Valorization of kitchen waste via garbage enzyme fermentation: optimization and formulation of a sustainable bio-shampoo

दुनिया भर में हर दिन, घरों से जैविक कचरे की एक निरंतर धारा निकलती है: फलों के छिलके, सब्जियों के अवशेष और बचे हुए भोजन के टुकड़े। जब इस सामग्री को लैंडफिल (कूड़े के ढेरों) में फेंका जाता है, तो यह बिना ऑक्सीजन के सड़ता है, एक ऐसी प्रक्रिया जो मीथेन छोड़ती है, जो एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है और कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में वायुमंडल में गर्मी को कहीं अधिक प्रभावी ढंग से रोक लेती है। दशकों से, वैज्ञानिक और पर्यावरणविद् इस समस्या को समाधान में बदलने के तरीके खोज रहे हैं, साधारण निपटान से आगे बढ़कर एक ऐसी प्रणाली की ओर बढ़ रहे हैं जहाँ कचरा एक संसाधन बन जाए। ऐसा ही एक दृष्टिकोण 'गारबेज एंजाइम किण्वन' (garbage enzyme fermentation) नामक तकनीक पर आधारित है। यह विधि जैविक कचरे, चीनी के स्रोत और पानी के एक सरल मिश्रण पर निर्भर करती है, जिसे एक सीलबंद कंटेनर में किण्वित होने के लिए छोड़ दिया जाता है। समय के साथ, प्राकृतिक सूक्ष्मजीव खाद्य अपशिष्ट की जटिल संरचनाओं को तोड़ देते हैं, जिससे वे एक ऐसे तरल में बदल जाते हैं जो कार्बनिक अम्लों और एंजाइमों से समृद्ध होता है। ये जैविक उपकरण गंदगी को घोल सकते हैं, वसा को तोड़ सकते हैं, और यहाँ तक कि एक सफाई एजेंट के रूप में भी कार्य कर सकते हैं, जो घरेलू कचरे को घर और पर्यावरण के लिए उपयोगी चीज़ में पुनर्चक्रित करने का एक तरीका प्रदान करते हैं।

हो ची मिन्ह सिटी, वियतनाम के 'हाई स्कूल फॉर द गिफ्टेड' के एक शोधकर्ता ने हाल ही में इस प्रक्रिया को परिष्कृत करने और यह देखने के लिए प्रयास किया कि क्या परिणामी तरल को व्यक्तिगत देखभाल उत्पाद में बदला जा सकता है। लक्ष्य एक ऐसा शैम्पू बनाना था जो कठोर, पेट्रोलियम-आधारित रसायनों का उपयोग किए बिना बालों को साफ करे, और साथ ही यह सिद्ध करे कि रसोई के कचरे को एक उच्च-गुणवत्ता वाले, सुरक्षित और प्रभावी उपभोक्ता उत्पाद में बदला जा सकता है। अध्ययन दो मुख्य प्रश्नों पर केंद्रित था: कि कैसे किण्वन प्रक्रिया को तेज़ और अधिक विश्वसनीय बनाया जाए, और क्या अंतिम तरल को एक शैम्पू के रूप में तैयार किया जा सकता है जो मानव उपयोग के लिए पर्याप्त कोमल हो।

