உலகம் முழுக்க உணவுக்கழிவுகள், பிளாஸ்டிக் பைகள், தொழில்துறை வாயுக்கள் என பலவகையால் மாசுகளால் ஆக்கிரமிக்கப்படுகிறது. ஆனால், இந்தக் குழப்பத்திற்குள் ஒரு அமைதியான விஞ்ஞானப் புரட்சி வளர்ந்து வருகிறது. இந்தப் புரட்சி இரண்டு புரட்சிகரமான உயிரியல் தொழில்நுட்பங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளது: CRISPR மரபணு திருத்தம் மற்றும் செயற்கை உயிரியல் (Synthetic Biology). உங்கள் வாழைப் பழத் தோல் உங்கள் காருக்கு சக்தி அளிக்கிறது, உங்கள் பழைய பிளாஸ்டிக் பை ஒரு வடிவமைப்பாளர் சட்டையாக மாறுகிறது, மற்றும் தொழிற்சாலை புகை வாசனை திரவியமாக மாறுகிறது என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள். இது அறிவுப்புனை போலத் தோன்றலாம் – ஆனால் CRISPR மற்றும் செயற்கை உயிரியல் மூலம் இயக்கப்படும் புதிய அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகளுக்கு நன்றி, இது வேகமாக யதார்த்தமாகி வருகிறது.
இவை சுற்றுச்சூழலியல் பிரச்சனைகளை தீர்க்கும் முயற்சிகளை மட்டும் அல்லாமல், அவற்றை வளமாக மாற்றும் வாய்ப்புகளாகவும் மாற்றுகின்றன. அதாவது, கழிவுகள் இனி விரட்டப்பட வேண்டிய பாரம் அல்ல, மாற்றிக்கொள்ள வேண்டிய வாய்ப்பு. “Waste valorization” எனப்படும் “கழிவுகளை மதிப்புமிக்க பொருட்களாக மாற்றும்” புதிய பரிமாணத்தின் தொடக்கமே இது.
CRISPR மற்றும் செயற்கை உயிரியல் என்றால் என்ன?
CRISPR என்பது உயிரிகளின் டிஎன்ஏவில் மிகச்சரியாக திருத்தங்களைச் செய்யக்கூடிய ஜீன் எடிட்டிங் கருவி (gene editing). இது கணினியில் கோப்புகளைத் திருத்துவது போல், உயிரிகளின் மரபணுக்களை எளிதாக மாற்ற முடியும்.
செயற்கை உயிரியல் இன்னும் ஒரு படி மேலாகச் செல்லுகிறது. இது புதிதாக உயிரணுக்களை வடிவமைத்து, குறிப்பிட்ட பணிகளைச் செய்ய வைக்கும் தொழில்நுட்பமாகும் எடுத்துக்காட்டாக பிளாஸ்டிக் ஊடுருவும் பாக்டீரியா அல்லது உணவுக்கழிவுகளில் இருந்து ரசாயனங்களை உருவாக்கும் உயிரிகள்.
இவை இரண்டும் இணைந்து, இயற்கையை பாதிக்காமல், சுற்றுச்சூழலுக்கு உதவும்படி உயிர்மறுசீரமைப்பு (bioremediation) செய்ய உதவுகின்றன.
கழிவுகளை நுகரும் “சூப்பர்” உயிரிகள்
இந்த நவீன உயிரியல் தொழில்நுட்பங்களின் முக்கியமான பயன்பாடு: கழிவுகளை வேகமாகவும் முழுமையாகவும் நாசமாக்கும் உயிரிகள் உருவாக்குவது. CRISPR மற்றும் செயற்கை உயிரியல் மூலம், பாக்டீரியா, பூஞ்சை, ஈஸ்ட் போன்ற உயிரணுக்களை மாற்றி, சிக்கலான கழிவுகளை விரைவாகவும், முழுமையாகவும் கரைக்க முடிகிறது.
