Development and Characterization of Formaldehyde-free Particleboards using Detarium senegalense seed powder as an environmentally friendly Bio-binder.
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि डिटारियम सेनेगलेंस (Detarium senegalense) बीज का चूर्ण टिकाऊ पार्टिकलबोर्ड बनाने के लिए एक व्यवहार्य, फॉर्मलाडेहाइड-मुक्त बायो-बाइंडर के रूप में कार्य करता है, जिसमें 30% बाइंडर सामग्री वाला फॉर्मूलेशन सबसे आशाजनक यांत्रिक और भौतिक गुण प्रदान करता है।
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लकड़ी के सम्मिश्र (वुड कंपोजिट) आधुनिक निर्माण का एक मुख्य हिस्सा हैं, जो किचन कैबिनेट से लेकर फर्श तक सब कुछ में पाए जाते हैं। पारंपरिक रूप से, इन सामग्रियों को सिंथेटिक रेजिन का उपयोग करके लकड़ी के चिप्स या बुरादे को आपस में चिपकाकर बनाया जाता है। इनमें से सबसे आम गोंद एक रसायन पर निर्भर करता है जिसे फॉर्मलाडेहाइड कहा जाता है। हालांकि यह लकड़ी को जोड़ने के लिए प्रभावी है, लेकिन फॉर्मलाडेहाइड एक ज्ञात कार्सिनोजेन (कैंसर पैदा करने वाला तत्व) है जो बोर्ड स्थापित होने के लंबे समय बाद भी धुएं या गैसों को छोड़ता रहता है, जिससे स्वास्थ्य जोखिम पैदा होते हैं और ऐसे पर्यावरणीय खतरे उत्पन्न होते हैं जिन्हें उत्पाद के जीवन के अंत में प्रबंधित करना कठिन होता है। जैसे-जैसे दुनिया जीवाश्म ईंधन-आधारित सामग्रियों और जहरीले रसायनों से दूर जाने की कोशिश कर रही है, वैज्ञानिक ऐसे विकल्पों की तलाश कर रहे हैं जो सुरक्षित, नवीकरणीय हों और कठोर सिंथेटिक्स की आवश्यकता के बिना लकड़ी के कणों को जोड़ने में सक्षम हों। चुनौती एक ऐसे प्राकृतिक पदार्थ को खोजने में है जो प्रचुर, सस्ता और लकड़ी के कणों को नमी के संपर्क में आने पर भी मजबूती से थामे रखने के लिए पर्याप्त मजबूत हो।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने डेटारियम सेनेगलेंस (Detarium senegalense) नामक एक उष्णकटिबंधीय पेड़ के बीजों में छिपे एक संभावित समाधान की खोज की। यह पेड़, जो अफ्रीका के कुछ हिस्सों में पाया जाता है, ऐसे बीज पैदा करता है जिन्हें अक्सर तेल निकालने के लिए संसाधित किया जाता है। इस तेल निष्कर्षण से बचा हुआ पाउडर, जिसे आमतौर पर फेंक दिया जाता है, में प्राकृतिक गोंद (गम्स), प्रोटीन और शर्करा होती है। शर्दा यूनिवर्सिटी और मैदुगुरी विश्वविद्यालय के अबूबकर सादिक इमाम और सहयोगियों के नेतृत्व में टीम ने एक सरल प्रश्न पूछा: क्या यह कम उपयोग किया जाने वाला पाउडर एक गोंद के रूप में कार्य कर सकता है ताकि फॉर्मलाडेहाइड-मुक्त पार्टिकलबोर्ड बनाए जा सकें? उन्होंने यह परीक्षण करने के लिए प्रयास किया कि क्या यह उप-उत्पाद जहरीले सिंथेटिक रेजिन का स्थान ले सकता है, जिससे खाद्य उद्योग के एक उप-उत्पाद को निर्माण सामग्री में बदला जा सके।
उत्तर खोजने के लिए, शोधकर्ताओं ने अलग-अलग मात्रा में पिसे हुए बीज के पाउडर के साथ बुरादा मिलाया। उन्होंने तीन अलग-अलग प्रकार के बोर्ड बनाए: एक जहाँ बीज के पाउडर का मिश्रण में 10 प्रतिशत हिस्सा था, दूसरा जिसमें 20 प्रतिशत था, और तीसरा जिसमें 30 प्रतिशत था। उन्होंने उच्च ताप या दबाव का उपयोग करने के बजाय, एक कम-ऊर्जा विधि का उपयोग किया, जिसमें मिश्रण को हाइड्रोलिक मशीन के साथ कमरे के तापमान पर दबाया गया और फिर उन्हें सूखने दिया गया। बोर्डों का परीक्षण करने से पहले, उन्होंने उस तकनीक का उपयोग करके बीज के पाउडर का विश्लेषण किया जो किसी पदार्थ के रासायनिक निर्माण खंडों की पहचान करती है। विश्लेषण ने पुष्टि की कि पाउडर उन विशिष्ट रासायनिक समूहों से समृद्ध है जो प्राकृतिक प्रोटीन और पौधों की शर्करा में पाए जाते हैं। ये समूह जाने-माने हैं कि वे चिपचिपे होते हैं और बंधन बनाने में सक्षम होते हैं, जिससे यह संकेत मिला कि पाउडर में एक आसंजन (एडहेसिव) के रूप में कार्य करने के लिए सही रसायन विज्ञान मौजूद है।