इन प्रश्नों का उत्तर देने के लिए, शोधकर्ता ने सामग्रियों को तैयार करने के विभिन्न तरीकों का परीक्षण करके शुरुआत की। इस प्रकार के किण्वन के लिए मानक रेसिपी में चीनी, कचरे और पानी का एक विशिष्ट अनुपात चाहिए होता है, लेकिन कचरे की भौतिक अवस्था और उपयोग की जाने वाली चीनी के प्रकार की कड़ाई से तुलना नहीं की गई थी। शोधकर्ता ने प्रयोगों के पहले दौर में चार विविधताओं का परीक्षण किया। कुछ में साबुत, बिना कटे फल के छिलके और सब्जियों के अवशेषों का उपयोग किया गया, जबकि अन्य में टुकड़ों को लगभग आधा सेंटीमीटर से एक सेंटीमीटर के आकार के क्यूब्स में काटकर उपयोग किया गया। चीनी का स्रोत भी अलग था, जिसमें कुछ बैचों में परिष्कृत सफेद दानेदार चीनी का उपयोग किया गया और अन्य में मोलासेस (molasses), जो चीनी उत्पादन से बचा हुआ एक गाढ़ा, गहरा सिरप है, का उपयोग किया गया। इनमें से किसी भी प्रारंभिक बैच में कोई अतिरिक्त बैक्टीरिया या यीस्ट नहीं डाला गया था; वे पूरी तरह से खाद्य कचरे पर मौजूद प्राकृतिक सूक्ष्मजीवों पर निर्भर थे। तीस दिनों के बाद, परिणाम निराशाजनक थे। साबुत, बिना कटे कचरे वाले मिश्रणों में टूटने के लगभग कोई संकेत नहीं दिखे। यहाँ तक कि कटे हुए कचरे ने भी बहुत धीमी गति से किण्वन किया, और सफल परिवर्तन का संकेत देने वाली तीव्र, खट्टी गंध विकसित करने में विफल रहा। कचरे पर मौजूद प्राकृतिक सूक्ष्मजीव एक महीने के भीतर प्रक्रिया को कुशलतापूर्वक चलाने के लिए पर्याप्त नहीं थे।

शोधकर्ता ने फिर प्रयोगों का दूसरा सेट पेश किया, इस बार प्रत्येक बैच में 'एम्ज़ियो' (Emzeo) नामक एक व्यावसायिक सूक्ष्मजीव स्टार्टर की थोड़ी मात्रा मिलाई। इस तैयारी में पौधों के रेशों और स्टार्च को तोड़ने के लिए जाने जाने वाले विशिष्ट बैक्टीरिया और कवक के स्ट्रेन शामिल हैं। इसके जुड़ने के साथ, परिणाम नाटकीय रूप से बदल गए। जिन मिश्रणों में कटे हुए कचरे और मोलासेस का उपयोग किया गया था, उनमें सबसे तेज़ और सबसे पूर्ण रूपांतरण हुआ। इन कंटेनरों में, ठोस खाद्य कचरा पूरी तरह से घुल गया, जिससे पीछे एक स्पष्ट, हल्के भूरे रंग का तरल और सतह पर तैरती हुई सूक्ष्मजीवी जीवन की एक मोटी, सफेद परत रह गई। इस तरल की एक विशिष्ट, सुखद गंध थी जो मीठी और खट्टी दोनों थी, जैसे कि फ्रूटी सिरका। अन्य संयोजन, जैसे कि साबुत कचरे या सफेद चीनी वाले, अभी भी अपूर्ण टूटने या कमजोर सूक्ष्मजीवी विकास के संकेत दिखा रहे थे। डेटा ने पुष्टि की कि कचरे को छोटे टुकड़ों में काटने से सूक्ष्मजीवों के काम करने के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र बढ़ गया, और मोलासेस ने परिष्कृत चीनी की तुलना में पोषक तत्वों और खनिजों का एक समृद्ध आहार प्रदान किया, जिससे लाभकारी बैक्टीरिया तेजी से बढ़ने लगे और वांछित एंजाइम और एसिड केवल तीस दिनों में उत्पन्न करने में सक्षम हुए।

एक बार इष्टतम किण्वन प्रक्रिया की पहचान हो जाने के बाद, शोधकर्ता ने परिणामी तरल की सफाई शक्ति का परीक्षण किया। तरल को ठोस कणों को हटाने के लिए छाना गया और फिर इसे कांच, सिरेमिक टाइल्स और स्टेनलेस स्टील की सतहों पर लगाया गया, जिन्हें मोटर तेल, खाना पकाने की चिकनाई और सिंथेटिक सीबम से दाग दिया गया था। यह तरल असाधारण रूप से अच्छा काम करता है। पांच मिनट के भीतर, इसने बिना किसी ज़ोरदार रगड़ने की आवश्यकता के तीनों प्रकार के जिद्दी दागों को कठोर सतहों से पूरी तरह से हटा दिया। सफाई की क्रिया कई कारकों के संयोजन से आती प्रतीत हुई: तरल में मौजूद एंजाइमों ने गंदगी में मौजूद वसा और प्रोटीन को तोड़ा, जबकि प्राकृतिक अम्लों ने खनिज जमाव को घोल दिया और गंदगी को हटाने में मदद की। इसने प्रदर्शित किया कि किणमित कचरा केवल एक सैद्धांतिक समाधान नहीं बल्कि एक व्यावहारिक, प्रभावी क्लीनर है।

