PET प्लास्टिक और मक्के के कचरे से बनी प्रोटीन-कुकी: क्या है µBites तकनीक?

किसी प्लास्टिक बोतल को सीधे आटे में मिलाकर कुकी नहीं बनाई जाती। SIU Carbondale की µBites प्रणाली में PET प्लास्टिक और कृषि-कचरे को पहले रासायनिक प्रक्रिया से कार्बन यौगिकों में बदला जाता है। इसके बाद जेनेटिक रूप से इंजीनियर्ड यीस्ट इन यौगिकों का इस्तेमाल प्रोटीन, वसा, अम्ल, विटामिन और फ्लेवरिंग अणु बनाने के लिए करते हैं। इन उत्पादों को अन्य सामग्री के साथ मिलाकर 3D-प्रिंटेड, प्रोटीन-समृद्ध खाद्य प्रोटोटाइप तैयार किया जाता है। 81011

इस परियोजना का लक्ष्य उन जगहों के लिए खाद्य-उत्पादन प्रणाली विकसित करना है जहां सामान्य सप्लाई चेन चलाना मुश्किल हो—खासकर भविष्य के लंबे अंतरिक्ष अभियानों में। हालांकि विचार आकर्षक है, उपलब्ध जानकारी इसे शुरुआती चरण का शोध-प्रोटोटाइप बताती है, तैयार खाद्य उत्पाद नहीं।

µBites कैसे बनते हैं?

1. PET और पौधों के कचरे को तोड़ा जाता है

शोधकर्ता पॉलीएथिलीन टेरेफ्थेलेट यानी PET का इस्तेमाल करते हैं। यही वह प्लास्टिक है जो कई पानी और सॉफ्ट-ड्रिंक की बोतलों में पाया जाता है। इसके साथ मक्के के बचे हुए डंठल, पत्तियां और अन्य जैविक अवशेष मिलाए जाते हैं।

इन पदार्थों को पीसकर ऑक्सीडेटिव हाइड्रोथर्मल डिसॉल्यूशन नामक प्रक्रिया से गुजारा जाता है। इसमें पानी, ऑक्सीजन, तेज गर्मी और दबाव की मदद से सामग्री को पानी में घुलने वाले छोटे कार्बन अणुओं में तोड़ा जाता है। 101113

यह चरण इसलिए जरूरी है क्योंकि साबुत PET या रेशेदार पौधों का कचरा आम तौर पर सूक्ष्मजीवों के लिए आसानी से उपयोगी भोजन नहीं होता। रासायनिक उपचार के बाद बनी कार्बन-समृद्ध स्लरी को इंजीनियर्ड सूक्ष्मजीव चयापचय के लिए इस्तेमाल कर सकते हैं। 1011

2. इंजीनियर्ड यीस्ट कार्बन को खाद्य सामग्री में बदलता है

अलग-अलग यीस्ट स्ट्रेन को अलग-अलग उत्पाद बनाने के लिए तैयार किया गया है। रिपोर्ट किए गए उत्पादों में प्रोटीन, वसा, जैविक अम्ल, विटामिन और फ्लेवरिंग अणु शामिल हैं। इनमें बेकरी यीस्ट भी शामिल है, जिसे वेनिला फ्लेवर बनाने के लिए इंजीनियर किया गया है। दूसरे स्ट्रेन बीटा-कैरोटीन जैसे यौगिक बनाने के लिए विकसित किए जा रहे हैं। 571013

इस प्रक्रिया का मूल विचार “माइक्रोबियल रीबिल्डिंग” है। यानी प्लास्टिक या पौधों के कचरे को सीधे खाने की कोशिश नहीं की जाती; उनके कार्बन को यीस्ट के लिए फीडस्टॉक बनाया जाता है। फिर यीस्ट से बने उत्पादों को अपेक्षाकृत परिचित खाद्य फॉर्मूले में शामिल किया जाता है।

3. मिश्रण को 3D प्रिंटर से आकार दिया जाता है

यीस्ट से बने उत्पादों की स्लरी में फाइबर, स्टार्च और स्वीटनर मिलाया जाता है। इसके बाद खाद्य 3D प्रिंटर इस मिश्रण को एक निश्चित आकार में जमा करता है। शुरुआती कुकी को यूनानी अक्षर µ के आकार में बनाया गया, इसलिए इसका नाम µBites रखा गया—जिसे “माइक्रो-बाइट्स” कहा जाता है। 101114

यह प्लेटफॉर्म केवल कुकी तक सीमित नहीं है। इसमें सप्लीमेंट, मसाले और अन्य घटक जोड़े जा सकते हैं। अंतिम खाद्य पदार्थ अर्ध-ठोस या तरल रूप में भी हो सकता है। 1011

सुरक्षा, खुशबू और स्वाद को लेकर क्या पता है?

