বিজ্ঞানীরা একটি নতুন প্রযুক্তি দেখিয়েছেন যাতে বায়োইঞ্জিনিয়ারড ব্যাকটেরিয়া পুনর্নবীকরণযোগ্য থেকে সাশ্রয়ী রাসায়নিক / পলিমার তৈরি করতে পারে উদ্ভিদ সূত্র
lignin একটি উপাদান যা সমস্ত শুকনো জমির উদ্ভিদের কোষ প্রাচীরের একটি উপাদান। সেলুলোজের পরে এটি দ্বিতীয় সর্বাধিক প্রচুর প্রাকৃতিক পলিমার। এই উপাদানটি উদ্ভিদে পাওয়া একমাত্র পলিমার যা কার্বোহাইড্রেট দ্বারা গঠিত নয় (চিনি) মনোমার। লিগনোসেলুলোজ বায়োপলিমার উদ্ভিদকে আকৃতি, স্থায়িত্ব, শক্তি এবং অনমনীয়তা প্রদান করে। লিগনোসেলুলোজ বায়োপলিমারগুলি তিনটি প্রধান উপাদান নিয়ে গঠিত: সেলুলোজ এবং হেমিসেলুলোজ একটি কাঠামো তৈরি করে যেখানে লিগনিন এক ধরণের সংযোগকারী হিসাবে যুক্ত হয় এইভাবে কোষ প্রাচীরকে শক্ত করে। কোষ প্রাচীর লিগনিফিকেশন গাছপালাকে বাতাস এবং কীটপতঙ্গ প্রতিরোধী করে তোলে এবং তাদের পচন থেকে সাহায্য করে। লিগনিন শক্তির একটি বিশাল কিন্তু খুব কম ব্যবহারযোগ্য নবায়নযোগ্য সম্পদ। লিগনিন যা লিগনোসেলুলোজ বায়োমাসের 30 শতাংশ পর্যন্ত প্রতিনিধিত্ব করে তা একটি অব্যবহৃত ধন - অন্তত রাসায়নিক দৃষ্টিকোণ থেকে। রাসায়নিক শিল্প রঙ, কৃত্রিম ফাইবার, সার এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণভাবে প্লাস্টিকের মতো বিভিন্ন পণ্য তৈরির জন্য বেশিরভাগ কার্বন যৌগের উপর নির্ভর করে। এই শিল্পটি উদ্ভিজ্জ তেল, স্টার্চ, সেলুলোজ ইত্যাদির মতো কিছু পুনর্নবীকরণযোগ্য সংস্থান ব্যবহার করে তবে এটি সমস্ত যৌগের মাত্র 13 শতাংশ নিয়ে গঠিত।
লিগনিন, পণ্য তৈরির জন্য পেট্রোলিয়ামের একটি প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প
প্রকৃতপক্ষে, লিগনিন হল পৃথিবীতে নবায়নযোগ্য একমাত্র এবং একমাত্র উৎস যেখানে প্রচুর পরিমাণে সুগন্ধযুক্ত যৌগ রয়েছে। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ সুগন্ধযুক্ত যৌগগুলি সাধারণত অ-নবায়নযোগ্য উৎস পেট্রোলিয়াম থেকে নিষ্কাশিত হয় এবং তারপর উত্পাদন করতে ব্যবহৃত হয় প্লাস্টিক, পেইন্ট ইত্যাদি। সুতরাং, লিগনিনের সম্ভাবনা খুব বেশি। পেট্রোলিয়ামের তুলনায় যা একটি অ-নবায়নযোগ্য জীবাশ্ম জ্বালানী, লিগনোসেলুলোসগুলি থেকে উদ্ভূত হয় কাঠ, খড় বা মিসক্যান্থাস যা নবায়নযোগ্য উৎস। লিগনিন মাঠ ও বনে জন্মাতে পারে এবং সাধারণত জলবায়ুর প্রতি নিরপেক্ষ। লিগনোসেলুলোসকে গত কয়েক দশকে পেট্রোলিয়ামের একটি গুরুতর বিকল্প হিসাবে বিবেচনা করা হচ্ছে। পেট্রোলিয়াম বর্তমানে রাসায়নিক শিল্প চালায়। পেট্রোলিয়াম হল অনেক মৌলিক রাসায়নিকের কাঁচামাল যা পরে দরকারী পণ্য উত্পাদন করতে ব্যবহৃত হয়। কিন্তু পেট্রোলিয়াম অ-নবায়নযোগ্য উৎস এবং হ্রাস পাচ্ছে, তাই পুনর্নবীকরণযোগ্য উৎস খোঁজার দিকে মনোযোগ দিতে হবে। এটি একটি খুব প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প বলে মনে হয় ছবিতে লিগনিন নিয়ে আসে।