பிளாஸ்டிக்கை உண்ணும் நுண்ணுயிரிகள்
பிளாஸ்டிக் மாசுபாடு நமது கிரகத்தின் மிகப்பெரிய தலைவலிகளில் ஒன்றாகும். ஆனால் விஞ்ஞானிகள் ஒரு ஆச்சரியமான தீர்வைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர்: மரபணு-திருத்தப்பட்ட பாக்டீரியா.
- CRISPR ஐப் பயன்படுத்தி மாற்றியமைக்கப்பட்ட Pseudomonas putida, PET பிளாஸ்டிக்கை உடைத்து புதிய பொருட்களை தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் ரசாயனங்களாக மாற்ற முடியும்.
- பிற பொறியியல் நுண்ணுயிரி குழுக்கள், அழுக்கு நிறைந்த வீட்டுக் கழிவுகள் அல்லது விவசாயக் கழிவுகளைக் கையாண்டு, அவற்றை சுத்தமான உயிரி எரிபொருள்கள் அல்லது உரங்களாக மாற்ற முடியும்.
குப்பைக் கிடங்குகளில் முடிவதற்குப் பதிலாக, கழிவுகள் இப்போது நமக்கு உண்மையில் தேவைப்படும் பொருட்களாக மாற்றப்படுகின்றன.
அழுகிய பழத்திலிருந்து செல்வம் வரை
அமெரிக்காவில், உற்பத்தி செய்யப்படும் மொத்த உணவில் கிட்டத்தட்ட மூன்றில் ஒரு பங்கு வீணாகிறது. ஆனால் ஆராய்ச்சியாளர்கள் நேற்றைய மீதமுள்ள பொருட்களுக்கு புதிய வாழ்க்கையைக் கண்டுபிடிக்கிறார்கள்:
- CRISPR-ஆல் திருத்தப்பட்ட நுண்ணுயிரிகள் கெட்டுப்போன உணவை உயிரி-பிளாஸ்டிக், உயிரி எரிபொருள்கள் மற்றும் சுகாதார துணைப் பொருட்களாகவும் மாற்றுகின்றன.
- விவசாயக் கழிவுகள் கால்நடை தீவனம், இயற்கை மருந்துகள் மற்றும் சூழல் மாசற்றவையாக மாற்றப்படுகின்றன.
மாசுநீக்குதல்– உயிரியல் வழி
நச்சு கசிவுகள், பூச்சிக்கொல்லி வடிகால் மற்றும் தொழில்துறை புகை விரைவில் அவற்றின் எதிரியை சந்திக்கலாம்.
- மரபணு-திருத்தப்பட்ட நுண்ணுயிரிகள் இப்போது எண்ணெய் கசிவுகள், கன உலோகங்கள் மற்றும் ரசாயன மாசுபடுத்திகளை விழுங்குவதற்குப் பயிற்றுவிக்கப்படுகின்றன. இது பாரம்பரிய முறைகளை விட மிக வேகமாக மற்றும் சுத்தமாக இருக்கும்.
- “ஸ்மார்ட்” நுண்ணுயிரிகளை அவற்றின் வேலை முடிந்த பிறகு தங்களைத் தாங்களே அழித்துக் கொள்ள திட்டமிடலாம், இதனால் சுற்றுச்சூழல் அளவுக்கு அதிகமாக வளர்வதைத் தடுக்கலாம்.
மின் சாதனங்களிலிருந்து உலோகங்கள் எடுக்கும் நுண்ணுயிரிகள்
நிராகரிக்கப்பட்ட தொலைபேசிகள் மற்றும் மடிக்கணினிகளில் சிறிய அளவிலான தங்கம், வெள்ளி மற்றும் அரிய பூமி கூறுகள் உள்ளன – ஆனால் அவற்றை பழைய முறையில் பிரித்தெடுப்பது அதிக மாசுபாட்டை உருவாக்குகிறது. இப்போது, உயிர் பொறியியலாளர்கள் CRISPR-ஆல் திருத்தப்பட்ட நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்தி மின்னணு கழிவுகளில் இருந்து உலோகங்களை உயிரி-கசிவு (bioleaching) எனப்படும் செயல்முறையின் மூலம் மீட்டெடுக்கின்றனர் – நச்சு ரசாயனங்கள் இல்லை, புதிய சுரங்கம் இல்லை, மற்றும் இயற்கைக்கு எந்த பாதிப்பும் இல்லை.