इस मामले में उत्साह के साथ सावधानी भी जरूरी है। किसी प्रोटोटाइप पर हुई शुरुआती जांच को आम लोगों के लिए खाद्य-सुरक्षा मंजूरी नहीं माना जा सकता।

SIU के अनुसार, पहले के कुकी प्रोटोटाइप की सुरक्षा और पोषण संबंधी मानकों पर जांच की गई थी। इसके बाद मानव संवेदी विश्लेषण में उस प्रोटोटाइप को 9 में से 6.5 का औसत स्वीकार्यता स्कोर मिला। खुशबू सबसे अधिक पसंद की गई विशेषता थी, जिसे 9 में से 7.33 अंक मिले। रंग, आकार और बनावट—तीनों को 5 से अधिक अंक मिले। 11

ये नतीजे बताते हैं कि परीक्षण में शामिल पैनल को कम-से-कम एक प्रोटोटाइप स्वीकार्य लगा। लेकिन इससे मौजूदा बहु-घटक संस्करण के unrestricted सेवन की सुरक्षा साबित नहीं होती। सार्वजनिक रूप से उपलब्ध रिपोर्टों में पैनल का पूरा आकार, संदूषक-जांच के नतीजे, टॉक्सिकोलॉजी डेटा या स्वतंत्र peer-reviewed सुरक्षा सत्यापन जैसी जानकारियां नहीं मिलतीं। अन्य रिपोर्टों के अनुसार, औपचारिक स्वाद-परीक्षण अभी लंबित था और कुकी को मानव सेवन के लिए मंजूरी नहीं मिली थी। 11

इसलिए सबसे संतुलित निष्कर्ष यही है कि µBites ने उत्साहजनक खुशबू और शुरुआती संवेदी नतीजों वाला प्रोटोटाइप तैयार किया है। इसे अभी व्यावसायिक रूप से स्वीकृत स्नैक कहना सही नहीं होगा। बड़े, नियंत्रित और स्वतंत्र रूप से दर्ज उपभोक्ता परीक्षणों के बाद ही स्वाद और स्वीकार्यता पर मजबूत दावे किए जा सकेंगे।

NASA और NSF की भूमिका क्या रही?

µBites का व्यावहारिक संदर्भ NASA के Deep Space Food Challenge से आया। 2021 में NASA ने SIU की डिजाइन को अमेरिका की 18 होनहार अवधारणाओं में चुना और टीम को फेज़ 2 के काम के लिए 25,000 डॉलर दिए। प्रस्तावित प्रणाली का लक्ष्य सीमित पानी, ऊर्जा और दोबारा आपूर्ति के बीच तीन साल के मंगल मिशन में चार लोगों के लिए भोजन तैयार करना था। 110

इस चुनौती ने एक अहम समस्या सामने रखी: लंबे अंतरिक्ष अभियानों में अंतरिक्ष यात्रियों को ऐसा भोजन चाहिए जो पौष्टिक, स्वीकार्य और कम संसाधनों में तैयार हो। µBites इस दिशा में बेकार कार्बन को माइक्रोबियल खाद्य-उत्पादन के इनपुट के रूप में इस्तेमाल करने का विचार पेश करता है, बजाय इसके कि भोजन के लिए केवल पहले से संग्रहित सामग्री पर निर्भर रहा जाए। 110

NSF के CAREER अनुदान ने हाइड्रोथर्मल बायोमास लिक्विफैक्शन से जुड़े वैज्ञानिक शोध को समर्थन दिया। इस अनुदान का शीर्षक था—“CAREER: Manipulating Polarity to Enhance Hydrothermal Liquefaction of Biomass for Biofuels।” यह मूल हाइड्रोथर्मल-प्रोसेसिंग विज्ञान से संबंधित है; इसे µBites के बाजार के लिए तैयार होने का प्रमाण नहीं समझना चाहिए। 8

यह तकनीक कहां उपयोगी हो सकती है?

