Evaluation of the microalga Tetradesmus lagerheimii for biomass production and elimination of endocrine disrupting chemicals in paper mill wastewater
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सुदृढ़ सूक्ष्मशैवाल (माइक्रोएल्गा) *Tetradesmus lagerheimii* बिना किसी विस्तृत पूर्व-उपचार के, एक स्थिर पुनरावृत्ति-बैच प्रक्रिया (रिपीटेड-बैच प्रोसेस) के माध्यम से एंडोक्राइन-डिसरप्टिंग रसायनों को महत्वपूर्ण रूप से कम करके और उच्च बायोमास उत्पादकता प्राप्त करके, पेपर मिल के अपशिष्ट जल का प्रभावी ढंग से उपचार कर सकता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कागज के मिल दुनिया में पानी के सबसे बड़े उपभोक्ताओं में से एक हैं, और उनके द्वारा उत्पादित अपशिष्ट जल रसायनों का एक जटिल मिश्रण होता है। मानक उपचार संयंत्रों (treatment plants) के अपने कार्य करने के बाद भी, इस पानी में अक्सर ऐसे पदार्थों के अदृश निशान होते हैं जो जीवित चीजों की हार्मोनल प्रणालियों को बाधित कर सकते हैं। ये रसायन, जिन्हें एंडोक्राइन डिसरप्टर्स (endocrine disruptors) कहा जाता है, पारंपरिक फिल्टरों से निकलकर नदियों में प्रवेश कर सकते हैं, जहाँ वे मछलियों और अन्य वन्यजीवों के लिए जोखिम पैदा करते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात के तरीके खोज रहे हैं कि इस पानी को अधिक गहनता से कैसे साफ किया जाए और साथ ही इस कचरे को किसी उपयोगी चीज़ में बदलने का रास्ता भी निकाला जाए। एक आशाजनक मार्ग सूक्ष्म शैवाल (microalgae) नामक छोटे, एकल-कोशिकीय पौधों का उपयोग करना है। ये जीव प्राकृतिक फिल्टर हैं; वे पानी पीते हैं, पोषक तत्वों को अवशोषित करते हैं, और हानिकारक प्रदूषकों को तोड़ सकते हैं और एक घने, तैलीय बायोमास (biomass) में विकसित हो सकते हैं जिसका उपयोग संभावित रूप से ईंधन या अन्य सामग्रियों के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, इस विचार को एक व्यावहारिक वास्तविकता में बदलना कठिन रहा है। कागज मिल का अपशिष्ट जल कई प्रकार के शैवाल के लिए बहुत अधिक विषाक्त होता है, और उन्हें इस वातावरण में उगाने के पिछले प्रयास या तो पानी की व्यापक, महंगी सफाई की मांग करते थे, या बहुत कम मात्रा में पौधों की वृद्धि का परिणाम देते थे।
जर्मनी में शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह परीक्षण करने के लिए हाथ आजमाया कि क्या एक विशिष्ट, मजबूत स्ट्रेन (strain) बिना किसी विशेष प्रीट्रीटमेंट (pretreatment) के कच्चे कागज मिल अपशिष्ट जल में जीवित रह सकता है और फल-फूल सकता है। उन्होंने Tetradesmus lagerheimii नामक एक स्ट्रेन को चुना, जो एक प्रकार का हरा शैवाल है जिसे अपनी कठोरता के लिए जाना जाता है। अपशिष्ट जल को पतला करने या विषाक्त पदार्थों को हटाने के लिए उसे छानने के बजाय, उन्होंने शैवाल को सीधे एक कागज मिल से आने वाले एनारोबिक ट्रीटमेंट (anaerobic treatment) चरण के पानी में रख दिया। उनका लक्ष्य दोहरा था: यह देखना कि क्या शैवाल एक सघन कल्चर (culture) में विकसित हो सकता है और यह निर्धारित करना कि क्या यह विकास शेष एंडोक्राइन-डिसरप्टिंग रसायनों को हटा सकता है। सफाई की प्रभावशीलता को मापने के लिए, उन्होंने एक अत्यधिक संवेदनशील जैविक परीक्षण का उपयोग किया जो पानी में कुल एस्ट्रोजेनिक गतिविधि (estrogenic activity) का पता लगाता है, न कि केवल विशिष्ट रासायनिक नामों को देखता है। यह विधि एक जैविक सेंसर की तरह कार्य करती है, जो सभी हार्मोन को बाधित करने वाले पदार्थों के संयुक्त प्रभाव को प्रकट करती है, जिसमें अज्ञात ब्रेकडाउन उत्पाद भी शामिल हैं।
परिणामों ने दिखाया कि शैवाल उल्लेखनीय रूप से लचीले थे। वे बिना किसी विशेष प्रीट्रीटमेंट के अनुपचारित अपशिष्ट जल में तेजी से बढ़े, और औद्योगिक अपशिष्ट से जहरीले होने के बिना उच्च बायोमास सांद्रता तक पहुँच गए। शोधकर्ताओं ने पाया कि उन्हें हाइड्रोजन सल्फाइड जैसी गैसों को हटाने या पानी को छानने की आवश्यकता नहीं थी; शैवाल कच्चे पानी में उतना ही अच्छा विकसित हुआ जितना कि पूर्व-उपचारित नमूनों में। छह दिनों की अवधि में, शैवाल तेजी से बढ़े, जिससे 15 ग्राम प्रति लीटर का बायोमास सांद्रता प्राप्त हुई। यह एक महत्वपूर्ण मात्रा है, जो कागज मिल के अपशिष्ट जल से संबंधित अधिकांश पिछले अध्ययनों में रिपोर्ट की गई मात्रा से कहीं अधिक है। यह प्रक्रिया बार-बार चक्रों (cycles) में चलाने के लिए पर्याप्त स्थिर साबित हुई, जहाँ हर सप्ताह अधिकांश शैवाल को निकाला जाता था और ताजा अपशिष्ट जल डाला जाता था, जिससे कल्चर तीन सप्ताह से अधिक समय तक बिना विफल हुए बढ़ते रहे।
केवल बढ़ने के अलावा, शैवाल एक प्रभावी सफाई दल की तरह काम कर रहे थे। शोधकर्ताओं ने शैवाल के बढ़ने के छह दिनों के पहले और बाद में पानी में एस्ट्रोजेनिक गतिविधि को मापा। उस पानी में जहाँ शैवाल मौजूद थे, हानिकारक हार्मोनल गतिविधि में 88 से 98 प्रतिशत की गिरावट आई। इसकी तुलना में, शैवाल के बिना छोड़े गए पानी में केवल 60 से 81 प्रतिशत की कमी देखी गई, जो संभवतः प्राकृतिक प्रक्रियाओं या अन्य सूक्ष्मजीवों की वृद्धि के कारण थी। इसका मतलब है कि विशिष्ट शैवाल स्ट्रेन ने अतिरिक्त 7 से 33 प्रतिशत एंडोक्राइन-डिसरप्टिंग रसायनों को हटाने की जिम्मेदारी निभाई। अध्ययन में बिस्फेनॉल एस (bisphenol S) जैसे विशिष्ट रसायनों की भी जांच की गई, जो एक सामान्य औद्योगिक यौगिक है, और पाया गया कि शैवाल उपचार के बाद, पानी में इन पदार्थों की सांद्रता उस स्तर से नीचे गिर गई जिसे परीक्षण उपकरण पहचान सकते हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि शैवाल या तो इन रसायनों को तोड़ रहे थे या उन्हें अपने स्वयं के सेल्स (cells) में अवशोषित कर रहे थे।
हालाँकि, सफाई हर मामले में पूर्ण नहीं थी। जबकि शैवाल ने हार्मोनल डिसरप्टर्स को प्रभावी ढंग से हटाया, वे पानी के समग्र कार्बनिक भार (organic load) को उतनी मात्रा में कम नहीं कर पाए जितनी शोधकर्ताओं को उम्मीद थी। केमिकल ऑक्सीजन डिमांड (chemical oxygen demand), जो पानी में मौजूद कार्बनिक पदार्थ की मात्रा का माप है, कम तो हुई, लेकिन नियंत्रण नमूनों (control samples) की तुलना में उतनी नहीं हुई जिनमें शैवाल नहीं थे। शोधकर्ताओं ने देखा कि शैवाल बढ़ते समय स्वयं कार्बनिक पदार्थ छोड़ते हैं, जो अपशिष्ट जल में प्राकृतिक रूप से मौजूद बैक्टीरिया द्वारा किए जाने वाले सफाई कार्य को कुछ हद तक कम करता है। लंबे समय तक चलने वाले बार-बार के चक्रों में, शैवाल और बैक्टीरिया एक-दूसरे के अनुकूल होते गए, और समय के साथ सफाई दक्षता में थोड़ा सुधार हुआ, लेकिन शैवाल अकेले कार्बनिक भार को न्यूनतम स्तर तक नहीं ला सके।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि इस विशिष्ट शैवाल स्ट्रेन का उपयोग औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार के लिए एक व्यावहारिक मार्ग प्रदान करता है। एक कठिन, अनुकूलन योग्य जीव को चुनने और एक विशेष रिएक्टर का उपयोग करने से, जो इष्टतम प्रकाश और गैस विनिमय प्रदान करता है, पानी को प्री-फिल्टर करने के महंगे और ऊर्जा-गहन चरणों को छोड़ना संभव है। यह प्रक्रिया खतरनाक हार्मोनल प्रदूषकों को हटाने और मूल्यवान बायोमास के उत्पादन को सफलतापूर्वक जोड़ती है। हालाँकि चुनौतियाँ बनी हुई हैं, जैसे कि कार्बनिक भार का प्रबंधन करना और यह सुनिश्चित करना कि अंतिम बायोमास उपयोग के लिए सुरक्षित है, यह शोध प्रदर्शित करता है कि सूक्ष्म शैवाल जटिल औद्योगिक कचरे को साफ करने के लिए एक व्यवहार्य, मजबूत उपकरण हो सकते हैं, जो एक कठिन पर्यावरणीय समस्या को एक संभावित संसाधन में बदल देते हैं।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।