ஸ்மார்ட் தொழில்நுட்பம் ஸ்மார்ட் உயிரியலை சந்திக்கிறது
கழிவு மேலாண்மையை அடுத்த நிலைக்கு கொண்டு செல்ல உயிரி தொழில்நுட்பம் டிஜிட்டல் கருவிகளுடன் இணைந்து செயல்படுகிறது.
- செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) மற்றும் இணையத்தின் மூலம் இயங்கும் பொருட்கள் (Internet Of Things), உணரிகள் (Sensors) நுண்ணுயிரிகள் கழிவுகளை எவ்வாறு உடைக்கின்றன என்பதைக் கண்காணிக்கின்றன, விஞ்ஞானிகளுக்கு நிகழ்நேரத்தில் செயல்முறையைச் சரிசெய்ய உதவுகின்றன.
- கட்டச்சங்கிலி (Blockchain): ஒவ்வொரு அடியும் – கழிவு சேகரிப்பு முதல் இறுதி தயாரிப்பு வரை – கண்காணிக்கப்படுவதை உறுதி செய்கிறது, நம்பிக்கை மற்றும் வெளிப்படைத்தன்மையை உருவாக்குகிறது.
உயிரியல் மற்றும் தரவுகளின் இந்த இணைவு ஒரு சுழற்சி பொருளாதாரத்திற்கான அடித்தளத்தை அமைக்கிறது, அங்கு எதுவும் உண்மையாக வீணாகாது.
உலகெங்கிலும்: இந்த தொழில்நுட்பங்களில் எந்த நாடுகள் முன்னணியில் உள்ளன?
- அமெரிக்கா: LanzaTech மற்றும் ZymoChem போன்ற உயிரி தொழில்நுட்ப ஸ்டார்ட்அப்களின் தாயகமான அமெரிக்கா, தொழில்துறை மற்றும் பிளாஸ்டிக் கழிவுகளை ரசாயனங்கள் மற்றும் எரிபொருட்களாக மாற்றுகிறது.
- ஐரோப்பா: பிரான்ஸ், ஸ்வீடன் மற்றும் நெதர்லாந்து போன்ற நாடுகள் நொதிகள் மற்றும் வடிவமைக்கப்பட்ட நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்தி கழிவுகளை உயிரி ஆற்றல் மற்றும் உரங்களாக மாற்றுகின்றன.
- சீனா: CRISPR-ஆல் மாற்றியமைக்கப்பட்ட நுண்ணுயிரிகளால் இயக்கப்படும் பெரிய அளவிலான கழிவிலிருந்து ஆற்றல் உற்பத்தி செய்யும் ஆலைகள்.
- ஜப்பான்: மண் மற்றும் நீரில் இருந்து நச்சுக்களை அகற்ற பொறியியல் நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்தி துல்லியமான சுத்திகரிப்பில் முன்னிலை வகிக்கிறது.
இந்தியாவின் பெரிய வாய்ப்பு
இந்தியா ஒவ்வொரு ஆண்டும் 65 மில்லியன் டன்களுக்கும் அதிகமான திடக் கழிவுகளை உற்பத்தி செய்கிறது, ஆனால் அதில் பெரும்பாலானவை நிர்வகிக்கப்படாமல் உள்ளன. அதன் வளர்ந்து வரும் விவசாயம் மற்றும் தொழில்நுட்ப அறிவுள்ள இளைஞர்களுடன், இந்தியா அடுத்த உயிரி தொழில்நுட்ப அலையை வழிநடத்த சிறந்த நிலையில் உள்ளது – அது விரைவாக செயல்பட்டால்.
இந்தியா என்ன செய்ய முடியும்:
இந்திய தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள் (ஐஐடி), மற்றும் இந்திய அறிவியல் நிறுவனம் (IISc) போன்ற சிறந்த நிறுவனங்களில் CRISPR ஆராய்ச்சியை ஆதரிக்கவும்.
