प्लास्टिक के विकल्प के रूप में ‘पारदर्शी कागज़’ विकसित

• जापान के JAMSTEC आदि की शोध टीम ने पौधों के biomass-आधारित cellulose से मोटी पारदर्शी कागज़ की शीट बनाई, जिससे प्लास्टिक containers के विकल्प की संभावना दिखी
• नया material सूक्ष्मजीवों द्वारा पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में विघटित हो सकता है, और मौजूदा cellulose materials से अधिक मोटा होने के कारण कप और straw जैसी आकृतियों में ढाला जा सकता है
• निर्माण में cotton seeds की सतही fibers से प्राप्त cellulose powder और lithium bromide-water solution का उपयोग होता है; high-temperature gelation के बाद molding और drying की प्रक्रिया अपनाई जाती है
• कप और straw के रूप में बनाए जाने पर इसकी मजबूती polycarbonate के समान थी, और 0.7mm मोटी शीट से भी 100m दूर का दृश्य साफ़ देखा जा सकता था
• commercialization के लिए mass-production factory की जरूरत होगी; demonstration plant के आधार पर production cost सामान्य कागज़ की लगभग 3 गुना और CO2 emissions प्लास्टिक manufacturing process के लगभग आधे अनुमानित हैं

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पौधों पर आधारित पारदर्शी कागज़

• JAMSTEC और कई संस्थानों की शोध टीम ने पौधों के biomass से बने cellulose से मोटी पारदर्शी कागज़ की शीट विकसित की
• चूंकि प्लास्टिक को समुद्री प्रदूषण का एक कारण माना जाता है, इसलिए इस material से प्लास्टिक containers के विकल्प के रूप में उम्मीदें हैं
• यह मौजूदा cellulose-based materials से अधिक मोटा है, इसलिए containers बनाने में इस्तेमाल किया जा सकता है

निर्माण विधि और पारदर्शिता

• कच्चा माल cotton seeds की सतही fibers से प्राप्त cellulose powder है
• manufacturing process इस प्रकार है
  • cellulose powder को lithium bromide-water solution में घोला जाता है
  • तापमान बढ़ाते हुए मिलाकर gel state में बदला जाता है
  • gel बने material को mold करके सुखाया जाता है
• पारदर्शिता nanometer scale, यानी एक अरबवें मीटर के स्तर की fibers के sheet के भीतर घनी तरह से भरे होने से पैदा होती है
• fiber concentration अधिक होने के कारण प्रकाश बिखरता नहीं और sheet से सीधे गुजरता है

मजबूती और visibility

• कप और straw के रूप में ढाले गए material की मजबूती प्लास्टिक के एक प्रकार polycarbonate के लगभग समान थी
• 0.7mm मोटा पारदर्शी कागज़ भी flexibility बनाए रखता है
• समान मोटाई की sheet से 100m दूर का दृश्य साफ़ देखा जा सकता था

समुद्र में biodegradability

• शोध टीम ने यह मानकर biodegradability की जांच की कि पारदर्शी कागज़ समुद्र में बहकर जा सकता है
• sheet को समुद्र में डुबोने के बाद देखा गया कि क्या समुद्री सूक्ष्मजीव इसे घोल सकते हैं
• पानी की गहराई बढ़ने पर सूक्ष्मजीव कम होते हैं, इसलिए decomposition speed धीमी हो जाती है
• फिर भी 757m की गहराई पर भी sheet 4 महीनों के भीतर अधिकांशतः घुल गई

commercialization की चुनौतियां और लागत

• अब तक प्लास्टिक containers का सबसे आम विकल्प paper carton रहा है
• business experts का मत था कि paper carton में उपभोक्ता अंदर की चीज़ नहीं देख पाते, जिससे product खरीदने की इच्छा घट सकती है
• पारदर्शी कागज़ अंदर की चीज़ न दिखने की समस्या हल कर सकता है
• इसे बाजार में लाने के लिए इस material का mass production करने की तकनीक वाली factory की जरूरत होगी
• JAMSTEC के associate senior researcher Isobe Noriyuki का अनुमान है कि demonstration experiment plant बनने पर production cost सामान्य कागज़ की लगभग 3 गुना होगी
• उसी अनुमान में CO2 emissions प्लास्टिक manufacturing process के लगभग आधे रह सकते हैं
• Osaka University के Professor Masaya Nogi का मानना है कि पारदर्शी कागज़ पहले भी मौजूद था, लेकिन इस material की ताकत यह है कि इसने deep-sea biodegradability साबित की है

