புல்ரஷ் எனப்படும் வேகமாக வளரும் நீர்நிலைத் தாவரம், பெரும்பாலும் தொல்லைத் தாவரமாகக் கருதப்படுகிறது, ஆனால் தொழில்துறை நீர் சுத்திகரிப்பில் எதிர்பாராத இரண்டாவது பயன்பாட்டைக் கொண்டிருக்கலாம். ஜப்பானின் தோஷிஷா பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள ஒரு ஆராய்ச்சிக் குழு, இந்தத் தாவரத்தின் விவசாயக் கழிவுகளை செம்பு-மேம்படுத்தப்பட்ட கார்பன் பொருளாக மாற்றும் முறையை உருவாக்கியுள்ளது, இது கழிவுநீரில் இருந்து செயற்கை சாயங்களை வெளியேற்ற முடியும் — மேலும் இது ஒத்த அணுகுமுறைகளுக்குத் தேவைப்படும் அபாயகரமான வேதியியல் குறைப்பு முகவர்கள் இல்லாமல் செய்கிறது.
Journal of Environmental Chemical Engineering இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வு, முனைவர் பட்ட மாணவரும் MEXT அறிஞருமான ஆசிப் அலி, பல்கலைக்கழகத்தின் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் பட்டதாரி பள்ளியின் பயன்பாட்டு வேதியியல் துறையின் பேராசிரியர்கள் மிச்சியாகி மத்சுமோட்டோ மற்றும் யோஷிரோ தஹாரா ஆகியோருடன் இணைந்து நடத்தப்பட்டது. அவர்களின் இலக்கு தொழில்துறை மாசுபாட்டின் மிகவும் பிடிவாதமான வகைகளில் ஒன்றாகும்.
தொழில்துறை கழிவுநீரில் ஒரு நிலைத்த பிரச்சினை
ஜவுளி உற்பத்தி, காகித உற்பத்தி, தோல் பதப்படுத்துதல் மற்றும் உணவு பதப்படுத்துதல் ஆகியவை செயற்கை சாயங்களைக் கொண்ட கழிவுநீரை உருவாக்குகின்றன. இந்த சேர்மங்களில் பல வேதியியல் ரீதியாக நிலையானவை, உயிரியல் சிதைவை எதிர்க்கின்றன மற்றும் சுற்றுச்சூழலில் நீடிக்கின்றன, அதாவது அவை ஆறுகள், ஏரிகள் மற்றும் கடலோர நீர்நிலைகளை அடையும்போது நீர்வாழ் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளுக்கும் மனித ஆரோக்கியத்திற்கும் ஆபத்துகளை ஏற்படுத்தலாம்.
தொழில்துறை உற்பத்தி செய்வதற்கும் அது உண்மையில் சுத்திகரிப்பதற்கும் இடையிலான இடைவெளி கணிசமானது. அலி இதன் உந்துதலை நேரடியாக வரையறுத்தார், ஆபத்தான 20% நச்சு, பிடிவாதமான ஜவுளி கழிவுநீர் சுத்திகரிக்கப்படாமல் வெளியேற்றப்படுகிறது என்பதைச் சுட்டிக்காட்டினார். அந்த சுத்திகரிக்கப்படாத பகுதியே குறைந்த செலவு, வலுவான சுத்திகரிப்பு தொழில்நுட்பங்கள் மிகப்பெரிய மாற்றத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய இடமாகும் — குறிப்பாக மேம்பட்ட சுத்திகரிப்பு உள்கட்டமைப்பு கிடைக்காத அல்லது மலிவு விலையில் இல்லாத பகுதிகளில்.
மேலும் சிக்கலாக்குவது என்னவென்றால், உலகளவில் செயல்படும் ஒரே சுத்திகரிப்பு முறை எதுவும் இல்லை. சாய வேதியியல், பதப்படுத்தப்படும் இழை மற்றும் பயன்படுத்தப்படும் துணை வேதிப்பொருட்களைப் பொறுத்து கழிவுநீரின் கலவை பரந்த அளவில் மாறுபடும், எனவே வெளியேற்ற தரங்களை அடைய ஆலைகள் பெரும்பாலும் பல சுத்திகரிப்பு நிலைகளை இணைக்க வேண்டியிருக்கும்.
