पृथ्वीवरील गोड्या पाण्याचे स्रोत (Drinking Water Source) वेगाने प्रदूषित (Water Pollution) होत असल्याचे अनेक अहवाल सातत्याने प्रकाशित होत आहेत. प्रदूषणामध्ये प्रामुख्याने मानवनिर्मित रसायने उदा. पॉलिफ्ल्युरोअल्किल सबस्टन्सेस (पीएफएएस) असून, त्यांचे रसायनांचे विघटन हजारो वर्षे होत नाही. त्यामुळेच पाणी प्रदूषणाची (Pollution Of Water) ही समस्या अत्यंत तीव्र होत जाणार आहे. अगदी पावसाचे पाणीही पिण्यासाठी सुरक्षित राहील की नाही, या बाबत शास्त्रज्ञ शंका व्यक्त करत आहेत.

या समस्येवर मात करण्यासाठी लॉस एंजलिस येथील कॅलिफोर्निया विद्यापीठातील रसायन तज्ज्ञांनी लवकर नष्ट न होणाऱ्या सुमारे डझनभर रासायनिक घटकांचे विघटन करण्याची अत्यंत सोपी पद्धत विकसित केली आहे. सर्वांत महत्त्वाचे म्हणजे या पद्धतीमध्ये पाण्याचे तापमानही फार वाढवावे लागत नाही. तसेच त्यातून कोणतेही अपायकारक, हानिकारक उप पदार्थ तयार होत नाहीत. हे संशोधन ‘जर्नल सायन्स’मध्ये प्रकाशित करण्यात आले आहे.

काय आहेत पीएफएएस घटक?

पॉलिफ्ल्युरोअल्किल सबस्टन्सेस (पीएफएएस) या गटामध्ये सुमारे १२ हजार कृत्रिम रसायने येतात. यामध्ये कार्बन आणि फ्ल्युरिन यांचा अतूट असा बंध असतो. त्यामुळे निसर्गामध्ये त्यांचे विघटन होत नाही. या घटकांचा वापर १९४० पासून वेगवेगळ्या उत्पादनामध्ये केला जात आहे. उदा. नॉनस्टिक भांडी, जलरोधक मेकअप, शांपू, इलेक्ट्रॉनिक्स, अन्न पदार्थांचे पॅकेजिंग आणि इतर अनेक.

गेल्या ७० पेक्षा अधिक वर्षांपासून वापरल्या जाणाऱ्या कृत्रिम रसायनामुळे पाण्यामध्ये प्रदूषण होत आहे. या प्रदूषणकारक घटकांचे विघटनच होत नसल्यामुळे त्यांचे प्रमाण वेगाने वाढत चालले आहे. सध्याच्या शुद्धीकरण प्रक्रियेतूनही पुढे पाण्याद्वारे मानवी व प्राण्यांच्या शरीरात ते साठून राहत आहेत. त्यामुळे काही प्रकारचे कर्करोग, थायरॉईड ग्रंथीचे आजारांचे प्रमाण वाढत आहे.

या समस्येवर मात करण्यासाठी जगभरातील रसायनतज्ज्ञांचे संशोधन सुरू आहे. मात्र अनेक तंत्रांमध्ये पीएफएएस यांच्या विघटनासाठी अत्युच्च तापमान, विशिष्ट अशी रसायने किंवा अतिनील किरणांचा वापर करावा लागतो. त्यातून अनेक हानिकारक उपपदार्थही तयार होतात. म्हणजे हे उपपदार्थ नष्ट करण्यासाठी आणखी काही प्रक्रिया कराव्या लागतात. अशा अनेक कारणांमुळे पाणी शुद्धीकरणाचा खर्च आवाक्यात राहत नाही.

‘पीएफएएस’पासून गिलोटीन

रसायनशास्त्राचे प्रो. विल्यम डिचटेल आणि त्यांची पीएच.डी. विद्यार्थिनी ब्रिटनी त्रांग यांच्या अभ्यासामध्ये पीएफएएस मूलद्रव्यांना कार्बन फ्ल्युरिन बंधामुळे लांबलचक शेपटी तयार होत असल्याची बाब स्पष्ट झाली. त्याच्या वरील (डोक्याकडील) भागावर सामान्यतः विद्युतभारीत ऑक्सिजन अणू असतात. ते अन्य मूलद्रव्यांची वेगाने व तीव्रतेने प्रक्रिया करतात.

