आईआईटी बॉम्बे के वैज्ञानिकों ने जल-प्रदूषण का पता लगाने वाला उपकरण ‘एरोट्रैक’ विकसित किया है।

स्थायी पर्यावरण प्रबंधन के लिए एक महत्वपूर्ण विकास में, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान बॉम्बे (आईआईटी बॉम्बे) के वैज्ञानिकों ने पानी में फिनोल या बेंजीन जैसे हानिकारक प्रदूषकों का सटीक पता लगाने के लिए एक किफायती और पोर्टेबल उपकरण एरोट्रैक पेश किया है।

वैज्ञानिकों का दावा है कि औद्योगीकरण, शहरीकरण और अनियमित अपशिष्ट निर्वहन के कारण बढ़ते जल प्रदूषण को देखते हुए यह उपकरण गेम-चेंजर साबित हो सकता है।

एरोट्रैक डिवाइस पानी में कई सुगंधित प्रदूषकों की प्रभावी ढंग से पहचान करने के लिए भारी प्रदूषित वातावरण में रहने वाले बैक्टीरिया में पाए जाने वाले प्रोटीन का उपयोग करता है। एक बार पानी के नमूने में मिश्रित होने के बाद, यदि नमूने में एक सुगंधित यौगिक मौजूद है, तो प्रोटीन अत्यधिक चयनात्मक एटीपी हाइड्रोलिसिस रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरता है। यह प्रतिक्रिया प्रोटीन समाधान के रंग में परिवर्तन के साथ व्यक्त की जाती है, जिसे एरोट्रैक तब पता लगा सकता है। यह उपकरण अत्यधिक मजबूत और कॉम्पैक्ट है, इसकी माप एक छोटे प्रोजेक्टर से थोड़ी छोटी है।

रसायन विज्ञान विभाग की प्रोफेसर रुचि आनंद, केमिकल इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर राजदीप बंद्योपाध्याय और आईआईटी बॉम्बे में उनकी टीम ने एक सरल और किफायती बायोसेंसिंग उपकरण पेश किया जो फिनोल, बेंजीन और ज़ाइलेनॉल जैसे हानिकारक यौगिकों का पता लगाने में सक्षम है।

डिवाइस का मुख्य घटक एक बायोसेंसिंग मॉड्यूल है जिसे MopR कहा जाता है – फिनोल का पता लगाने के लिए एक संवेदनशील सेंसर। सुश्री आनंद की अनुसंधान टीम ने 2017 में एसिनेटोबैक्टर कैल्कोएसिटिकस बैक्टीरिया से इसे इंजीनियर किया। एमओपीआर चयनात्मक और स्थिर दोनों है, जिसका अर्थ है कि यह उच्च स्तर की सटीकता के साथ जटिल वातावरण में भी प्रदूषकों का पता लगा सकता है।

आईआईटी बॉम्बे के शोधकर्ताओं ने बैक्टीरिया प्रोटीन में इंजीनियरिंग उत्परिवर्तन द्वारा बेंजीन और ज़ाइलेनॉल समूहों से अन्य प्रदूषकों का पता लगाने के लिए एमओपीआर बायोसेंसर को और अधिक विविध बनाया है। “प्रोटीन बायोसेंसिंग बहुत विशिष्ट है क्योंकि प्रोटीन सेंसिंग पॉकेट लिगैंड (आयन या अणु, जैसे फिनोल या बेंजीन) के लिए तैयार किया गया है। हमने प्रोटीन अनुक्रम के डीएनए में उत्परिवर्तन इंजीनियर किए हैं जो प्रोटीन के उत्परिवर्ती संस्करण दे सकते हैं जो अब विभिन्न अणुओं को महसूस करते हैं, सेंसर की एक बैटरी बनाते हैं। प्रत्येक सेंसर विशेष रूप से एक लिगैंड के लिए डिज़ाइन किया गया है,” सुश्री आनंद बताती हैं।

