এক ধাপের যুগান্তকারী প্রক্রিয়ায় প্লাস্টিক বর্জ্য থেকে পেট্রল: পুনর্ব্যবহারে নতুন মানদণ্ড গড়ল যুক্তরাষ্ট্র-চীন দল

প্লাস্টিক পুনর্ব্যবহারে বিপ্লব: এক ধাপেই বর্জ্য থেকে পেট্রল

প্লাস্টিক দূষণ আমাদের সময়ের সবচেয়ে জরুরি পরিবেশগত সংকটগুলোর একটি। বিশ্বে প্লাস্টিকের উৎপাদন ১০ বিলিয়ন টন ছাড়িয়ে যাওয়ায় এর অধিকাংশই এমন বর্জ্যে পরিণত হচ্ছে, যা পুনর্ব্যবহার করা কঠিন; দূষিত করছে ভাগাড়, জলপথ ও মহাসাগর। যুগান্তকারী এক অগ্রগতিতে যুক্তরাষ্ট্র ও চীনের বিজ্ঞানীদের একটি দল এমন এক ধাপের প্রক্রিয়া উদ্ভাবন করেছে, যা ঘরের তাপমাত্রা ও স্বাভাবিক চাপে মিশ্র প্লাস্টিক বর্জ্যকে দক্ষতার সঙ্গে পেট্রলে রূপান্তর করে; এতে দক্ষতা ৯৫ শতাংশের বেশি। এই উদ্ভাবন প্লাস্টিক বর্জ্য ব্যবস্থাপনার পদ্ধতিতে পরিবর্তন আনতে পারে এবং এমন একটি সমাধান দিতে পারে, যা ব্যাপকভাবে প্রয়োগযোগ্য, জ্বালানিসাশ্রয়ী ও অর্থনৈতিকভাবে লাভজনক এবং বৃত্তাকার অর্থনীতিকে সহায়তা করে।

এই অগ্রগতি কেন আলাদা?

প্লাস্টিক থেকে জ্বালানি তৈরির প্রচলিত প্রযুক্তি, যেমন পাইরোলাইসিস ও গ্যাসিফিকেশনে, সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রা, একাধিক প্রক্রিয়াকরণ ধাপ এবং উল্লেখযোগ্য পরিমাণ শক্তি লাগে। এসব পদ্ধতিতে মিশ্র বা দূষিত প্লাস্টিক বর্জ্য প্রক্রিয়াকরণ প্রায়ই কঠিন হয়ে পড়ে। বিশেষ করে পলিভিনাইল ক্লোরাইডের (PVC) মতো প্লাস্টিক সঠিকভাবে প্রক্রিয়াজাত না করলে বিষাক্ত নির্গমন ঘটাতে পারে। প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি, কলাম্বিয়া ইউনিভার্সিটি, টেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটি অব মিউনিখ এবং ইস্ট চায়না নরমাল ইউনিভার্সিটির গবেষকদের তৈরি নতুন প্রক্রিয়াটি এক ধাপের স্বল্প-শক্তির পদ্ধতিতে ডিক্লোরিনেশন ও জ্বালানিতে রূপান্তর একত্র করে এসব বাধা কাটিয়ে উঠেছে।

প্রচলিত পদ্ধতির বিপরীতে, PVC-এর ক্ষেত্রে এ প্রক্রিয়া ঘরের তাপমাত্রায় এবং মিশ্র পলিওলেফিন বর্জ্যের (যেমন পলিইথিলিন ও পলিপ্রোপিলিন) ক্ষেত্রে মাত্র ৮০°C তাপমাত্রায় কাজ করে। রিফাইনারি প্রক্রিয়ার উপজাত হালকা আইসোঅ্যালকেন ব্যবহার করে এ রূপান্তর ঘটানো হয়। এতে গ্যাসোলিন-পরিসরের হাইড্রোকার্বন তৈরি হয় এবং মূল্যবান উপজাত হিসেবে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড পুনরুদ্ধার করা যায়। প্রক্রিয়াটি শুধু দক্ষই নয়, শিল্পক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহারের উপযোগী করেও তৈরি করা হয়েছে; বিদ্যমান প্রযুক্তির তুলনায় এতে কম যন্ত্রপাতি ও কম ধাপ লাগে।