भौतिक परीक्षणों के परिणामों ने एक स्पष्ट पैटर्न दिखाया। बीज के पाउडर की सबसे कम मात्रा वाले बोर्ड, यानी 10 प्रतिशत वाले मिश्रण, पानी में रखे जाने पर बिखर गए। नमी के विरुद्ध लकड़ी के कणों को एक साथ थामे रखने के लिए गोंद पर्याप्त मजबूत नहीं था। हालांकि, जैसे-जैसे शोधकर्ताओं ने बीज के पाउडर की मात्रा बढ़ाई, बोर्ड काफी मजबूत और जल-प्रतिरोधी होते गए। 30 प्रतिशत बीज पाउडर वाले बोर्ड सबसे सफल रहे। उन्होंने अन्य समूहों की तुलना में सबसे कम पानी सोखा और अपना आकार बहुत बेहतर तरीके से बनाए रखा। यह सुधार इसलिए हुआ क्योंकि पाउडर की अधिक मात्रा ने बुरादे के कणों को अधिक अच्छी तरह से ढंक लिया, जिससे अंतराल भर गए और एक सघन, निरंतर संरचना बन गई जिसमें पानी आसानी से प्रवेश नहीं कर सका।
जब टीम ने यह परीक्षण किया कि बोर्ड कितना वजन सह सकते हैं, तो परिणाम जल प्रतिरोध के निष्कर्षों के समान ही थे। 30 प्रतिशत बीज पाउडर वाले बोर्ड सबसे मजबूत थे, जो टूटने से पहले सबसे अधिक झुकने वाले बल को सहने में सक्षम थे। वे सबसे सख्त भी थे, जिसका अर्थ है कि वे दबाव के तहत आसानी से नहीं झुकते थे। शोधकर्ताओं ने टूटे हुए बोर्डों के अंदर देखने के लिए एक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी का उपयोग किया और देखा कि ऐसा क्यों हुआ। कमजोर बोर्डों में, लकड़ी के कणों के बीच बड़े अंतराल थे, और गोंद ने उन्हें ठीक से नहीं ढंका था। सबसे मजबूत बोर्डों में, बीज के पाउडर ने एक ठोस, निरंतर परत बनाई जो बुरादे के हर टुकड़े को कसकर लपेट लेती थी, जिससे एक एकीकृत सामग्री बन जाती थी। हालांकि 30 प्रतिशत वाले बोर्डों में कुछ छोटे दरारें देखी गईं जहाँ गोंद गुच्छों के रूप में जमा हो गया था, फिर भी वे अन्य मिश्रणों की तुलना में कहीं अधिक श्रेष्ठ थे।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि डेटारियम सेनेगलेंस का बीज पाउडर पार्टिकलबोर्ड बनाने के लिए जहरीले सिंथेटिक गोंद के एक व्यवहार्य, नवीकरणीय विकल्प के रूप में काम कर सकता है। सबसे अच्छा प्रदर्शन पाउडर की उच्च सांद्रता का उपयोग करने से आया, विशेष रूप से बोर्ड के कुल वजन का 30 प्रतिशत। इस फॉर्मूलेशन ने एक ऐसी सामग्री तैयार की जो सघन, मजबूत और अन्य कम गोंद वाले संस्करणों की तुलना में काफी अधिक जल-प्रतिरोधी थी। हालांकि, शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि सबसे अच्छे बोर्डों ने भी काफी मात्रा में पानी सोखा, जिससे पता चलता है कि हालांकि बीज का पाउडर एक आशाजनक शुरुआत है, इसे सभी निर्माण अनुप्रयोगों के लिए पूरी तरह से वाटरप्रूफ बनाने के लिए आगे और उपचार की आवश्यकता हो सकती है। यह कार्य प्रदर्शित करता है कि उष्णकटिबंधीय कृषि के कचरे को मूल्यवान, फॉर्मलाडेहाइड-मुक्त निर्माण सामग्री में बदला जा सकता है, जो एक अधिक टिकाऊ और चक्रीय अर्थव्यवस्था की ओर मार्ग प्रशस्त करता है जहाँ कुछ भी बर्बाद नहीं होता।
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