समुद्री प्लास्टिक को तोड़ने वाली फफूंद

 (nioz.nl)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-06-16 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • समुद्री फफूंद Parengyodontium album समुद्र में पाए जाने वाले सबसे सामान्य प्लास्टिक पॉलीएथिलीन(PE) के कणों को तभी तोड़ सकती है, जब वे पहले सूरज की UV रोशनी से प्रभावित हो चुके हों
  • NIOZ, Utrecht University और Ocean Cleanup Foundation के शोधकर्ताओं ने उत्तर प्रशांत के प्लास्टिक-प्रदूषण क्षेत्र से सूक्ष्मजीव ढूंढे और 13C समस्थानिक वाले विशेष प्लास्टिक से विघटन प्रक्रिया को ट्रैक किया
  • लैब में पुष्टि हुई कि P. album की PE विघटन दर लगभग 0.05% प्रतिदिन थी, और PE से निकला अधिकांश कार्बन फफूंद के शरीर में इस्तेमाल होने के बजाय CO2 में बदलकर उत्सर्जित हो गया
  • यह केवल उस PE को तोड़ सकती है जो थोड़े समय के लिए भी UV के संपर्क में रहा हो, इसलिए समुद्र में इसका असर मुख्य रूप से उन प्लास्टिक पर सीमित है जो शुरुआत में सतह के पास तैरते थे
  • मानवता हर साल 400 अरब kg से अधिक प्लास्टिक बनाती है और 2060 तक इसके कम से कम 3 गुना बढ़ने की उम्मीद है, इसलिए गहरे समुद्र में काम करने वाली दूसरी समुद्री फफूंदों की खोज महत्वपूर्ण होती जा रही है

UV से गुज़रे PE को तोड़ने वाली समुद्री फफूंद

  • समुद्री फफूंद Parengyodontium album समुद्री प्लास्टिक कचरे की सतह पर बनने वाली पतली परत में अन्य समुद्री सूक्ष्मजीवों के साथ रहती है
  • NIOZ के समुद्री सूक्ष्मजीवविज्ञानियों ने पुष्टि की कि यह फफूंद समुद्र में पहुंचे प्लास्टिक में सबसे प्रचुर पॉलीएथिलीन(PE) कणों को तोड़ सकती है
  • यह शोध वैज्ञानिक जर्नल Science of the Total Environment में प्रकाशित हुआ
  • P. album अब तक पहचानी गई प्लास्टिक-विघटक समुद्री फफूंदों की सूची में शामिल हो गई है
    • अब तक केवल 4 प्रजातियां ही ऐसी समुद्री फफूंदों के रूप में मिली हैं जो प्लास्टिक तोड़ सकती हैं
    • प्लास्टिक को तोड़ सकने वाले बैक्टीरिया के बारे में अपेक्षाकृत अधिक जानकारी पहले से थी

विघटन प्रक्रिया को ट्रैक करने का तरीका

  • शोधकर्ताओं ने उत्तर प्रशांत के प्लास्टिक-प्रदूषण केंद्रित क्षेत्र में प्लास्टिक-विघटक सूक्ष्मजीवों की खोज की
  • इकट्ठा किए गए प्लास्टिक कचरे से समुद्री फफूंद को अलग करने के बाद, उसे लैब में लेबल्ड कार्बन वाले विशेष प्लास्टिक पर उगाया गया
  • 13C समस्थानिक को खाद्य शृंखला में ट्रैक किया जा सकता है, इसलिए इसका उपयोग यह देखने के लिए किया गया कि प्लास्टिक का कार्बन विघटन के बाद कहां जाता है
  • इस तरीके से PE विघटन प्रक्रिया को मात्रात्मक रूप से मापा जा सका

लैब में पुष्टि हुई विघटन दर और उत्पाद

  • लैब अवलोकनों में P. album की PE विघटन दर लगभग 0.05% प्रतिदिन थी
  • मापन से पता चला कि फफूंद PE को तोड़ते समय PE से निकले कार्बन का बहुत कम उपयोग करती है
  • विघटित PE का अधिकांश कार्बन कार्बन डाइऑक्साइड(CO2) में बदलकर फिर से उत्सर्जित हो जाता है
  • इस CO2 उत्सर्जन की मात्रा उस कम स्तर के बराबर आंकी गई जो मनुष्य के श्वसन से निकलती है, इसलिए इसे नया पर्यावरणीय संकट पैदा करने वाला नहीं माना गया