লিগনিন উচ্চ শক্তিতে পূর্ণ কিন্তু এই শক্তি পুনরুদ্ধার করা জটিল এবং একটি ব্যয়বহুল প্রক্রিয়া এবং এইভাবে জৈব জ্বালানী তৈরি হয় কারণ শেষ ফলাফল সাধারণত খুব বেশি খরচ হয় এবং বর্তমানে ব্যবহৃত "পরিবহন শক্তি" অর্থনৈতিকভাবে প্রতিস্থাপন করতে পারে না। লিগনিনকে ভাঙ্গার এবং এটিকে মূল্যবান রাসায়নিক পদার্থে রূপান্তরিত করার জন্য সাশ্রয়ী উপায়ের বিকাশের জন্য অনেক পন্থা নিয়ে গবেষণা করা হয়েছে। যাইহোক, বেশ কিছু সীমাবদ্ধতা লিগনিনের মত স্পর্শ উদ্ভিদ বস্তুর রূপান্তরকে সীমাবদ্ধ করেছে বিকল্প শক্তির উৎস হিসেবে ব্যবহার করা বা এমনকি এটিকে আরও সাশ্রয়ী করার চেষ্টা করা। একটি সাম্প্রতিক সমীক্ষা সফলভাবে ব্যাকটেরিয়া (ই. কোলি) কে একটি দক্ষ এবং উত্পাদনশীল জৈব রূপান্তর কোষ কারখানা হিসাবে কাজ করতে সক্ষম করেছে৷ ব্যাকটেরিয়া খুব দ্রুত বৃদ্ধি এবং একাধিক এবং তারা কঠোর শিল্প প্রক্রিয়া সহ্য করতে সক্ষম হয়. এই তথ্যটি প্রাকৃতিকভাবে উপলব্ধ লিগনিন ডিগ্রেডার বোঝার সাথে মিলিত হয়েছিল। কাজটি প্রকাশিত হয়েছিল ন্যাশনাল একাডেমি অফ সায়েন্স ইউএসএ এর কার্যপ্রণালী।
সান্ডিয়া ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে ডাঃ সীমা সিং এর নেতৃত্বে গবেষকদের দল তিনটি প্রধান সমস্যা সমাধান করেছে যা লিগনিনকে প্ল্যাটফর্ম রাসায়নিকগুলিতে পরিণত করার সম্মুখীন হয়। প্রথম প্রধান বাধা হল যে ব্যাকটেরিয়া E.Coli সাধারণত রূপান্তরের জন্য প্রয়োজনীয় এনজাইম তৈরি করে না। বিজ্ঞানীরা গাঁজন রিংয়ে একটি "ইনডুসার" যোগ করে এনজাইম তৈরির এই সমস্যাটি সমাধান করার প্রবণতা রাখেন। এই প্রবর্তকগুলি কার্যকর কিন্তু খুব ব্যয়বহুল এবং এইভাবে বায়োরিফাইনারির ধারণার সাথে ভালভাবে ফিট করে না। গবেষকরা এমন একটি ধারণার চেষ্টা করেছিলেন যেখানে ভ্যানিলার মতো একটি লিগনিন প্রাপ্ত যৌগ একটি সাবস্ট্রেট হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল এবং সেইসাথে একটি প্রবর্তক হিসাবে প্রকৌশল দ্বারা ব্যবহৃত হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়া ই কোলাই. এটি একটি ব্যয়বহুল প্রবর্তকের প্রয়োজনীয়তাকে বাইপাস করবে। যদিও, গ্রুপটি আবিষ্কার করেছিল, ভ্যানিলা একটি ভাল পছন্দ ছিল না বিশেষ করে কারণ একবার লিগনিন ভেঙে গেলে, ভ্যানিলা প্রচুর পরিমাণে উত্পাদিত হয় এবং এটি ই.