मग डिचटेल यांच्या गटाने पीएफएएस असलेल्या पाण्याला उष्णता देतानाच त्यात डायमिथिल सल्फोक्साइड (DMSO) आणि सोडिअम हायड्रॉक्साइड किंवा लाय हे घटक मिसळले.त्यामुळे रासायनिक चिकट पदार्थ (गिलोटीन) तयार होते. ते पीएफएएस घटकांच्या डोके आणि शेपटीकडील भागांभोवती गुंडाळले जाते. त्याच प्रमाणे अन्य काही प्रक्रियांना चालना मिळते. त्यामुळे पीएफएएस घटकांतील फ्ल्युरिन अणू बाजूला ढकलले जाऊन, त्यापासून फ्ल्युराईड तयार होते. फ्ल्युराइड हे फ्ल्युरिनचा सर्वांत सुरक्षित प्रकार आहेत.

कार्बन आणि फ्ल्युरिनचा बंध हा तोडण्याच्या दृष्टीने अतिताकदवान असला तरी त्यावरील विद्युतभारीत भाग (अचिलेस हिल) कोणत्याही प्रक्रियेपासून दूर राहू शकतो. मात्र विघटनाची समस्या तशीच राहत होती. हे कोडे सोडविण्यासाठी डिचटेल आणि त्रांग यांनी तांत्रिक गणन प्रक्रियेसाठी चीन येथील हौक आणि तियांन्जिन विद्यापीठातील शास्त्रज्ञ हौक आणि त्यांचे विद्यार्थी युली ली यांची मदत घेतली.

या पूर्वी पीएफएएस घटकातील एका वेळी एक कार्बन अणू वेगळा करण्यासाठी प्रयत्न केले जात होते. मात्र हौक आणि युली ली यांनी संगणकीय सिम्युलेशन तंत्राचा वापर करून, पीएफएएस मधील एकाच वेळी दोन किंवा तीन कार्बन मूलद्रव्ये वेगळी करणे अधिक सोपे ठरणार असल्याचे दाखवून दिले. या सिम्युलेशनमधून केवळ फ्ल्युरिनचा एकच उपपदार्थ आणि तोही सुरक्षित असा फ्ल्युराइड, कार्बन डायऑक्साइड आणि फॉर्मिक अॅसिड राहत असल्याचेही स्पष्ट झाले.

- या प्रक्रियेतून १० प्रकारचे परफ्ल्युरोअल्किल कार्बोक्झिलिक अॅसिड्स (PFCAs) आणि परफ्ल्युरोअल्किल इथर कार्बोक्झिलिक अॅसिड्सचे (PFECAs) विघटन करणे शक्य होते.

- ज्यामध्ये कार्बोक्झिलिक अॅसिड असलेल्या बहुतांश सर्व पीएफएएसच्या विघटनामध्ये ही पद्धत उपयोगी राहू शकेल, असा विश्‍वास शास्त्रज्ञ व्यक्त करतात.

- या सिम्युलेशन तंत्रातून अन्य वर्गातील ‘पीएफएएस’मधील कमकुवत दुवे शोधता येतील, असे वाटते.

...अशी आहे पद्धत

या पद्धतीविषयी माहिती देताना प्रो. केन्डाल हौक यांनी सांगितले, की पाण्याला १७६ ते २४८ अंश फॅरनहाइट (८० ते १२० अंश सेल्सिअस) तापवावे लागते. त्यानंतर काही स्वस्त विद्रावक (सॉल्व्हंट) आणि अन्य द्रव्यांचा शोध घेणारी द्रव्ये (रियजंट) वापरली जातात. ही रसायने पाण्यातील प्रदूषणकारक घटक (पीएफएएस व त्यांचे मूलद्रव्यीय बंध) ओळखतात. त्यावर प्रक्रिया सुरू होऊन त्यांचे बंध बऱ्यापैकी विरघळवून दूर काढली जातात. एकाच वेळी कितीही पाण्यावर प्रक्रिया करणे शक्य होते. त्याच प्रमाणे सध्याच्या पिण्याच्या पाणी शुद्धीकरण प्रकल्पांमध्येही या प्रक्रियेचा अंतर्भाव करणे तुलनेने सोपे असेल.