UV की जरूरी शर्त

  • P. album को PE को ऊर्जा स्रोत के रूप में इस्तेमाल करने के लिए सूरज की रोशनी जरूरी है
  • लैब में P. album ने केवल उसी PE को तोड़ा जो कम से कम थोड़े समय के लिए UV प्रकाश के संपर्क में आया था
  • समुद्र में इस फफूंद का विघटन लक्ष्य केवल वही प्लास्टिक हो सकते हैं जो शुरुआत में सतह के पास तैरते थे
  • यह पहले से ज्ञात था कि UV प्रकाश प्लास्टिक को यांत्रिक रूप से तोड़ता है, और यह परिणाम दिखाता है कि UV समुद्री फफूंद द्वारा होने वाले जैविक विघटन को भी बढ़ावा देता है

गहरे समुद्र की अब तक अनपहचानी फफूंदें

  • बहुत सा प्लास्टिक सूरज की रोशनी के संपर्क में आने से पहले ही गहरी परतों में डूब जाता है, इसलिए P. album सभी प्लास्टिक को नहीं तोड़ सकती
  • Annika Vaksmaa का मानना है कि गहरे समुद्र में भी प्लास्टिक तोड़ने वाली अब तक अज्ञात फफूंदें मौजूद हो सकती हैं
  • समुद्री फफूंदें कार्बन-आधारित जटिल पदार्थों को तोड़ सकती हैं, और उनकी विविधता भी काफी अधिक है
  • अब तक पहचानी गई 4 प्रजातियों के अलावा दूसरी प्रजातियां भी प्लास्टिक विघटन में योगदान दे सकती हैं
  • गहरी परतों में प्लास्टिक विघटन किस गतिशीलता से होता है, इस पर अभी भी कई सवाल बाकी हैं

प्लास्टिक प्रदूषण का पैमाना

  • मानवता हर साल 400 अरब kg से अधिक प्लास्टिक का उत्पादन करती है
  • 2060 तक प्लास्टिक उत्पादन कम से कम 3 गुना हो जाने की उम्मीद है
  • बहुत सा प्लास्टिक कचरा समुद्र में पहुंचता है, ध्रुवीय क्षेत्रों से उष्णकटिबंधीय इलाकों तक सतही जल में तैरता है, फिर गहरे समुद्र में जाकर अंततः समुद्र तल पर बैठ जाता है
  • उपोष्णकटिबंधीय भंवर (subtropical gyres) लगभग स्थिर, वलयाकार समुद्री धाराएं होती हैं, इसलिए एक बार प्लास्टिक इनमें पहुंच जाए तो वह फंस जाता है
  • दुनिया के 6 बड़े भंवरों में से एक उत्तर प्रशांत उपोष्णकटिबंधीय भंवर में ही पहले से लगभग 8 करोड़ kg तैरता हुआ प्लास्टिक जमा है

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-06-16
Hacker News की राय

  • ज़मीन से लिए गए सैंपल में इस फंगस Parengyodontium album को सच में अलग करके उसका sequence analysis भी किया था
    तस्वीर और DNA यहां देखे जा सकते हैं:
    https://www.inaturalist.org/observations/147456216
    https://www.inaturalist.org/observations/150149352

  • अगर यह फंगस polyethylene को तोड़ता है, तो शायद इसके byproducts को cogeneration power plant के fuel के तौर पर second use में लाना भी संभव हो
    लेकिन aquatic environment में microplastics का बड़ा हिस्सा कार टायर घिसने से आता है, इसलिए ज्यादा और अलग-अलग तरह के fungi की जरूरत होगी
    sciencenews
    theconversation
    springeropen

    • कार टायर वाला हिस्सा अविश्वसनीय रूप से बड़ा है
      स्विट्जरलैंड में अनुमान है कि पर्यावरण में निकलने वाले microplastics का लगभग 90% टायर घिसने से आता है: https://www.admin.ch/gov/en/start/documentation/media-releases.msg-id-100009.html
      काल्पनिक तौर पर अगर कारों पर बहुत सख्त प्रतिबंध लगा दिया जाए, तो landscape fragmentation, public space occupation, accidents और risks, इंसानों व जानवरों को नुकसान, public costs, noise और particulate matter के साथ-साथ microplastic emissions भी लगभग 10:1 के स्तर तक घटाए जा सकते हैं
    • टायर tread धुलकर waterways में जाने का scale बहुत बड़ा लगता है
      मोटे हिसाब से हर साल 2 करोड़ टन टायर बनते हैं, और अगर उनमें से 1% घिसे हुए tread या driver के हिसाब से sidewall के रूप में गायब हो जाए, तो हर साल 2 लाख टन tire particles पर्यावरण में फैलते हैं
    • कपड़ों से निकलने वाला polyester भी है
      Patagonia ने recycled polyester पर switch किया और उसे ज्यादा पर्यावरण-friendly मानता है, यह आखिर करना क्या चाहता है समझ नहीं आता
    • जहां दूसरे विकल्प मौजूद हों, वहां निजी mobility के लिए कारों का इस्तेमाल बंद करना भी एक तरीका है