एक बार इन-हाउस, मल्टी-चैनल मॉनिटरिंग उपकरण के साथ इंटरफेस करने के बाद, MopR-आधारित सेंसर नए विकसित एरोमैटिक्स ट्रैकिंग डिवाइस-एरोट्रैक का मूल बनता है। इस बारे में बात करते हुए कि एरोट्रैक बायोसेंसर मॉड्यूल का उपयोग करके प्रदूषकों का पता कैसे लगाता है, श्री बंद्योपाध्याय ने बताया, “एरोट्रैक में एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड होता है [LED]-फोटोट्रांजिस्टर असेंबली, जो नमूने के माध्यम से उचित तरंग दैर्ध्य का प्रकाश चमकती है और पता लगाती है कि कितना अवशोषित किया गया है। अधिक गहरा रंग अधिक अवशोषण उत्पन्न करता है।”

डिवाइस की कुल लागत न्यूनतम $50 है [less than ₹5,000]. श्री बंद्योपाध्याय ने कहा कि एरोट्रैक का जन्म प्रयोगशाला में उत्पन्न विश्लेषणात्मक क्षमताओं को वास्तविक क्षेत्र-तैयार उपकरणों में अनुवाद करने के आधार पर क्षेत्र-उपयोग योग्य विश्लेषणात्मक उपकरण बनाने के दर्शन से हुआ था। “इसे इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि लगभग कोई भी उपयोगकर्ता, तकनीकी रूप से प्रशिक्षित या आम आदमी, पारंपरिक रूप से मापने और सुगंधित ज़ेनोबायोटिक प्रदूषकों को अलग करने में मुश्किल के लिए सटीक डेटा सीख और उत्पन्न कर सकता है,” उन्होंने कहा।

“अपनी प्रयोगशाला में इन-हाउस 3डी प्रिंटिंग का उपयोग करके, हम आर्थिक रूप से एक पूरी तरह कार्यात्मक डिवाइस को डिजाइन, निर्माण और पुनरावृत्त करने में सक्षम थे। इसके अलावा, डेटा प्रोसेसिंग और विश्लेषण के लिए बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स और ओपन-सोर्स, बड़े पैमाने पर उत्पादित माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके लागत को कम रखा जा सकता है, ”श्री बंद्योपाध्याय ने कहा।

एरोट्रैक फिनोल, बेंजीन और 2, 3 डाइमिथाइलफेनॉल सहित कई सुगंधित संदूषकों का पता लगा सकता है, तब भी जब ये प्रदूषक कम सांद्रता में मौजूद होते हैं – आमतौर पर 10-200 भाग प्रति बिलियन रेंज में।

नकली अपशिष्ट जल और वास्तविक पर्यावरणीय नमूनों के परीक्षण से पता चला है कि एरोट्रैक अत्यधिक विश्वसनीय है, जो आधुनिक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के बराबर सटीकता और दक्षता की डिग्री प्रदान करता है, जो वर्तमान में पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है। वैज्ञानिकों ने कहा कि यह उपकरण 50 डिग्री सेल्सियस तक के पानी के तापमान में भी विश्वसनीय रूप से काम करता है और 30 मिनट से कम समय में परीक्षण पूरा कर लेता है।

अपनी कम लागत, बैटरी चालित प्रकृति और पोर्टेबिलिटी के कारण, एरोट्रैक ग्रामीण और कम आय वाले लोगों के लिए आदर्श हो सकता है, जिनके पास अक्सर संसाधनों की कमी होती है और महंगे प्रयोगशाला परीक्षणों तक पहुंचने में कठिनाई होती है, सुश्री आनंद ने कहा, “हम वर्तमान में बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं बाइफेनिल एरोमैटिक्स और प्रदूषकों के प्रकार जो जटिल एरोमैटिक्स हैं।

इसकी बाजार तत्परता के बारे में बोलते हुए, श्री बंद्योपाध्याय ने कहा, “उत्पाद एक प्रारंभिक कार्यात्मक प्रोटोटाइप के रूप में तैयार है, जो सभी रिपोर्ट किए गए कार्यों को प्रदर्शित कर सकता है। इसे पूरी तरह से बाजार के लिए तैयार करने के लिए, जल स्रोतों और रचनाओं की व्यापक विविधता के साथ, क्षेत्र में अधिक विविध कामकाजी परिस्थितियों में इसकी मजबूती का आकलन करने के लिए अधिक क्षेत्रीय परीक्षणों और गुणवत्ता विश्लेषण की आवश्यकता है।