PVC-র চ্যালেঞ্জ মোকাবিলা

PVC পাইপ, জানালার ফ্রেম ও তারে বহুল ব্যবহৃত প্লাস্টিক। তবে এতে ক্লোরিন থাকায় পুনর্ব্যবহারে বড় ধরনের চ্যালেঞ্জ তৈরি হয়। বিপজ্জনক যৌগ তৈরি হওয়া ঠেকাতে প্রচলিত পুনর্ব্যবহার প্রক্রিয়ায় আলাদা করে ডিক্লোরিনেশন করতে হয়। নতুন পদ্ধতিতে ডিক্লোরিনেশন ও রূপান্তর একসঙ্গে ঘটে: ফেলে দেওয়া PVC এক ধাপেই ক্লোরিনমুক্ত জ্বালানি-পরিসরের হাইড্রোকার্বন ও হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডে রূপান্তরিত হয়। পরীক্ষাগারে দেখা গেছে, মাত্র ৩০°C তাপমাত্রায় নরম PVC পাইপের রূপান্তর দক্ষতা ৯৫ শতাংশ এবং শক্ত PVC পাইপ ও তারের ক্ষেত্রে ৯৯ শতাংশ। পলিওলেফিন বর্জ্যের সঙ্গে মেশালে ৮০°C তাপমাত্রায়ও প্রক্রিয়াটির রূপান্তর হার ৯৬ শতাংশ থাকে, যা বাস্তব পরিস্থিতির মিশ্র ও দূষিত বর্জ্য প্রক্রিয়াকরণে এর কার্যকারিতা দেখায়।

এক ধাপের প্রক্রিয়াটি কীভাবে কাজ করে?

এই উদ্ভাবনের মূল ভিত্তি হলো প্লাস্টিক বর্জ্য ও হালকা আইসোঅ্যালকেনের মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়া। একসঙ্গে মেশালে প্লাস্টিক ভেঙে ছোট হাইড্রোকার্বন অণুতে পরিণত হয়—যেগুলো মূলত পেট্রলের উপাদান। একই সঙ্গে PVC-যুক্ত বর্জ্য থেকে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড পুনরুদ্ধার করা হয়। এ অ্যাসিড নিরাপদে নিষ্ক্রিয় করে পানি শোধন, ধাতু প্রক্রিয়াকরণ, ওষুধ ও খাদ্য উৎপাদনসহ বিভিন্ন শিল্পে পুনর্ব্যবহার করা যায়।

গবেষক দলের ভাষ্য অনুযায়ী, সমস্যাজনক প্লাস্টিক বর্জ্যকে মূল্যবান পণ্যে রূপান্তর করে, যা আবার শিল্প সরবরাহব্যবস্থায় যুক্ত হতে পারে—এভাবে এ প্রক্রিয়া বৃত্তাকার অর্থনীতিকে এগিয়ে নেয়। পদ্ধতিটির সরলতা ও দক্ষতার কারণে এটি বড় পরিসরে গ্রহণের জন্য আকর্ষণীয়। এতে বড় ধরনের অবকাঠামোগত পরিবর্তন ছাড়াই বিদ্যমান শিল্পকারখানায় প্লাস্টিক বর্জ্য রূপান্তরের ব্যবস্থা যুক্ত করা সম্ভব হতে পারে।

বিশেষজ্ঞদের মতামত ও শিল্পক্ষেত্রে প্রভাব

প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির ইনস্টিটিউট ফর ইন্টিগ্রেটেড ক্যাটালাইসিসের পরিচালক এবং সংশ্লিষ্ট গবেষণার সহলেখক ড. ইয়োহানেস লেরশার প্লাস্টিককে উন্নতমানের পণ্যে রূপান্তরের ক্ষেত্রে নিম্ন-তাপমাত্রার এক ধাপের প্রক্রিয়ার গুরুত্ব তুলে ধরেছেন। তাঁর ভাষায়,

স্থায়ীভাবে থেকে যায় এমন প্লাস্টিক বর্জ্যের সমস্যা সমাধানে আমাদের এমন এক পর্যায়ে পৌঁছাতে হবে, যখন বর্জ্যকে ফেলে দেওয়ার বস্তু হিসেবে বিবেচনা করার চেয়ে সংগ্রহ করে আবার ব্যবহার করাই বেশি যুক্তিযুক্ত হবে।