  • अगर शरीर में microplastic accumulation होता है, तो मैं सोचता हूं कि क्या natural biopolymers के साथ भी वही समस्या होगी
    हम cellulose को तोड़ नहीं सकते, तो शरीर के अंदर micro-cellulose का क्या होता है, और उससे भी मुश्किल से टूटने वाले lignin का क्या होता होगा, यह भी सवाल है
    पौधों से आने वाले microfibers क्या plastic या asbestos fibers की तरह समय के साथ शरीर में जमा होते हैं, और क्या उम्र बढ़ने पर हम ऐसी चीजों से भर जाते हैं, यह भी जानना चाहता हूं
    पहले के समय में baker होना सबसे जानलेवा पेशों में से एक था, क्योंकि वे बहुत ज्यादा flour dust inhale करते थे
    fungi जिस तरह lignin को तोड़ते हैं, वह दिखाता है कि मुश्किल से decomposable organic material को process करने के लिए जीवों को कितने extreme तरीके अपनाने पड़ते हैं। वे enzymes और compounds का एक bundle कोशिका के बाहर भेजते हैं, जिसमें hydrogen peroxide और बहुत oxidizing hydroxyl radicals तक शामिल होते हैं, इसलिए यह हैरानी की बात नहीं कि fungi plastic पर भी कुछ हद तक हमला कर सकते हैं

    • बड़े molecules को bloodstream में जाने से रोकने वाली कई defense systems होती हैं, इसलिए अगर ऐसे polymers bloodstream में आने लगें तो उससे भी बड़ी समस्या पहले से मौजूद होगी
      microplastics chemically बहुत inert होते हैं, इसलिए यह special case है, लेकिन फिर भी वे kidney में filter हो जाते हैं। cellulose या lignin के साथ भी ऐसा ही होने की संभावना ज्यादा है
      सच कहूं तो कुछ microplastic papers पढ़ने के बाद शक होता है कि उनमें से काफी कमजोर हैं। modern labs में plastic हर जगह है, और proper control group वाले papers दुर्लभ हैं। Petri dishes, pipettes, microplates—सब कुछ plastic है और plastic packaging में आता है, plastic tools से साफ किया जाता है, और synthetic fibers खूब पहने हुए लोग उन्हें handle करते हैं
      जब gene sequencers पहली बार widely available हुए थे, तब भी यही confusion हुआ था, और आखिर में यह मानना पड़ा कि DNA contamination हर जगह है, इसलिए sample collection और statistical methods में बहुत सावधानी चाहिए
      lungs को irritate करने लायक छोटी चीजें occupational exposure level पर मिलते-जुलते असर डालती हैं, और silicosis जैसे मामलों में इससे भी खराब हो सकता है। industrialization से पहले के agricultural workers और miners भी dust inhalation से अक्सर pneumoconiosis से जूझते थे
    • लकड़ी की धूल भी pulmonary fibrosis पैदा कर सकती है: https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/pulmonary-fibrosis/symptoms-causes/syc-20353690
    • सोचता हूं कि क्या ऐसा कोई फंगस है जिसे इंसान खा सके और जो unwanted fibers और microplastics को तोड़ दे
    • microplastic concentration lungs में सबसे ज्यादा होता है, लेकिन blood में भी पाया गया है
      lungs, blood या पूरे शरीर में यह कितनी देर तक रहता है, मेरी जानकारी में अभी पता नहीं है
      microplastics इतने आम हैं और उनमें endocrine-disrupting properties हैं, इसलिए मुझे गहरा शक है कि autism prevalence में वृद्धि का कुछ हिस्सा fetal stage में microplastic exposure से जुड़ा हो सकता है। उस समय androgen exposure की timing और dose effect long-term developmental program सेट कर सकते हैं
      baker वाली बात मुझे नहीं पता थी, लेकिन काफी दिलचस्प है

  • ऐसी खबरें मैं काफी लंबे समय से सुनता आ रहा हूं
    fungi plastic को तोड़ते हैं, कीड़े plastic खाते हैं, ऐसा कहा जाता है, लेकिन असल में plastic पर कुछ होता हुआ नहीं दिखता। ऐसा क्यों है