[GN⁺]

Hacker News की राय

• प्लास्टिक का ज्यादा इस्तेमाल पारदर्शिता की वजह से नहीं, बल्कि इसलिए होता है कि यह हल्का होता है और biodegrade नहीं होता
  यह हजारों साल टिकता है, इसलिए food storage के लिए भी अच्छा है, और बारिश या environmental conditions की ज्यादा चिंता किए बिना कई parts में इस्तेमाल किया जा सकता है
  मेरी नजर में जरूरत ऐसे material की है जो ज्यादातर मानवीय जीवन-स्थितियों में बिल्कुल degrade न हो, लेकिन कुछ असामान्य संकेत—जैसे खास chemicals, temperature या pressure—मिलने पर जल्दी टूट जाए

  • प्लास्टिक का इस्तेमाल इस वजह से भी बहुत होता है कि इसे mold करना बेहद आसान है और यह mass production के लिए बहुत उपयुक्त है। आसानी से आकार दिया जा सकना शायद प्लास्टिक चुनने की सबसे मजबूत वजह हो सकती है
    प्लास्टिक लकड़ी के फायदे—हल्कापन और सस्ता होना—ceramic के फायदे—molding में आसानी और waterproof होना—और metal के फायदे—रोजमर्रा की durability—ले लेता है, और साथ ही हर material की बड़ी कमियों से बच जाता है
    यह perfect नहीं है, लेकिन फायदे-नुकसान जोड़कर देखें तो साफ हो जाता है कि यह इतना व्यापक रूप से क्यों इस्तेमाल होता है
  • article में use case पहले से दिया है: paper packaging प्लास्टिक containers का सबसे आम विकल्प है, लेकिन consumer अंदर की चीज नहीं देख पाते, इसलिए खरीदने से हिचकते हैं
    transparent paper इस समस्या को हल कर सकता है, लेकिन market में लाने के लिए mass production technology वाली factory चाहिए, ऐसा कहा गया है
  • यह पूरी तरह सही बात नहीं है। प्लास्टिक window लगी paper packaging काफी फेंकी जाती है
    यह सारे प्लास्टिक की जगह नहीं ले सकता, लेकिन कुछ हिस्सों में पर्याप्त रूप से replace कर सकता है
    प्लास्टिक कई भूमिकाएं निभाता है, इसलिए एक ही material सबकी जगह नहीं ले सकता, लेकिन single-use plastic के लिए इसके meaningful niche use cases जरूर हैं
  • लोग प्लास्टिक को इसलिए पसंद नहीं करते कि वह हजारों साल टिकता है। असली चिंता food को अच्छी तरह preserve करने की है
    अगर वह काम हजारों साल टिके बिना किया जा सके, तो यह काफी बड़ी उपलब्धि लगेगी
  • ऐसा material संभव भी हो, तब भी यह premise चाहिए कि लोग उस material को इकट्ठा करके decomposition facility तक भेजेंगे
    environment में छोड़े गए प्लास्टिक की मात्रा देख कर पहले ही साफ है कि लोग इतनी परवाह नहीं करते

• क्या कोई पुरानी चीज फिर से नई हो गई है?
  https://en.wikipedia.org/wiki/Celluloid
  https://en.wikipedia.org/wiki/Cellophane