প্লাস্টিক বর্জ্যের বেশিরভাগই পলিইথিলিন ও পলিপ্রোপিলিনের মতো পলিওলেফিন, যেগুলোর শক্তিশালী কার্বন-কার্বন বন্ধনের কারণে পুনর্ব্যবহার করা অত্যন্ত কঠিন। নতুন প্রক্রিয়ায় প্রচলিত পদ্ধতির চেয়ে অনেক কম তাপমাত্রায় এ বন্ধনগুলো দক্ষতার সঙ্গে ভাঙা যায়, ফলে শক্তি খরচ ও পরিচালন ব্যয় কমে। অনুঘটক—যে পদার্থ রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি বাড়ায়, কিন্তু নিজে ক্ষয় হয় না—প্লাস্টিক অণু ভেঙে আবার জোড়া লাগিয়ে উচ্চমূল্যের জ্বালানি তৈরির প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে।

উন্নত পুনর্ব্যবহার প্রযুক্তির সঙ্গে তুলনা

সাম্প্রতিক সময়ে প্লাস্টিক পুনর্ব্যবহারের ক্ষেত্রে বেশ কিছু উদ্ভাবন দেখা গেছে, যার প্রতিটিরই নিজস্ব সুবিধা ও সীমাবদ্ধতা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, বার্কলির গবেষকেরা এমন একটি অনুঘটক-নির্ভর প্রক্রিয়া তৈরি করেছেন, যাতে প্লাস্টিকের ব্যাগ ও বোতল বাষ্পীভূত করে নতুন প্লাস্টিক তৈরির হাইড্রোকার্বন উপাদানে রূপান্তর করা হয়। এ পদ্ধতিও তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায় কাজ করে এবং পলিইথিলিন ও পলিপ্রোপিলিনের মিশ্রণ প্রক্রিয়াকরণ করতে পারে। বিশ্বজুড়ে ব্যবহারের পর ফেলে দেওয়া প্লাস্টিক বর্জ্যের প্রায় দুই-তৃতীয়াংশই এ দুই ধরনের প্লাস্টিক।

অন্য পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে মাইক্রোওয়েভ-সহায়ক পাইরোলাইসিস, যেখানে ZSM-5 বা কার্বন ফেল্টের মতো অনুঘটকের উপস্থিতিতে মাইক্রোওয়েভ শক্তি ব্যবহার করে প্লাস্টিক গরম করা হয়। এসব পদ্ধতিতে বেনজিন, টলুইন, ইথাইলবেনজিন ও জাইলিন (BTEX)-এর মতো মূল্যবান রাসায়নিক, অথবা ইথিলিন ও প্রোপিলিনের মতো হালকা ওলেফিন বেছে বেছে উৎপাদন করা যায়। ধাতুবিহীন কার্বন অনুঘটক দিয়ে ইনডাকশন হিটিংয়ের পদ্ধতিও কম শক্তি খরচে উচ্চ দক্ষতায় বর্জ্য প্লাস্টিককে ওলেফিন ও অ্যারোমেটিকে রূপান্তরের সম্ভাবনা দেখিয়েছে।

এসব প্রযুক্তিতে গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি হলেও অনেক ক্ষেত্রেই উচ্চ তাপমাত্রা ও একাধিক ধাপের প্রয়োজন হয়, অথবা মিশ্র ও দূষিত বর্জ্য প্রক্রিয়াকরণে সমস্যা দেখা দেয়। যুক্তরাষ্ট্র-চীনের দলের এক ধাপের প্রক্রিয়াটি স্বল্প তাপমাত্রা ও সামান্য শক্তি ব্যবহার করে PVC-সহ বিভিন্ন ধরনের প্লাস্টিক বর্জ্য প্রক্রিয়াকরণ করতে পারায় আলাদা গুরুত্ব পেয়েছে। এ কারণে শিল্পক্ষেত্রে বড় পরিসরে ব্যবহারের জন্য এটি বিশেষভাবে উপযোগী হতে পারে।

পরিবেশ ও অর্থনীতিতে প্রভাব

প্লাস্টিক বর্জ্য বিশ্বজুড়ে সংকট তৈরি করেছে। উৎপাদিত মোট প্লাস্টিকের মাত্র প্রায় ৯ শতাংশ পুনর্ব্যবহার করা হয়েছে। বাকি প্লাস্টিক ভাগাড় ও প্রাকৃতিক পরিবেশে জমা হয়, অথবা পুড়িয়ে ফেলা হয়, যা দূষণ ও গ্রিনহাউস গ্যাস নির্গমনে ভূমিকা রাখে। নতুন এক ধাপের প্রক্রিয়ার মতো রাসায়নিক পুনর্ব্যবহার পদ্ধতি প্লাস্টিক বর্জ্য থেকে মূল্যবান উপাদান পুনরুদ্ধারের সুযোগ দেয়। এতে জীবাশ্ম জ্বালানির ওপর নির্ভরতা কমে এবং আরও টেকসই, বৃত্তাকার অর্থনীতি গড়ে উঠতে সহায়তা করে।

হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডও পাশাপাশি উৎপাদিত হওয়ায় অর্থনৈতিক মূল্য আরও বাড়ে। এ রাসায়নিক শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং নিরাপদে ব্যবস্থাপনা করা সম্ভব। বর্জ্যকে জ্বালানি ও শিল্প রাসায়নিক—দুই ধরনের পণ্যে রূপান্তর করে এ প্রক্রিয়া নতুন আয়ের উৎস ও প্লাস্টিক সংগ্রহ এবং পুনর্ব্যবহারের প্রণোদনা তৈরি করে। এতে প্লাস্টিক বর্জ্য ব্যবস্থাপনার অর্থনৈতিক হিসাব বদলাতে পারে, ফলে প্লাস্টিক ফেলে দেওয়ার বদলে পুনরুদ্ধার ও প্রক্রিয়াজাত করা আরও লাভজনক হয়ে উঠবে।

চ্যালেঞ্জ ও ভবিষ্যৎ করণীয়

সম্ভাবনা থাকলেও ব্যাপকভাবে ব্যবহারের আগে নতুন প্রক্রিয়াটিকে বেশ কয়েকটি চ্যালেঞ্জ মোকাবিলা করতে হবে। পরীক্ষাগার থেকে শিল্পপর্যায়ে নিয়ে যেতে আরও গবেষণা ও বিনিয়োগ প্রয়োজন হবে। বিশেষত বাস্তব জীবনের বর্জ্যে বিভিন্ন ধরনের সংযোজক ও দূষক থাকতে পারে, তাই সেসব বর্জ্যেও প্রক্রিয়াটির ধারাবাহিক কার্যকারিতা নিশ্চিত করতে হবে। নিয়ন্ত্রক সংস্থার অনুমোদন ও জনসাধারণের গ্রহণযোগ্যতাও গুরুত্বপূর্ণ, বিশেষ করে সম্ভাব্য নির্গমন এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ব্যবস্থাপনার নিরাপত্তা নিয়ে উদ্বেগের কারণে।

টেকসই ভবিষ্যতে প্লাস্টিক থেকে জ্বালানি তৈরির প্রযুক্তির ভূমিকা নিয়েও আরও বিস্তৃত প্রশ্ন রয়েছে। পরিবেশবাদীদের কেউ কেউ সতর্ক করে বলেন, প্লাস্টিককে জ্বালানিতে রূপান্তর করা ভাগাড়ে ফেলা বা পুড়িয়ে ফেলার চেয়ে ভালো হলেও জ্বালানি পোড়ালে শেষ পর্যন্ত কার্বন ডাই-অক্সাইড নির্গত হয়। আদর্শভাবে, প্লাস্টিক উৎপাদন কমানো, পুনর্ব্যবহারের উপযোগী পণ্যের নকশা উন্নত করা এবং নবায়নযোগ্য উপকরণের ব্যবহার বাড়ানোর উদ্যোগের সঙ্গে এ ধরনের প্রক্রিয়াকে যুক্ত করা উচিত।

বৈশ্বিক প্রেক্ষাপট: প্লাস্টিক পুনর্ব্যবহারে উদ্ভাবন

যুক্তরাষ্ট্র-চীনের এ অগ্রগতি প্লাস্টিক পুনর্ব্যবহারে উদ্ভাবনের বৃহত্তর ঢেউয়ের অংশ। যুক্তরাজ্যে প্লাস্টিক বর্জ্যকে হাইড্রোজেন বা তেলে রূপান্তরের বিভিন্ন প্রকল্প চলছে। এদিকে, দক্ষতা ও বেছে বেছে নির্দিষ্ট পণ্য তৈরির ক্ষমতা বাড়াতে বিশ্বজুড়ে গবেষকেরা নতুন অনুঘটক ও চুল্লির নকশা তৈরি করছেন। মাইক্রোওয়েভ ও ইনডাকশন হিটিং, উন্নত অনুঘটক এবং অবিচ্ছিন্ন প্রক্রিয়াকরণ ব্যবস্থার ব্যবহার আরও টেকসই ও অর্থনৈতিকভাবে লাভজনক পুনর্ব্যবহার শিল্প গড়ে তুলতে সহায়তা করছে।