अंतिम चरण इस सफाई तरल को शैम्पू में बदलना था। शोधकर्ता ने सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाले किंतित तरल को लिया और इसे ग्लेडिट्सिया फल (gleditsia fruit), नींबू के छिलके और लेमनग्रास सहित प्राकृतिक पौधों के अर्क के साथ मिलाया। मिश्रण को सही बनावट और गाढ़ापन देने के लिए, एक प्राकृतिक गाढ़ा करने वाले एजेंट और नमक की थोड़ी मात्रा मिलाई गई। परिणाम एक स्पष्ट, हल्के भूरे रंग का तरल था जिसमें ताज़ा, हर्बल-साइट्रस सुगंध थी। परीक्षण करने पर, शैम्पूला ने एक स्थिर, समृद्ध झाग पैदा किया और सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि इसका pH स्तर 5.5 था। यह विशिष्ट अम्लता अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह मानव स्कैल्प के प्राकृतिक pH से मेल खाती है, जो त्वचा को स्वस्थ रखने और बालों के क्यूटिकल्स को चिकना बनाए रखने में मदद करती है। कई वाणिज्यिक शैम्पू अधिक क्षारीय होते हैं, जो प्राकृतिक तेलों को छीन सकते हैं और त्वचा में जलन पैदा कर सकते हैं। हालाँकि, यह नया फॉर्मूलेशन सल्फेट्स से पूरी तरह मुक्त था, जो अधिकांश स्टोर-खरीदे गए शैम्पू में पाए जाने वाले कठोर डिटर्जेंट हैं जो पेट्रोलियम से प्राप्त होते हैं। इसने बालों को प्रभावी ढंग से साफ किया, चिकनाई को हटाया लेकिन बालों को सूखा या क्षतिग्रस्त महसूस कराए बिना।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि कचरे के टुकड़ों के आकार को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके, सही चीनी स्रोत चुनकर, और एक विशिष्ट सूक्ष्मजीव स्टार्टर जोड़कर, रसोई के कचरे को केवल एक महीने में एक उच्च-प्रदर्शन, पर्यावरण के अनुकूल शैम्पू में बदला जा सकता है। यह प्रक्रिया दोहरा लाभ प्रदान करती है: यह जैविक कचरे को लैंडफिल से हटाती है, जिससे हानिकारक ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन को कम किया जा सके, और यह एक टिकाऊ उत्पाद बनाती है जो सिंथेटिक रसायनों से जुड़े पर्यावरणीय और स्वास्थ्य संबंधी चिंताओं से बचता है। अनुसंधान सुझाव देता है कि सर्कुलर इकोनॉमी (चक्रीय अर्थव्यवस्था) के सिद्धांतों को, जहाँ कचरे का निरंतर नए मूल्य के निर्माण के लिए पुन: उपयोग किया जाता है, दैनिक उपयोग के लिए प्रभावी और ग्रह के लिए कोमल वस्तुओं का उत्पादन करने हेतु घरेलू स्तर पर लागू किया जा सकता है। भविष्य के कार्य तरल में एंजाइमों के सटीक स्तर को मापने और यह परीक्षण करने पर केंद्रित होंगे कि शैम्पू शेल्फ पर कितने समय तक स्थिर रहता है, लेकिन प्रारंभिक निष्कर्ष टिकाऊ व्यक्तिगत देखभाल के लिए एक स्पष्ट और आशाजनक मार्ग प्रदान करते हैं।