गहरे अंतरिक्ष के मिशन

ऐसी कॉम्पैक्ट प्रणाली, जो चुने हुए कचरे और पैकेजिंग से उपयोगी खाद्य सामग्री बना सके, अंतरिक्ष यात्रियों की दोबारा आपूर्ति पर निर्भरता घटा सकती है। यह पानी, ऊर्जा, भंडारण और क्रू के समय की कमी वाले अभियानों में अधिक closed-loop खाद्य प्रणाली की दिशा में मदद कर सकती है। 110

सीमित संसाधनों वाले क्षेत्र

धरती पर भी ऐसी मॉड्यूलर खाद्य-उत्पादन प्रणाली उन स्थानों के लिए उपयोगी हो सकती है जहां खेती, रेफ्रिजरेशन या नियमित सप्लाई मुश्किल है। संभावित उदाहरणों में आपदा-प्रभावित क्षेत्र, पनडुब्बियां, ध्रुवीय स्टेशन और अन्य संसाधन-सीमित वातावरण शामिल हैं। 1113

फिलहाल ये संभावित उपयोग हैं, सिद्ध तैनाती नहीं। किसी भी वातावरण में इन लाभों का दावा करने से पहले तकनीक को सुरक्षित, भरोसेमंद और आर्थिक रूप से व्यवहार्य साबित करना होगा।

सबसे बड़ी अड़चन: लागत और बड़े पैमाने पर उत्पादन

रिपोर्टों के अनुसार, मौजूदा उत्पादन लागत लगभग 60 डॉलर प्रति किलोग्राम है। प्रोटोटाइप स्तर पर यह अनुमान सामान्य खाद्य पदार्थों की तुलना में बहुत महंगा है। यह बड़े पैमाने पर उत्पादन से साबित कीमत नहीं है। उपलब्ध रिपोर्टें यह भी स्पष्ट नहीं करतीं कि इसमें ऊर्जा, कचरे को इकट्ठा करने और छांटने, उपकरण, श्रम, गुणवत्ता नियंत्रण, नियामकीय अनुपालन और अपशिष्ट प्रबंधन की सभी लागतें शामिल हैं या नहीं।

तकनीक को बड़े पैमाने पर ले जाने के लिए कई जटिल प्रणालियों को एक साथ विश्वसनीय ढंग से काम करना होगा:

• उच्च क्षमता वाली ऑक्सीडेटिव हाइड्रोथर्मल प्रोसेसिंग;
• इंजीनियर्ड यीस्ट स्ट्रेन के साथ स्थिर फर्मेंटेशन;
• पानी की रिकवरी और पोषक तत्वों का संतुलन;
• संदूषकों और अवांछित उप-उत्पादों पर लगातार नियंत्रण;
• स्वचालित फॉर्मूलेशन और 3D-प्रिंटिंग उपकरण; तथा
• स्वतंत्र सुरक्षा परीक्षण और स्पष्ट नियामकीय रास्ता। 11

उपभोक्ता स्वीकार्यता भी बड़ी चुनौती है। भले ही रसायन और फर्मेंटेशन सुरक्षित साबित हो जाएं, फिर भी लोग ऐसे भोजन को लेकर झिझक सकते हैं जिसकी शुरुआती सामग्री में प्लास्टिक कचरा शामिल था। शोधकर्ताओं ने पूरी तरह एकीकृत और स्वचालित प्रणाली, अतिरिक्त विकास और नीतिगत काम की जरूरत भी बताई है। 11

क्या µBites जल्द दुकानों में मिलने लगेगा?

उपलब्ध प्रमाणों के आधार पर ऐसा कहना जल्दबाजी होगी। SIU ने अगले कुछ वर्षों में µBites के डिनर टेबल तक पहुंचने की संभावना बताई है, लेकिन यह विकास-लक्ष्य है, पक्की लॉन्च तारीख नहीं। 11

बाजार में आने से पहले संदूषक नियंत्रण, पोषण की स्थिरता, विष-विज्ञान संबंधी सुरक्षा, नियामकीय मंजूरी, उत्पादन-अर्थशास्त्र और उपभोक्ता स्वीकार्यता पर कहीं अधिक मजबूत दस्तावेजी प्रमाण चाहिए होंगे। फिलहाल µBites को NASA से जुड़े एक शोध-प्रोटोटाइप के रूप में समझना सबसे उचित है—जो एक असाधारण संभावना दिखाता है: कचरे में मौजूद कार्बन को संसाधित कर जैविक प्रक्रिया से खाद्य सामग्री में बदला जा सकता है।

यह वैज्ञानिक रूप से उल्लेखनीय उपलब्धि है, लेकिन अभी प्लास्टिक से शुरू हुई कुकी को रोजमर्रा का खाद्य पदार्थ नहीं बनाती।