যান্ত্রিক পুনর্ব্যবহার—যেখানে প্লাস্টিক কুচি করে আবার গলানো হয়—এখনও গুরুত্বপূর্ণ, তবে দূষণ ও উপাদানের গুণমান কমে যাওয়ার কারণে এ পদ্ধতির সীমাবদ্ধতা রয়েছে। নতুন এক ধাপের প্রক্রিয়াসহ রাসায়নিক পুনর্ব্যবহারের মাধ্যমে বহুস্তরীয় প্যাকেজিং ও মিশ্র বর্জ্যসহ এমন প্লাস্টিকও প্রক্রিয়াকরণ করা সম্ভব, যেগুলো অন্যথায় ভাগাড়ে যেত বা পুড়িয়ে ফেলা হতো।

বৃহত্তর তাৎপর্য: বৃত্তাকার অর্থনীতির পথে

বৃত্তাকার অর্থনীতির ধারণায় উপকরণ যতটা সম্ভব দীর্ঘ সময় ব্যবহারযোগ্য রাখা, সেগুলো থেকে সর্বোচ্চ মূল্য আদায় এবং বর্জ্য কমানোর লক্ষ্য রয়েছে। নতুন এক ধাপের প্লাস্টিক থেকে পেট্রল তৈরির প্রক্রিয়াটি সমস্যাজনক বর্জ্যকে মূল্যবান পণ্যে রূপান্তর করে, যা আবার শিল্প সরবরাহব্যবস্থায় যুক্ত হতে পারে—এভাবে এ লক্ষ্যকে এগিয়ে নেয়। প্লাস্টিক পুনর্ব্যবহার আরও দক্ষ, সাশ্রয়ী ও ব্যাপকভাবে প্রয়োগযোগ্য হলে এ ধরনের উদ্ভাবন প্লাস্টিক ব্যবহারের চক্র সম্পূর্ণ করতে এবং আধুনিক জীবনযাত্রার পরিবেশগত প্রভাব কমাতে সাহায্য করতে পারে।

ড. লেরশার ও তাঁর সহকর্মীদের মতে, চূড়ান্ত লক্ষ্য হলো প্লাস্টিক ফেলে দেওয়ার বদলে পুনর্ব্যবহারকে অর্থনৈতিক ও পরিবেশগত—দুই দিক থেকেই বেশি লাভজনক করে তোলা। গবেষণা, বিনিয়োগ ও নীতিগত সহায়তা অব্যাহত থাকলে নতুন প্রক্রিয়াটি এ লক্ষ্য অর্জন এবং বৈশ্বিক প্লাস্টিক বর্জ্য সংকট মোকাবিলায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখতে পারে।

সংক্ষেপে

• যুক্তরাষ্ট্র ও চীনের একটি গবেষক দল মিশ্র প্লাস্টিক বর্জ্যকে ঘরের তাপমাত্রায় পেট্রলে রূপান্তরের এক ধাপের প্রক্রিয়া তৈরি করেছে, যার দক্ষতা ৯৫ শতাংশের বেশি।
• প্রক্রিয়াটি ডিক্লোরিনেশন ও জ্বালানিতে রূপান্তর একত্র করে। এতে PVC-র মতো চ্যালেঞ্জিং প্লাস্টিক এক ধাপেই প্রক্রিয়াকরণ করা যায় এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের মতো মূল্যবান উপজাত তৈরি হয়।
• প্রচলিত পদ্ধতির তুলনায় নতুন পদ্ধতিতে কম শক্তি ও কম ধাপ লাগে এবং এটি শিল্পক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহারের উপযোগী করে তৈরি করা হয়েছে।
• সমস্যাজনক প্লাস্টিক বর্জ্যকে ব্যবহারযোগ্য জ্বালানি ও রাসায়নিকে রূপান্তর করে, যা আবার শিল্প সরবরাহব্যবস্থায় যুক্ত হতে পারে—এভাবে উদ্ভাবনটি বৃত্তাকার অর্থনীতিকে সহায়তা করে।
• বড় পরিসরে প্রয়োগ ও বৃহত্তর বর্জ্য ব্যবস্থাপনা কৌশলের সঙ্গে একীভূত করার ক্ষেত্রে চ্যালেঞ্জ থাকলেও, এ অগ্রগতি টেকসই প্লাস্টিক পুনর্ব্যবহারে গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি।