पुणे के वैज्ञानिक पर्यावरण के अनुकूल बैक्टीरियल मार्ग विकसित करते हैं

यह कम तापमान, गैर-विषैले और स्केलेबल स्थितियों के तहत आनुवंशिक रूप से इंजीनियर बैक्टीरिया का उपयोग करके सेरियम सल्फाइड का उत्पादन करने के लिए पहला पुनः संयोजक माइक्रोबियल विधि है। परंपरागत रूप से, सेरियम सल्फाइड उत्पादन में ऊर्जा गहन रासायनिक प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, जिसमें तापमान 1700 ° C और हाइड्रोजन सल्फाइड (H₂S) या कार्बन डाइसल्फ़ाइड (CS₂) जैसे खतरनाक सल्फर-आधारित रसायन शामिल है। ये तरीके न केवल महंगे हैं, बल्कि पर्यावरण और व्यावसायिक रूप से खतरनाक भी हैं।

इस चुनौती को संबोधित करते हुए, माइक्रोबायोलॉजिस्ट प्रशांत धकेफालकर के नेतृत्व में एक शोध टीम, डॉ। पीपी कनेकर, और शोधकर्ताओं सोनल शेट और नीलम कप्से के प्रमुख योगदान के साथ, पिगमेंट के लिए आवश्यक सल्फेट रूपांतरण के लिए सल्फेट को सल्फेट करने के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित करने के लिए एक अभिनव माइक्रोबियल मार्ग विकसित किया।

टीम ने जीवाणु को कम करने वाले एक उपन्यास सल्फेट के अलगाव के साथ शुरू किया, स्यूडोडेसुल्फोविब्रियो एसपी। MCM B-508, ऑयलफील्ड अपशिष्ट जल से। यह देशी तनाव सेरियम सल्फेट को सेरियम सल्फाइड में परिवर्तित कर सकता है, लेकिन इसकी एनारोबिक विकास आवश्यकताओं और धीमी सेल प्रसार के कारण कम दक्षता दिखाई गई।

इन सीमाओं को दूर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ई। कोलाई, एक तेजी से बढ़ते, आसानी से हेरफेर किए गए लैब जीवाणु में एंजाइम, विघटनकारी सल्फाइट रिडक्टेस (डीएसआईआर) के उत्पादन के लिए जिम्मेदार प्रमुख डीएसआरएबी जीनों को क्लोन किया। प्रोटीन तह और घुलनशीलता में सुधार करने के लिए, पुनः संयोजक ई। कोलाई भी एक आणविक चैपरोन प्रणाली (PGRO7) के साथ सह-व्यक्त किया गया था।

परिणाम 71.23% सल्फेट रूपांतरण दक्षता थी, जो एरोबिक और कम तापमान (55 ° C) स्थितियों के तहत प्राप्त की गई थी – माइक्रोबियल पिगमेंट उत्पादन में एक महत्वपूर्ण छलांग।

एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) विश्लेषण ने पुष्टि की कि उत्पादित वर्णक मुख्य रूप से Ce₂s, के गामा-चरण में, सबसे वांछित रूप, अपने तीव्र लाल रंग, गर्मी स्थिरता और गैर-विषैले प्रकृति के लिए सबसे अधिक वांछित रूप में था। यह फॉर्म विशेष रूप से मोटर वाहन पेंट, पाउडर कोटिंग्स और स्मार्ट सिरेमिक के लिए उपयुक्त है, जहां स्थायित्व और गैर-विषाक्तता महत्वपूर्ण हैं।

इंजीनियर ई। कोलाई 300 पीपीएम तक सेरियम सल्फेट सांद्रता को सहन कर सकता है और प्रति ग्राम प्रति ग्राम 0.71 ग्राम पिगमेंट की उपज, लचीलापन और औद्योगिक व्यवहार्यता दोनों का प्रदर्शन कर सकता है।

“यह टिकाऊ बायोमेन्यूफ्यूरिंग के साथ विषाक्त, ऊर्जा गहन प्रक्रियाओं को बदलने की दिशा में एक प्रमुख कदम है। यह वैश्विक हरे रंग के रसायन विज्ञान के लक्ष्यों के साथ संरेखित करता है और अपने पर्यावरणीय पदचिह्न को कम करने के लिए देख रहे उद्योगों के लिए एक व्यवहार्य विकल्प प्रदान करता है। यह पहली बार है जब किसी ने सेरियम सल्फाइड के माइक्रोबियल संश्लेषण का प्रदर्शन किया है, जो कि एक पुनः रसायन विज्ञान के साथ एक स्वच्छ रासायनिक समाधानों का उपयोग करता है।

“निहितार्थ विशाल हैं। यह विधि वर्णक उद्योग में क्रांति ला सकती है और मोटर वाहन पेंट से लेकर ऊर्जा-कुशल बिल्डिंग कोटिंग्स तक के अनुप्रयोगों में हरियाली के विकल्प की ओर ले जा सकती है,” धकेफालकर ने कहा।

पारंपरिक सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया के विपरीत, जिन्हें सख्त एनारोबिक स्थितियों की आवश्यकता होती है और स्केल करना मुश्किल होता है, पुनः संयोजक ई। कोलाई सिस्टम एरोबिक परिस्थितियों में पनपता है और इसे बायोरिएक्टर में आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है।

दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री और गैर-विषैले पिगमेंट की बढ़ती वैश्विक मांग के साथ, यह सफलता भारत को सिंथेटिक जीव विज्ञान और स्वच्छ-तकनीकी नवाचार में सबसे आगे रखती है। शोधकर्ता अब इस प्रक्रिया को बढ़ाने और इस हरी तकनीक को बाजार में लाने के लिए औद्योगिक सहयोगों की खोज करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।