কোলির কার্যকারিতাকে বাধা দিতে শুরু করে অর্থাৎ ভ্যানিলা বিষাক্ততা তৈরি করতে শুরু করে। কিন্তু এটি তাদের পক্ষে কাজ করেছিল যখন তারা প্রকৌশলী করেছিল ব্যাকটেরিয়া. নতুন পরিস্থিতিতে, E.Coli-এর জন্য বিষাক্ত রাসায়নিকটি "লিগনিন ভ্যালোরাইজেশন" এর জটিল প্রক্রিয়া শুরু করতে ব্যবহৃত হয়। একবার ভ্যানিলা উপস্থিত হলে, এটি এনজাইমগুলিকে সক্রিয় করে এবং ব্যাকটেরিয়া ভ্যানিলিনকে ক্যাটেকোলে রূপান্তর করতে শুরু করে, যা পছন্দসই রাসায়নিক। এছাড়াও, ভ্যানিলিনের পরিমাণ কখনই বিষাক্ত স্তরে পৌঁছায় না কারণ এটি বর্তমান সিস্টেমে স্বয়ংক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রিত হয়। তৃতীয় এবং চূড়ান্ত সমস্যাটি ছিল দক্ষতার। রূপান্তরের পদ্ধতিটি ধীর এবং নিষ্ক্রিয় ছিল তাই গবেষকরা অন্যান্য ব্যাকটেরিয়া থেকে আরও কার্যকর পরিবহণকারীদের সন্ধান করেছিলেন এবং তাদের ই. কোলিতে প্রকৌশলী করেছিলেন যা তারপরে প্রক্রিয়াটিকে দ্রুত ট্র্যাক করেছিল। এই ধরনের উদ্ভাবনী সমাধানগুলির দ্বারা বিষাক্ততা এবং দক্ষতার সমস্যাগুলি কাটিয়ে ওঠা জৈব জ্বালানী উৎপাদনকে আরও লাভজনক প্রক্রিয়া করতে সাহায্য করতে পারে। এবং, অটো-নিয়ন্ত্রণের অন্তর্ভুক্তির সাথে একটি বাহ্যিক প্রবর্তক অপসারণ জৈব জ্বালানী তৈরির প্রক্রিয়াটিকে আরও অপ্টিমাইজ করতে পারে।
এটি সুপ্রতিষ্ঠিত যে একবার লিগনিন ভেঙে গেলে, এটি মূল্যবান প্ল্যাটফর্ম রাসায়নিক সরবরাহ করার বা বরং "অর্পণ করার" ক্ষমতা রাখে যা পরে নাইলন, প্লাস্টিক, ফার্মাসিউটিক্যালস এবং অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ পণ্যগুলিতে রূপান্তরিত হতে পারে যা বর্তমানে পেট্রোলিয়াম থেকে উদ্ভূত হয় - পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্স। জৈব জ্বালানী এবং জৈব উৎপাদনের জন্য ব্যয়-কার্যকর সমাধান গবেষণা এবং বিকাশের দিকে এই অধ্যয়নটি প্রাসঙ্গিক। বায়োইঞ্জিনিয়ারিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে আমরা প্ল্যাটফর্ম রাসায়নিক এবং অন্যান্য বেশ কিছু নতুন শেষ পণ্য তৈরি করতে পারি, শুধু ব্যাকটেরিয়া ই.কোলি দিয়ে নয়, অন্যান্য মাইক্রোবিয়াল হোস্টের সাথেও। লেখকের ভবিষ্যত গবেষণা এই পণ্যগুলির একটি অর্থনৈতিক উত্পাদন প্রদর্শনের উপর ফোকাস করবে। এই গবেষণার শক্তি উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং সবুজ পণ্যের জন্য সম্ভাবনার পরিসীমা সম্প্রসারণের উপর বিশাল প্রভাব রয়েছে। লেখকরা মন্তব্য করেছেন যে অদূর ভবিষ্যতে লিগনোসেলুলোজ অবশ্যই পেট্রোলিয়ামের পরিপূরক হবে যদি এটি প্রতিস্থাপন না করে।
***
{উদ্ধৃত উৎস(গুলি) তালিকায় নীচে দেওয়া DOI লিঙ্কে ক্লিক করে আপনি মূল গবেষণাপত্রটি পড়তে পারেন}
উত্স (গুলি)
Wu W et al. 2018. লিগনিন ভ্যালোরাইজেশনের জন্য একটি অটোরেগুলেটরি সিস্টেম সহ ইঞ্জিনিয়ারিং ই. কোলাই', ন্যাশনাল একাডেমী অফ সায়েন্সেসের প্রসিডিংস. 115(12)। https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115
