्ये ‘कॅटॅलिस्ट’ असे म्हणतात.
- नॅनो पार्टिकल कोणत्याही प्रक्रियेदरम्यान सेंद्रिय व असेंद्रिय विरघळलेले पदार्थ मूळ द्रव्यापासून वेगळे करतात. अगदी याच वैशिष्ट्यांचा वापर पाणी शुद्धीकरण आणि सांडपाण्यापासून चांगले पाणी मिळविण्यासाठी करता येतो.
- विविध नॅनो पार्टिकल्स हे पाण्यातील जडधातू (हेवी मेटल्स) व अन्य प्रदूषके वेगळे करण्यासाठी वापरली जातात. त्यांचा उपयोग पाण्यातील क्षार कमी करण्यासाठीही केला जातो.
- सर्वांत महत्त्वाचे म्हणजे सर्व प्रकारच्या सूक्ष्मजीव (उदा. जिवाणू, विषाणू व बुरशी) यांच्या विनाशासाठी नॅनो पार्टिकल्स खूप प्रभावीपणे काम करतात.
-हे खूप अत्यल्प प्रमाणात लागतात. त्यांच्या वापरासाठी कोणत्याही प्रकारची ऊर्जा लागत नाही. परिणामी, या प्रक्रियेतून हरितगृह वायू उत्सर्जित होत नाहीत.

नॅनो पार्टिकलचे प्रकार

सामान्यतः पाणी शुद्धीकरणासाठी वापरले जाणारे नॅनो पार्टिकलचे प्रकार पुढीलप्रमाणे -
डेंड्रीमिर्स, झिओलाइट्स, मेटल नॅनोपार्टिकल्स, कार्बनयुक्त नॅनो पार्टिकल्स, जैविक नॅनो पार्टिकल, कॅटलिस्ट नॅनो पार्टिकल्स, इ. मॅग्नेशिअमच्या नॅनो पार्टिकल्समुळे जिवाणू व त्यांचे बीजाणू (स्पोअर्स) मारले जातात, तर तांबे व चांदी व कार्बन पार्टिकल्समुळे सर्व प्रकारचे जिवाणू, विषाणू, बुरशी व अन्य एक पेशीय सजीव मरतात. चांदी, तांबे, कार्बन, मॅग्नेशिअम यांचे नॅनो पार्टिकल जिवाणूच्या पेशीत प्रवेश करून पेशीच्या केंद्रक व अन्य अवयवाचे तुकडे करतात.
पाण्यातील अशुद्धतेचा प्रकार व तीव्रता यानुसार विविध प्रकारचे नॅनो पार्टिकल्स वापरले जात असले तरी पिण्याच्या पाण्यासाठी कोळसा, चांदी आणि तांबे यांच्या नॅनो पार्टिकल्सची एकत्रित माध्यमाचा वापर गाळणीसारखा सर्वाधिक केला जातो. यात
नारळाच्या करवंटीचा कोळसा बनवून त्याचे नॅनो पार्टिकल्स तयार केले जातात. तसेच काही विशिष्ट रासायनिक अभिक्रियेतून चांदीचे व तांब्याचे नॅनो पार्टिकल मिळवून हे दोन्ही नॅनो पार्टिकल्स कोळशापासून मिळवलेल्या कार्बन नॅनो पार्टिकलबरोबर एकत्र करून विशिष्ट प्रक्रियेने बांधले जातात. या प्रक्रियेने कोळशाचे कण प्रभारित (Charged) तर होतातच, पण त्यावर चांदी व तांब्याच्या नॅनो कणांचे आवरण (कोटिंग) तयार होते. हा ‘वैशिष्ट्यपूर्ण पदार्थ’ गाळणी म्हणून काम करतो. त्यातून वेगवेगळ्या प्रकारे प्रदूषित पाणी शुद्ध होते.

वैयक्तिक पाणी शुद्धीकरणासाठी...

नॅनो तंत्रज्ञानयुक्त घटकांचा वापर केल्यास अगदी कमीत कमी पाणीही शुद्ध करता येते. त्यात बाटलीच्या झाकणाच्या जागी वर उल्लेख केलेली नॅनो मटेरीअलची गाळणी बसवलेली असते. या गाळणीतून गढूळ वा अशुद्ध पाणी जाताना गाळले जाऊन खाली लगेचच अगदी शुद्ध व पारदर्शक पाणी मिळू शकते. सर्वांत महत्त्वाचे म्हणजे ते पूर्णपणे निर्जंतुकही असते. ही गाळणी वर्षभर किंवा ४२५ लिटर पाणी गाळेपर्यंत सुरळीत सुरू राहते. हीच गाळणी फक्त पुनर्भारित (recharge) करून घ्यावी लागते किंवा नवी बसवता येते. या बाटलीची नॅनो गाळणीसह किंमत अगदी नाममात्र आहे. ही नॅनो गाळणी कोणत्याही बाह्य ऊर्जेशिवाय काम करते. बाटलीचा आकार एकदम लहान असून प्रवासात कुठेही नेऊ शकतो. वापर सोपा असल्यामुळे अगदी शाळेतल्या मुलांपासून अल्पशिक्षितांपर्यंत कोणीही त्याचा वापर करू शकतो. दुर्गम भागामध्ये राहणारे आदिवासी, डोंगरांमध्ये भटकणारे ट्रेकर्स या बाटलीने कुठलेही पाणी त्वरित शुद्ध करून पिण्यासाठी वापरू शकतात.

सार्वजनिक वापरासाठी फिल्टर

लहान आकारामुळे नॅनो गाळणीयुक्त बाटली वैयक्तिक वापरासाठी सोपी आणि चांगली असली, तरी एखाद्या समूहासाठी किंवा गावासाठी उपयोगी ठरणार नाही. त्याला पर्याय म्हणून सार्वजनिक वापरासाठीचा फिल्टरही उपलब्ध आहे. अगदी १००० घरांकरिता एकच सार्वजनिक फिल्टर बसवता येतो. कर्नाटक राज्यातील काही गावात असे फिल्टर प्लांट बसवले आहेत. यालाही कोणतीही बाह्य ऊर्जा लागत नाही. याचे आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे येथील पाण्यात असलेल्या फ्लुराइड हे घातक रसायनही पाण्यातून वेगळे काढत आहे. त्याच प्रमाणे शिसासारख्या जड धातूचे अंश, कीटकनाशके व तणनाशकाचे अंशही पाण्यातून बाजूला काढले जात आहेत.