- விவசாயக் கழிவுகளை எரிபொருளாக மாற்ற கிராமப்புற உயிரி-மாற்று ஆலைகளை அமைக்கவும்.
- பசுமை தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தும் நிறுவனங்களுக்கு வரிச் சலுகைகளை உருவாக்கவும்.
- நிலைத்தன்மையில் செயற்கை உயிரியலின் பங்கு குறித்து பொது விழிப்புணர்வை ஊக்குவிக்கவும்.
எதிர்காலம் ஒரு பெட்ரி டிஷில் (petri dish) வளர்கிறது…
பிளாஸ்டிக்கை துணியாக மாற்றுவது முதல் புகையை வாசனையாக மாற்றுவது வரை, இந்த புதிய உயிரி தொழில்நுட்ப எல்லை நம்பமுடியாத சாத்தியக்கூறுகளைத் திறக்கிறது. மேலும் இது இப்போது நடக்கிறது.
அடுத்த முறை நீங்கள் ஒரு பழத்தையோ அல்லது பழைய தொலைபேசியையோ தூக்கி எறியும்போது, நினைவில் கொள்ளுங்கள்: அது அடுத்த பசுமை கண்டுபிடிப்புக்கான மூலப்பொருளாக இருக்கலாம். CRISPR மற்றும் செயற்கை உயிரியல் உலகில், கழிவு என்பது முடிவு அல்ல – அது ஒரு ஆரம்பம்.
எதிர்காலம் எப்படி இருக்கும்?
படிக்கவும், சிந்திக்கவும்:
- உங்கள் வீட்டு உணவுக் கழிவுகள் உங்கள் வாகனத்தை இயக்கும்
- பிளாஸ்டிக் கழிவுகள் மரபணு மாற்றம் செய்த நுண்ணுயிரிகள் மூலம் கரைந்துவிடும்
- தொழிற்சாலை புகைகள் வாசனை திரவமாக மாறும்
- மண்ணுக்குள் உள்ள பாக்டீரியாக்கள் கழிவுகளை மாற்றும் தொழிலாளர்கள் ஆக மாறும்
இதெல்லாம் வாசிப்பதற்கே விஞ்ஞானக் கற்பனை போல தெரிந்தாலும், இந்த விஞ்ஞானம் ஏற்கனவே நடைமுறையில் உள்ளது!
உங்களுக்கு தெரியுமா?
CRISPR என்பது “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” என்பதன் சுருக்கமாகும். இது பாக்டீரியாவின் நோயெதிர்ப்பு அமைப்புகளிலிருந்து எடுக்கப்பட்டது!
செயற்கை உயிரியல் ஏற்கனவே ஆய்வகத்தில் வளர்க்கப்பட்ட இறைச்சி, உயிரி-சிதைவடையும் பிளாஸ்டிக் மற்றும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மருத்துவத்தை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
உயிரி-கசிவு (Bioleaching) பாரம்பரிய உலோக சுரங்கத்தை விட 100 மடங்கு சுத்தமானது.
Selected Bibliography
- “Synthetic Biology: Engineering Living Systems”, by Christopher A. Voigt, MIT Press, 2020.
- “CRISPR-Cas Systems: RNA-mediated Adaptive Immunity in Bacteria and Archaea”, Science, 2014.
- United Nations Environment Programme (UNEP) reports on plastic pollution and waste management (2020-2023).
- Yoshida, S., Hiraga, K., Takehana, T., Taniguchi, I., Yamaji, H., Maeda, Y., … & Oda, K. (2016). A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science, 351(6278), 1196–1199.
https://doi.org/10.1126/science.aad6359 - Carbios. (2023). Enzymatic Recycling of PET Plastic. Carbios Official Website.
https://www.carbios.com/en/ - LanzaTech. (2023). Transforming Industrial Emissions into Useful Products.
https://www.lanzatech.com/ - Singh, A., & Singh, S. (2022). Bioleaching: Sustainable Extraction of Precious Metals from Electronic Waste. Journal of Cleaner Production, 335, 130283.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.130283