    • plastic खाने वाले जीव उन environments में evolve हुए हैं जहां plastic concentration बेहद ज्यादा है और खाने के लिए लगभग कुछ नहीं है
      दूसरा food मिलते ही वे फिर कुछ और खाने की दिशा में evolve हो जाते हैं
      अगर खाने को बिल्कुल कुछ न हो तो इंसान भी plastic try कर सकता है, और चमत्कारिक रूप से plastic तोड़ने वाला चुना हुआ जीव भी हो सकता है, लेकिन मौका मिलते ही वह normal food पर लौट जाएगा
    • plastic खाने वाले microbes में से कई को बहुत specific conditions चाहिए होती हैं
      जैसे बारीक पीसा हुआ material, 55°C से ऊपर high temperature, और सख्ती से controlled pH
      ऐसी environment आम तौर पर bioreactor के बाहर नहीं बनती, इसलिए घर के किसी भी plastic पर हमला करते हुए इन्हें देखना मुश्किल है
    • फिर एक और सवाल उठता है। उस fungus को क्या तोड़ता है
      यह serious question है। अगर यह fungus सारे plastic को खाता है, तो समुद्र में बहुत बड़ी मात्रा में नया life पैदा होगा और ecosystem पर उसका असर क्या होगा, पता नहीं। शायद हम एक समस्या को दूसरी समस्या में बदल रहे हों

  • यह सिर्फ अच्छी खबर नहीं है
    हम जिस प्लास्टिक के स्वर्ण युग में रहते हैं, उसी की वजह से ऐसे food packaging संभव हुए जिनमें सूक्ष्मजीव घुस नहीं पाते, और नतीजा यह हुआ कि कुछ कृषि उत्पादों की shelf life आधे हफ्ते के स्तर से बढ़कर कई हफ्तों तक हो गई
    अगर अगले 100 वर्षों में ऐसे सूक्ष्मजीव और बढ़े, तो food packaging में समस्या आ सकती है
    प्लास्टिक को मूल रूप से कच्चे तेल की कई चरणों वाली “जीवन-प्रक्रिया” भी माना जा सकता है। heating oil को सीधे घर में जलाने के बजाय प्लास्टिक पहले packaging material के रूप में एक जीवन जीता है, फिर बाद में जलाकर district heating के लिए गर्मी देता है
    बेशक समस्या तब पैदा होती है जब वह जलने के बजाय पानी में चला जाता है

    • अगर आपकी रसोई में बाढ़ नहीं आई है, तो plastic food packaging आम तौर पर उस गर्म और नम वातावरण से नहीं मिलती जिसकी ज़रूरत ज़्यादातर फफूंद और सूक्ष्मजीवों को बढ़ने के लिए होती है
      sterilized या पोषक तत्वों की कमी वाले packaging के अंदरूनी हिस्से पर भी यह लागू नहीं होता
      जिन पर सबसे पहले असर पड़ने की संभावना है, वे समुद्री प्लास्टिक उपयोग हैं, जैसे मछली पकड़ने के जाल, रस्सियां, swimwear और buoys। उसके बाद drainage pumps, कृषि irrigation equipment जैसी infrastructure चीज़ें और सामान्य outdoor uses आएंगे
    • पानी में न जाकर जलाया जाता है या नहीं, यह पूरी तरह waste management का मुद्दा है
      EU ने जिन plastic straws पर प्रतिबंध लगाया, वे शायद शुरू से ही समुद्र में नहीं जा रही थीं
      दूसरी ओर, EU के बाहर प्लास्टिक ट्रकों के हिसाब से नदियों में फेंका जाता है
    • district heating की गर्मी के लिए जलाना आदर्श कैसे हो सकता है
      यह तो वातावरण में CO2 और बढ़ाने वाली बात है
    • मेरे हिसाब से तेल का तेल-आधारित ठोस के रूप में धरती भर में फैलने की बजाय CO2 के रूप में फैलना धरती के लिए कम नुकसानदेह है
      दोनों ही बुरे हैं। जिन परतों को मिलना नहीं चाहिए, उन्हें मिलाना नहीं चाहिए
    • तो packaging material को nanodiamond film से बना दें। लो फफूंद, अब खाकर दिखाओ
      हो सकता है 100 साल बाद धरती का आखिरी जीव nanodiamond film के नीचे दम घुटकर मर जाए

  • खोज शानदार है, लेकिन चिंता है कि plastic manufacturers इसे “वैसे भी फफूंद इसे organic तरीके से तोड़ देती है, इसलिए प्लास्टिक हानिकारक नहीं है” जैसे बहाने के रूप में और ज़्यादा प्लास्टिक उत्पादन के लिए दुरुपयोग करेंगे