வழக்கமான அணுகுமுறைகள் ஏன் சிரமப்படுகின்றன
நீரிலிருந்து சாயங்களை அகற்றுவதற்கான தற்போதுள்ள வழிமுறைகள் ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த செயல்பாட்டுச் சுமையைக் கொண்டுள்ளன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல நன்கு நிறுவப்பட்ட வகைகளையும் அவற்றின் வரம்புகளையும் சுட்டிக்காட்டுகின்றனர்:
- சவ்வு பிரிப்பு — சாய மூலக்கூறுகளை நிராகரிப்பதில் பயனுள்ளது, ஆனால் அடைப்புக்கு உட்பட்டது மற்றும் பராமரிப்பு முறைகள் மற்றும் ஆற்றல் உள்ளீட்டைச் சார்ந்தது.
- மேம்பட்ட ஆக்சிஜனேற்றம் — பிடிவாதமான சேர்மங்களை சிதைக்கும் திறன் கொண்டது, ஆனால் ஆற்றல்-தீவிரமானது மற்றும் அவற்றிற்கே கவனம் தேவைப்படும் இரண்டாம் நிலை தயாரிப்புகளை உருவாக்கக்கூடியது.
- வணிக ரீதியான செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனில் உறிஞ்சுதல் — நிரூபிக்கப்பட்ட மற்றும் பரந்த அளவில் பயனுள்ள வழி, ஆனால் பொருள் உற்பத்தி செய்ய அதிக செலவாகும் மற்றும் மீளுருவாக்கம் செய்ய அதிக செலவாகும், இது அதிக அளவு, குறைந்த லாப செயல்பாடுகளுக்கான அதன் கவர்ச்சியைக் குறைக்கிறது.
உலோகம்-மாற்றியமைக்கப்பட்ட கார்பன் உறிஞ்சிகள் வெறும் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனை விட செயல்திறனை அதிகரிக்க ஒரு வழியை வழங்குகின்றன, ஆனால் வேதியியல் பெரும்பாலும் மற்றொரு சிக்கலை அறிமுகப்படுத்துகிறது: பல மாற்றியமைப்பு வழிகள் கூடுதல் வேதியியல் குறைப்பு முகவர்களைச் சார்ந்துள்ளன, இது செலவு, கையாளுதல் ஆபத்துகள் மற்றும் கழிவு ஓட்டங்களைச் சேர்க்கிறது. அந்த வேதியியல் சுமையைக் குறைப்பது தோஷிஷா குழுவின் மைய வடிவமைப்பு இலக்காக இருந்தது.
ஒரு தொல்லைக் களையிலிருந்து உறிஞ்சியை உருவாக்குதல்
சுத்திகரிக்கப்பட்ட கார்பன் மூலப்பொருளில் இருந்து தொடங்குவதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் விவசாயத்தின் எச்சங்களை நோக்கினர். புல்ரஷ் — புல்ரஷ் என்றும் எழுத்துப்பிழை — ஒரு நிலையான கார்பன் முன்னோடியாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, இது பொதுவாக நீர்வழிகள் மற்றும் வடிகால் கால்வாய்களை அடைக்கும் ஒரு தாவரத்தை மதிப்புமிக்க மூலப்பொருளாக மாற்றுகிறது.