  • researchers का original paper यहां है:
    https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads2426
    लक्ष्य शायद ऐसा material था जो 1) transparent हो, 2) पर्याप्त मोटा बनाया जा सके, और 3) पूरी तरह cellulose-based हो
    cellophane 1 और 3 पूरा करता है, लेकिन इसे मोटा बनाना मुश्किल है; paper 2 और 3 पूरा करता है, लेकिन transparent नहीं होता
    celluloid को paper में explicitly cover नहीं किया गया, लेकिन लगता है कि यह pure cellulose नहीं है, इसलिए 3 पूरा नहीं करता। मुख्य application food packaging दिखती है
  • कई conditions को साथ में देखें तो सोचता हूं कि क्या Romans सच में technology के शिखर पर थे
  • cellophane बनाने की viscose process बहुत ज्यादा toxic है। lyocell process में इस्तेमाल chemicals कम volatile होते हैं, इसलिए सुरक्षित है, लेकिन दोनों को carbon disulfide या N-methylmorpholine oxide, और हाल में 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-enium acetate जैसे fine chemicals की बड़ी मात्रा चाहिए
    इसलिए cellophane आम तौर पर कम मात्रा में ही इस्तेमाल होता है, और rayon भी लगभग ऐसा ही है
    इसके उलट lithium bromide एक stable salt है और element price के करीब जितना सस्ता है, इसलिए scale बढ़ाना और recycle करना आसान है
  • अजीब है कि मैंने cellophane के cellulose-based होने का connection कभी बनाया ही नहीं। बस इसे plastic समझता था
  • यह cellophane जैसा सुनाई देता है, लेकिन बनाने की process बहुत अलग है। इसमें cellophane में न होने वाली नई properties भी हो सकती हैं

• यह मजेदार है कि सब लोग इस विचार के प्रति सुन्न हो गए हैं कि कुछ देश कचरा सीधे समुद्र में फेंकते हैं
  उस समस्या को हल करने के बजाय हम बेहतर कचरा बनाने की दिशा में जा रहे हैं

  • कहा जाता है कि कुछ देश समुद्र में कचरा फेंकते हैं, लेकिन ज्यादातर अन्य देश उन बदहाल देशों पर recycling के नाम पर अपना कचरा थोप देते हैं
    हम सिर्फ उन गरीब third-world देशों पर गुस्सा नहीं कर सकते जिन्हें हमने landfill की तरह इस्तेमाल किया है
    यह बढ़ा-चढ़ाकर नहीं, बल्कि सचमुच है: recycling bin में अलग करके डाली गई लगभग हर चीज आखिरकार आपसे दूर कहीं समुद्र में पहुंच जाती है
    https://www.theguardian.com/environment/2021/dec/31/waste-co...
    https://www.motherjones.com/environment/2023/03/rich-countri...
    https://www.theguardian.com/us-news/2019/jun/17/recycled-pla...
    https://www.dandc.eu/en/article/industrialised-countries-are...
  • उस दिशा में भी कुछ जगहों पर काम हो रहा है[0], इसलिए prevention पर ध्यान है। सभी approaches की जरूरत है
    [0] https://theoceancleanup.com/
  • धमकी या मजबूरी के बिना लोगों को बदलना सच में मुश्किल है। लोगों का environment बदलना ज्यादा आसान है
  • “कुछ देश” कहने का मतलब असल में Philippines है, जो per-capita emissions और absolute amount, दोनों में बहुत बड़ा outlier है
    China और India भी काफी emit करते हैं, लेकिन population size की तुलना में उन्हें अलग तरह से देखना चाहिए
  • आम तौर पर social problems की तुलना में technical problems हल करना ज्यादा आसान होता है

• मेरी माँ एक छोटी मोहल्ले की दुकान में मदद करती हैं, और वे प्लास्टिक पैकेजिंग से हटने की कोशिश कर रही हैं
  उन्होंने compostable film और recycled paper आज़माए, लेकिन लागत बहुत ज़्यादा थी या material ठीक से टिक नहीं पाया
  cellulose से बना यह transparent paper काफी promising दिखता है। अगर यह heat सह सके, अच्छा दिखे, और सच में environment में degrade हो जाए, तो ऐसी दुकानों के लिए यह बहुत मददगार हो सकता है
  जानना चाहूँगा कि क्या किसी ने ऐसे materials के साथ काम किया है। खासकर liquids या नमी के प्रति संवेदनशील सामान में इसकी real-world performance कैसी है