    • लंबी अवधि में यह और चिंताजनक है
      जैसे-जैसे जीव प्लास्टिक को तोड़ने में बेहतर होंगे, manufacturers समय से पहले degradation रोकने के लिए प्लास्टिक में हानिकारक chemicals डालना शुरू कर देंगे
    • अगर यह efficient process नहीं है, तो वह चिंता सही है
      लेकिन अगर प्लास्टिक को बहुत efficiently साफ करने और तोड़ने का तरीका मिल जाता है, तो manufacturers के पास सच में कहने को बात होगी। ऐसे में, अपेक्षाकृत सुरक्षित disposal के भरोसे के साथ सुविधा का लाभ लिया जा सकता है, इसलिए उसे जरूरी नहीं कि “दुरुपयोग” ही कहा जाए
    • क्या आपको लगता है कि मौजूदा plastic manufacturers किसी भी तरह से production को सीमित कर रहे हैं?
    • Jevons paradox: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Jevons_paradox
    • मुझे ज़्यादा चिंता इस बात की है कि यह समुद्र से आगे फैलकर pandemic स्तर का नुकसान कर सकता है
      अच्छी बात है कि यह धीमा लगता है। मिलते-जुलते विषय पर dystopian SF पहले से मौजूद है

  • अगर “P. album द्वारा PE degradation रोज़ करीब 0.05% की दर से होता है”, तो दुनिया भर का प्लास्टिक कितनी तेजी से नरम होकर चूर-चूर होना शुरू होगा

    • दुनिया भर के प्लास्टिक को 8.3 अरब टन और degradation rate को रोज़ 0.05% मानकर simple calculation करें, तो सारे प्लास्टिक को तोड़ने में लगभग 5.48 साल लगेंगे

  • कल्पना की कि bacteria और fungi सारे प्लास्टिक को CO2 में तोड़ दें
    समझ नहीं आता कि पर्यावरण में वैसे ही बचा रहने वाला प्लास्टिक कम बुरा है या प्लास्टिक घटे लेकिन CO2 बढ़े, यह कम बुरा है

    • हम अभी भी वातावरण में जितनी CO2 लगातार जोड़ रहे हैं, उसकी तुलना में समुद्र के सारे प्लास्टिक से निकलने वाली CO2 शायद बहुत मामूली होगी
      मोटे तौर पर आंकड़े देखे तो हर साल लगभग 80 लाख टन प्लास्टिक समुद्र में जाता है। प्लास्टिक की 1 unit जलाने पर CO2 की 3 units निकलती हैं, इसलिए अगर वह सब fungi से degrade हो जाए या incinerate हो जाए, तो लगभग 2.4 करोड़ टन CO2 बनेगी। इसके उलट fossil fuel burning से हर साल करीब 3500 करोड़ टन CO2 उत्सर्जित होती है
    • बस उसे सीधे वातावरण में release न करें। CO2 के industrial uses हैं
      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435117300223

  • ऐसा लगता है कि ऐसी बातें अक्सर सुनने को मिलती हैं
    शायद इसे जरूरत से ज़्यादा report किया जाता है, क्योंकि इसे गलत तरीके से इस बहाने के रूप में समझा जा सकता है कि समुद्री प्लास्टिक बनाते रहना ठीक है

    • क्या आपने ऐसे उदाहरण भी सुने हैं कि ऐसी खबरों की वजह से समुद्री प्लास्टिक घटाने वाले कानून या community efforts रुक गए हों? मैंने तो नहीं सुना

  • chemotrophs, खासकर chemolithotrophic bacteria, बहुत गर्म गहरे समुद्री hydrothermal vents के पास फलते-फूलते हैं
    ये iron, sulfur और ऐसे कई elements व compounds को consume और oxidize कर सकते हैं जिन्हें हम toxic या immutable मानते हैं। बदले में वे एक तरह की sugar बनाते हैं जिसे tube worms खाते हैं
    आगे plastic biological mitigation पर research भी इसी तरह के energy conversion और production पर focus करे तो अच्छा होगा। “पूरी तरह खत्म कर देना” जैसे असंभव zero-sum result के बारे में सोचने के बजाय, प्लास्टिक को किसी नए और consumable रूप में बदलकर energy source के तौर पर इस्तेमाल करना ज़्यादा future-oriented है
    इस समस्या को हल करने के लिए tube worm की तरह सोचना होगा
    https://en.wikipedia.org/wiki/Chemotroph