ஒரு படி இணை-பைரோலிசிஸ் வழி
குழுவின் முறை ஒரு பாத்திரம், ஒரு படி இணை-பைரோலிசிஸ் ஆகும், இதில் தாவர உயிர்ப்பொருள் செம்பு முன்னோடி, செம்பு(II) நைட்ரேட் ட்ரைஹைட்ரேட் மற்றும் பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு (KOH) ஆகியவற்றுடன் சேர்த்து வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. தனித்தனி குறைப்பு நிலை தேவைப்படுவதற்குப் பதிலாக, இந்தக் கலவை பூஜ்ய-வேலன்ஸ் செம்பு நானோதுகள்கள் நேரடியாக உருவாகும் பயோசார் ஆதரவில் இடத்திலேயே வளர்ச்சியடையச் செய்கிறது. இந்த தயாரிப்பு ZVCu@BAC கலவை என்று விவரிக்கப்படுகிறது — பூஜ்ய-வேலன்ஸ் செம்பு ஒரு பயோசார் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் கட்டமைப்பில் நங்கூரமிடப்பட்டுள்ளது.
உலோக, பூஜ்ய-வேலன்ஸ் செம்பை இடத்திலேயே உருவாக்குவதன் முக்கியத்துவம் என்னவென்றால், உலோக-மாற்றியமைப்பு நெறிமுறைகள் பொதுவாகக் கோரும் தனித்தனி வேதியியல் குறைப்பு நிலையை இது தவிர்க்கிறது. செம்பு தேவைப்படும் இடத்தில், கார்பன் மேற்பரப்பில், உயிர்ப்பொருளை உறிஞ்சியாக மாற்றும் அதே வெப்ப சிகிச்சையின் ஒரு பகுதியாக உருவாகிறது.
ஒரு ஆம்போடெரிக் மேற்பரப்பு
இதன் விளைவாக வரும் பொருள் ஒரு ஆம்போடெரிக் உறிஞ்சி என்று வகைப்படுத்தப்படுகிறது — அதன் மேற்பரப்பு வேதியியல் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட வழிமுறைகள் மூலம் சாய மூலக்கூறுகளுடன் தொடர்பு கொள்ள முடியும். இது முக்கியமானது, ஏனெனில் தொழில்துறை சாய மாசுபாடு ஒரு ஒற்றை வேதியியல் பிரச்சினை அல்ல: சாய மூலக்கூறுகள் வெவ்வேறு மின்னூட்டங்கள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட இனங்கள் இரண்டையும் ஈடுபடுத்தக்கூடிய ஒரு உறிஞ்சி, குறுகிய வகை மாசுபடுத்திகளுக்கு டியூன் செய்யப்பட்ட ஒன்றை விட இயல்பாகவே பல்துறைத்திறன் கொண்டது.
குறைவான வேதியியல் இணைப்புகள் கொண்ட ஒரு தொகுப்பு வழி
இந்த அணுகுமுறையின் கவர்ச்சி மூன்று ஒன்றிணைந்த நன்மைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. முதலில், மூலப்பொருள் சுத்திகரிக்கப்பட்ட வணிக முன்னோடிக்குப் பதிலாக கழிவு உயிர்ப்பொருள் ஆகும், இது பொருள் செலவுகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் ஒரு சிக்கலான தாவரத்திற்கு உற்பத்திகரமான பயன்பாட்டை அளிக்கிறது. இரண்டாவது, மாற்றியமைப்பு வேதியியல் அபாயகரமான வேதியியல் குறைப்பு முகவர்களைத் தவிர்க்கிறது, கையாளுதல் ஆபத்துகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் செயல்முறைத் தொடரை எளிதாக்குகிறது. மூன்றாவது, முழு மாற்றமும் ஊட்டச்சத்து, குறைப்பு மற்றும் செயல்படுத்தல் ஆகியவற்றின் பல-நிலை வரிசைக்குப் பதிலாக ஒரே இணை-பைரோலிசிஸ் படியில் நடைபெறுகிறது.
ஒன்றாக எடுத்துக் கொண்டால், அந்த அம்சங்கள் வணிக ரீதியான செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனை விட சாதகமான செலவு விவரக்குறிப்பில் உற்பத்தி செய்யக்கூடிய — மற்றும் சாத்தியமான மீளுருவாக்கம் செய்யக்கூடிய — ஒரு உறிஞ்சியை நோக்கிக் காட்டுகின்றன, இது பரவலான ஏற்புக்கான முக்கிய தடையாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் அடையாளம் கண்டுள்ளனர்.
