سائنسدانوں نے ایک نئی ٹکنالوجی دکھائی ہے جس میں بائیو انجینیئرڈ بیکٹیریا قابل تجدید سے کم لاگت والے کیمیکلز/پولیمر بنا سکتے ہیں۔ پلانٹ ذرائع
Lignin ایک ایسا مواد ہے جو خشک زمین کے تمام پودوں کی سیل وال کا ایک جزو ہے۔ یہ سیلولوز کے بعد دوسرا سب سے زیادہ پرچر قدرتی پولیمر ہے۔ یہ مواد پودوں میں پایا جانے والا واحد پولیمر ہے جو کاربوہائیڈریٹ پر مشتمل نہیں ہے (چینی) monomers. لگنو سیلولوز بائیو پولیمر پودوں کو شکل، استحکام، طاقت اور سختی فراہم کرتے ہیں۔ Lignocellulose biopolymers تین اہم اجزاء پر مشتمل ہوتے ہیں: سیلولوز اور hemicellulose ایک فریم ورک بناتے ہیں جس میں lignin کو ایک قسم کے کنیکٹر کے طور پر شامل کیا جاتا ہے اس طرح سیل کی دیوار کو مضبوط کرتا ہے۔ سیل وال لِگنیفیکیشن پودوں کو ہوا اور کیڑوں کے خلاف مزاحم بناتی ہے اور انہیں سڑنے سے روکتی ہے۔ لگنن توانائی کا ایک وسیع لیکن بہت کم استعمال شدہ قابل تجدید وسیلہ ہے۔ لگنن جو لگنوسیلوز بائیو ماس کے 30 فیصد تک کی نمائندگی کرتا ہے ایک غیر استعمال شدہ خزانہ ہے – کم از کم کیمیائی نقطہ نظر سے۔ کیمیائی صنعت مختلف مصنوعات جیسے پینٹ، مصنوعی ریشوں، کھادوں اور سب سے اہم پلاسٹک بنانے کے لیے زیادہ تر کاربن مرکبات پر منحصر ہے۔ یہ صنعت کچھ قابل تجدید وسائل جیسے سبزیوں کا تیل، نشاستہ، سیلولوز وغیرہ استعمال کرتی ہے لیکن یہ تمام مرکبات کا صرف 13 فیصد پر مشتمل ہے۔
لگنن، مصنوعات بنانے کے لیے پیٹرولیم کا ایک امید افزا متبادل
درحقیقت، لگنن زمین پر قابل تجدید کا واحد اور واحد ذریعہ ہے جس میں بڑی تعداد میں خوشبو دار مرکبات موجود ہیں۔ یہ اہمیت کا حامل ہے کیونکہ خوشبو دار مرکبات عام طور پر غیر قابل تجدید ذریعہ پٹرولیم سے نکالے جاتے ہیں اور پھر اسے پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ پلاسٹک، پینٹ وغیرہ۔ اس طرح، لگنن کی صلاحیت بہت زیادہ ہے۔ پیٹرولیم کے مقابلے میں جو ایک ناقابل تجدید فوسل فیول ہے، lignocelluloses سے اخذ کیا جاتا ہے لکڑیسٹرا یا Miscanthus جو قابل تجدید ذرائع ہیں۔ لگنن کو کھیتوں اور جنگلات میں اگایا جا سکتا ہے اور عام طور پر آب و ہوا کی طرف غیر جانبدار ہوتے ہیں۔ Lignocelluloses کو پچھلی چند دہائیوں میں پیٹرولیم کا ایک سنجیدہ متبادل سمجھا جا رہا ہے۔ پٹرولیم اس وقت کیمیائی صنعت کو چلاتا ہے۔ پیٹرولیم بہت سے بنیادی کیمیکلز کے لیے خام مال ہے جو پھر مفید مصنوعات تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ لیکن پٹرولیم غیر قابل تجدید ذریعہ ہے اور کم ہو رہا ہے، اس لیے قابل تجدید ذرائع تلاش کرنے پر توجہ مرکوز کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ تصویر میں لگنن لاتا ہے جیسا کہ بظاہر ایک بہت ہی امید افزا متبادل ہے۔
لگنن بہت زیادہ توانائی سے بھرا ہوا ہے لیکن اس توانائی کو حاصل کرنا ایک پیچیدہ اور مہنگا عمل ہے اور اس طرح بائیو ایندھن بھی تیار کیا جاتا ہے کیونکہ حتمی نتیجہ عام طور پر لاگت پر بہت زیادہ ہوتا ہے اور اس وقت استعمال میں "ٹرانسپورٹیشن انرجی" کو اقتصادی طور پر تبدیل نہیں کر سکتا۔ لگنن کو توڑنے اور اسے قیمتی کیمیکلز میں تبدیل کرنے کے لاگت سے موثر طریقے تیار کرنے کے لیے بہت سے طریقوں پر تحقیق کی گئی ہے۔ تاہم، کئی حدود نے ٹچ پلانٹ کے مادے جیسے لگنن کو متبادل توانائی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرنے یا اسے زیادہ لاگت سے موثر بنانے کی کوشش کرنے پر پابندی لگا دی ہے۔ ایک حالیہ مطالعہ نے کامیابی کے ساتھ بیکٹیریا (E. Coli) کو ایک موثر اور پیداواری بائیو کنورژن سیل فیکٹری کے طور پر کام کرنے کے لیے انجینئر کیا ہے۔ بیکٹیریا بہت تیزی سے بڑھتے اور متعدد ہوتے ہیں اور وہ سخت صنعتی عمل کو برداشت کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ اس معلومات کو قدرتی طور پر دستیاب لگنن ڈیگریڈرز کی سمجھ کے ساتھ ملایا گیا تھا۔ کام میں شائع ہوا تھا۔ نیشنل اکیڈمی آف سائنس یو ایس اے کی کارروائی۔