• हमें नई material category चाहिए जिसमें plastic जैसी properties हों, लेकिन जो हजारों साल तक degrade न होने वाली या recycle न हो पाने वाली न हो

  • मुझे लगता है कि plastic में उल्टा degradation ही बड़ी चिंता है
    कचरा store करने की समस्या आम तौर पर बढ़ा-चढ़ाकर बताई जाती है, और microplastic pollution साफ दिखाता है कि जब plastic लाखों छोटे टुकड़ों में टूटता है तो खतरा क्या होता है[1]
    लंबे समय तक टिकने वाला stable plastic, pollutant के नजरिए से कहीं कम problematic है
    [1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016041202...
  • लगता है target करीब 100 गुना ज़्यादा ambitious रख दिया गया है। ऐसा plastic जो 10 साल बाद harmless dust में degrade हो जाए, न उससे कम समय में और न 100 साल से ज़्यादा में, काफी reasonable compromise होगा
    इससे आज के ज़्यादातर use cases जारी रखे जा सकते हैं
  • तब bottle shelf पर ही degrade होते-होते उसमें छेद हो सकता है और वह खराब हो सकती है

• Japan में हर चीज़ plastic में packaged होती है, इसलिए यह हैरानी की बात नहीं
  Japan की यात्रा में लगभग सब कुछ अच्छा लगा था और वह US से काफी आगे दिखा, लेकिन यह बात exception थी

  • कहा जाता है कि समान मात्रा के सामान को package करने में इस्तेमाल होने वाला plastic का कुल mass Japan में दूसरे देशों से कम है
    क्योंकि वहाँ bags ज़्यादा इस्तेमाल होते हैं, लेकिन hard clamshell-type packaging कम होती है
    इस बारे में और incineration fuel के रूप में कितना इस्तेमाल होता है, इस पर video: https://www.youtube.com/watch?v=FU6WogV6UEg

• यह Cellophane जैसा ही सुनाई देता है। https://en.wikipedia.org/wiki/Cellophane

• carbon emissions कम हैं, लेकिन cost कैसी होगी?
  यह product ऐसी कई समस्याएँ हल करता दिखता है जिनका plastic इस्तेमाल करने की हमारी वजहों से संबंध नहीं है
  plastic हर जगह इसलिए है क्योंकि वह durable और सस्ता है, और यही करीब 80% use cases समझाता है
  बाकी 20% में corrosive substances resistance जैसी properties अहम होती हैं, और यह material वहाँ भी और ज़्यादा off-target दिखता है
  महंगा और कम durable product कभी plastic की जगह नहीं ले पाएगा। यह कहना कि यह plastic जितना मजबूत है, शायद tensile strength की बात है, लेकिन industry मुख्य रूप से जिस property को देखती है वह यह नहीं है
  bread package करते समय यह मायने नहीं रखता कि वह मिलते-जुलते वजन को उठा सकता है या नहीं; अहम यह है कि वह product को महीनों या सालों तक protect कर सकता है या नहीं

• bags अच्छे हैं और cups भी ठीक हैं, लेकिन straws बहुत खराब idea हैं

  • समझ नहीं आ रहा क्यों
    इसकी material properties polycarbonate जैसी बताई जा रही हैं, इसलिए वह हिस्सा problem नहीं है
    ideal conditions में यह कितनी जल्दी degrade होता है, यह नहीं बताया गया, लेकिन खराब conditions में भी 4 महीने लगते हैं और water, oxygen, UV जैसी simple chemistry नहीं बल्कि microbes की जरूरत होती है
    तो carbonated drink के अंदर एक हफ्ते बाद भी शायद इस पर लगभग कोई असर नहीं होगा; समझ नहीं आ रहा कि इसमें इतना खराब क्या है
  • क्यों? क्या डर है कि यह आम paper straw की तरह soggy हो जाएगा?

• भले ही यह plastic के सभी uses को replace न कर पाए, लेकिन कई single-use plastic products की जगह ले सकता है
  इतना ही एक अच्छा step forward है। cellulose shopping bags, straws, disposable cups, plates, cutlery हों तो मैं उन्हें ठीक-ठाक accept कर सकता हूँ