ஆய்வகப் பொருளிலிருந்து சுத்திகரிப்பு நிலையம் வரை
இந்த ஆய்வு தொகுப்பு உத்தியை நிறுவுகிறது மற்றும் கலவையை சாய்-மாசுபட்ட நீர் சுத்திகரிப்புக்கான வேட்பாளராக நிலைநிறுத்துகிறது, ஆனால் ஒரு ஆய்வக உறிஞ்சியை முழு அளவிலான அலகாக மாற்றுவது எந்தவொரு வளர்ந்து வரும் பொருளும் இறுதியில் பதிலளிக்க வேண்டிய கேள்விகளை உள்ளடக்கியது. அவற்றில்: மாதிரி சாய கரைசல்களை விட உண்மையான ஜவுளி கழிவுநீரின் முழு பன்முகத்தன்மை முழுவதும் கலவை எவ்வாறு செயல்படுகிறது; பல சுழற்சிகளில் அது எவ்வளவு எளிதில் மீளுருவாக்கம் செய்யப்பட்டு மீண்டும் பயன்படுத்தப்படலாம்; மற்றும் பொருளின் ஆயுட்காலம் முழுவதும் செம்பு உள்ளடக்கம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது, பயன்பாட்டின் முடிவில் அகற்றுதல் அல்லது மீட்பு உட்பட.
இந்த வேலையின் பரந்த பாடம் முறையியல் சார்ந்தது. ஒரு ஆக்கிரமிப்பு தாவரத்தை கார்பன் வளமாகக் கருதி, ஆதரவை உருவாக்கும் அதே வெப்ப நிலையில் நானோதுகள் உருவாக்கத்தை மடக்குவதன் மூலம், தோஷிஷா குழு மற்ற கழிவு-உயிர்ப்பொருள் ஓட்டங்கள் நம்பத்தகுந்த முறையில் பின்பற்றக்கூடிய ஒரு வார்ப்புருவை நிரூபிக்கிறது.
இது ஏன் முக்கியமானது
செயற்கை சாயங்களால் ஏற்படும் நீர் மாசுபாடு ஒரு உலகளாவிய பிரச்சினை, இது தனித்துவமான உள்ளூர் தன்மையைக் கொண்டுள்ளது: ஜவுளி, தோல், காகிதம் மற்றும் உணவு பதப்படுத்துதல் கொத்துகள் இயங்கும் இடங்களில் இது குவிகிறது, மேலும் வரையறுக்கப்பட்ட சுத்திகரிப்பு திறன் கொண்ட பகுதிகளை விகிதாசாரத்திற்கு அதிகமாகப் பாதிக்கிறது. எனவே உற்பத்தி செய்ய மலிவான, பயன்படுத்த எளிதான மற்றும் செயல்பாட்டில் பொறுத்துக்கொள்ளக்கூடிய தொழில்நுட்பங்கள் வெறும் அதிகரிக்கும் முன்னேற்றங்கள் அல்ல — அவை ஒரு சுத்திகரிப்பு விருப்பம் காகிதத்தில் இருக்கும் மற்றும் நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படுவதற்கு இடையிலான வேறுபாடாகும்.
ஒரு நீர்நிலைக் களையை செம்பு-செயல்பாட்டு உறிஞ்சியாக மாற்றுவது தொழில்துறை கழிவுநீரைத் தனியாகத் தீர்க்காது. ஆனால் சிறந்த சாய் நீக்கத்திற்கான தடைகள் — செலவு, வேதியியல் சிக்கல், ஆற்றல் தேவை — பிரச்சினையின் நிலையான பண்புகள் அல்ல என்பதை இது காட்டுகிறது. அவை பொறியியல் தேர்வுகள், இந்த ஒன்று வேறுவிதமாக எடுக்கப்பட்டது.
இந்தக் கட்டுரை Phys.org இன் செய்தியின் அடிப்படையில் அமைந்தது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on phys.org