سانڈیا نیشنل لیبارٹریز میں ڈاکٹر سیما سنگھ کی سربراہی میں محققین کی ٹیم نے تین اہم مسائل کو حل کیا جو لِگنن کو پلیٹ فارم کیمیکلز میں تبدیل کرنے میں درپیش ہیں۔ پہلی بڑی رکاوٹ یہ ہے۔ بیکٹیریا E.Coli عام طور پر وہ خامرے پیدا نہیں کرتا جو تبدیلی کے لیے درکار ہوتے ہیں۔ سائنس دان خمیر بنانے کے اس مسئلے کو ابال کی انگوٹھی میں "انڈیسر" شامل کرکے حل کرتے ہیں۔ یہ inducers مؤثر ہیں لیکن بہت مہنگے ہیں اور اس طرح بائیو ریفائنریز کے تصور میں اچھی طرح سے فٹ نہیں ہوتے ہیں۔ محققین نے ایک تصور آزمایا جس میں ونیلا کی طرح ایک لگنن سے ماخوذ مرکب کو سبسٹریٹ کے ساتھ ساتھ انجنیئرنگ کے ذریعے ایک محرک کے طور پر استعمال کیا گیا۔ بیکٹیریا ای کولی. یہ ایک مہنگے inducer کی ضرورت کو نظرانداز کرے گا۔ اگرچہ، جیسا کہ گروپ نے دریافت کیا، ونیلا ایک اچھا انتخاب نہیں تھا، خاص طور پر کیونکہ ایک بار جب لگنن ٹوٹ جاتا ہے، تو ونیلا بڑی مقدار میں پیدا ہوتا ہے اور یہ E.Coli کے کام کو روکنا شروع کر دیتا ہے یعنی وینیلا زہریلا پن پیدا کرنا شروع کر دیتا ہے۔ لیکن اس نے ان کے حق میں کام کیا جب انہوں نے انجینئرنگ کی۔ بیکٹیریا. نئے منظر نامے میں، E.Coli کے لیے زہریلا کیمیکل استعمال کیا جاتا ہے جو "لگنن ویلیورائزیشن" کے پیچیدہ عمل کو شروع کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ونیلا کے موجود ہونے کے بعد، یہ انزائمز کو متحرک کرتا ہے اور بیکٹیریا وینلن کو کیٹیکول میں تبدیل کرنا شروع کر دیتے ہیں، جو کہ مطلوبہ کیمیکل ہے۔ نیز، وینلن کی مقدار کبھی بھی زہریلے سطح تک نہیں پہنچتی کیونکہ یہ موجودہ نظام میں خود بخود ہو جاتی ہے۔ تیسرا اور آخری مسئلہ کارکردگی کا تھا۔ تبدیلی کا نظام سست اور غیر فعال تھا اس لیے محققین نے دوسرے بیکٹیریا سے زیادہ موثر ٹرانسپورٹرز کی تلاش کی اور انہیں E. Coli میں انجینیئر کیا جس نے اس عمل کو تیزی سے ٹریک کیا۔ اس طرح کے اختراعی حلوں کے ذریعے زہریلے پن اور کارکردگی کے مسائل پر قابو پانے سے بائیو فیول کی پیداوار کو زیادہ اقتصادی عمل میں مدد مل سکتی ہے۔ اور، آٹو ریگولیشن کو شامل کرنے کے ساتھ ایک بیرونی انڈیسر کو ہٹانا بائیو فیول بنانے کے عمل کو مزید بہتر بنا سکتا ہے۔
یہ اچھی طرح سے قائم ہے کہ ایک بار لگنن ٹوٹ جانے کے بعد، اس میں قیمتی پلیٹ فارم کیمیکل فراہم کرنے یا اس کے بجائے "عطا کرنے" کی صلاحیت ہوتی ہے جسے بعد میں نایلان، پلاسٹک، دواسازی اور دیگر اہم مصنوعات میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جو فی الحال پٹرولیم سے حاصل کیے جاتے ہیں، ایک غیر - قابل تجدید توانائی کا ذریعہ یہ مطالعہ بائیو فیول اور بائیو پروڈکشن کے لیے سرمایہ کاری مؤثر حل کی تحقیق اور ترقی کی جانب ایک قدم ہونے کے لیے متعلقہ ہے۔ بائیو انجینیئرنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ہم پلیٹ فارم کیمیکلز کی بڑی مقدار اور کئی دیگر نئی مصنوعات تیار کر سکتے ہیں، نہ صرف بیکٹیریل E.Coli کے ساتھ بلکہ دیگر مائکروبیل میزبانوں کے ساتھ بھی۔ مصنفین کی مستقبل کی تحقیق ان مصنوعات کی اقتصادی پیداوار کو ظاہر کرنے پر توجہ مرکوز کرے گی۔ اس تحقیق کا توانائی پیدا کرنے کے عمل اور سبز مصنوعات کے امکانات کی حد میں توسیع پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔ مصنفین کا کہنا ہے کہ مستقبل قریب میں lignocellulose کو یقینی طور پر پٹرولیم کی تکمیل کرنی چاہیے اگر اسے تبدیل نہ کیا جائے۔
***
{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}
ذرائع)
وو ڈبلیو وغیرہ۔ 2018. انجینرنگ ای کولی کی طرف لگنن ویلیورائزیشن کے لیے ایک خودکار نظام کے ساتھ، نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کی کاروائی. 115(12)۔ https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115
