પ્લાસ્ટિકની શોધ કોણે કરી? (Who invented plastic?)

• પ્લાસ્ટિકની શોધ સમાજને ઉપયોગી ખરી પણ પર્યાવરણ માટે ખતરા રૂપ છે. 

   વિજ્ઞાનની ઘણી બધી શાખાઓમાં રસાયણ વિજ્ઞાન પણ એક છે. જે વિવિધ પદાર્થની જન્મદાતા તરીકે કાર્યરત સાબિત થઈ છે. પૃથ્વી પર એવી કોઈ ભાગ્યેજ જગ્યા હશે જ્યાં રસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નહિવત હોય. પ્રાથમિક શાળામાં જ આપણને વિવિધ તત્વો અને મિશ્રણ વિશે માહિતી આપવામાં આવે છે. આધુનિક વિજ્ઞાનમાં તો રસાયણિક ક્રિયાઓ વિશે પણ પ્રાથમિક શિક્ષણમાં શીખવવામાં આવે છે.

   જ્યાં રસાયણોની વાત થાય ત્યાં પર્યાવરણની જાળવણીની ચિંતા અને પ્રદૂષણ નિયંત્રણની ચિંતા સહજ રીતે જ ઊપજી આવે છે. કારણ કે દરેક વ્યક્તિને મગજમાં સીધી કે આડકતરી રીતે કુદરતી તત્વોની જાળવણીની ચિંતા કરવાનું શીખવી દેવામાં આવ્યું છે અને તે જરૂરી પણ છે પરંતુ તે પણ જાણી લેવું જરૂરી છેકે જે પ્રકારે ચાઈનીશ પ્રોડક્ટસનો સપૂર્ણ બહિષ્કાર શક્ય નથી તેમજ રસાયણો દ્વારાં ઉત્પન થતાં પદાર્થોનો ઉપયોગ ન કરવો કે ચલાવી લેવું તે પણ શક્ય નથી. પ્રદૂષણ ફેલાવનાર તત્વોમાંનું એક મહત્વનું તત્વ પ્લાસ્ટિક વિશે તો આપણે સૌકોઈ જાણીએ છીએ અને તેના ઉપર સરકાર દ્વારાં લગાવેલ રોક અને કાયદા વિશે પણ આપણે પરિચિત છીએ. પણ મૂળ પ્લાસ્ટિકની બનાવટ અને સોધની કથા પણ રોચક છે.

   વર્ષો પહેલાં એક ગરીબ લુહારનો છોકરો હતો. તેને રમતગમતનો અને સંગીતનો ખૂબ ભારે શોખ હતો. આમ જોવા જઈએ તો તે સમયે બંને શોખ ખર્ચાળ હતાં. તે સમયે રમતગમતમાં સૌથી વધુ પ્રચલિત બિલિયર્ડ રમત હતી. બિલિયર્ડ એ એક ક્યૂ (લાંબી લાકડી) વડે રમાતી રમત છે, જેને લીલા જાડા ઊનના કપડાથી આચ્છાદિત વિશાળ ટેબલ પર રમવામાં આવે છે. સાદી ભાષામાં આપણે તેને સ્નૂકર તરીકે ઓળખીએ છે. જે બ્રિટિશ લશ્કરી અધિકારીઓ દ્વારાં ભારતમાં રમાતી રમત હતી. તે સમયે તેના બૉલ કીમતી હાથીદાંતમાંથી બનતા હતાં. તે જ પ્રમાણે સંગીતમાં પણ તેને પિયાનો ખૂબ ગમતો હતો. આ પિયાનામાં હારમોનિયમના જેવી દબાવવાની કળો તે પણ હાથીદાંતમાંથી જ બનતી. આજે પણ જ્યાં હાથીદાંતની કિંમત આટલી મસમોટી હોય તો ત્યારે તો કેટલી હશે તેની કલ્પના આપણે કરી શકીએ છીએ. આમ પિયાનો કે બિલિયર્ડના બૉલની કિંમત લુહારના છોકરાનેના પોસાઈ તે આપણે સમજી શકીએ છીએ. આ ગરીબ છોકરાને થયું કે વસ્તુઓ સસ્તી કરવા માટે અન્ય કોઈ માર્ગ શોધવા જોઈએ. હવે હાથીદાંત મેળવવા તો શક્ય હોય શકે નહીં એટલે એવી કોઈ વસ્તુ શોધવી પડે જે હાથીદાંત કરતાં ખૂબ જ સસ્તી અને સરળતાથી મેળવી શકાતી હોય અને જે જોખમી પણ ન હોય. વિચાર જેટલા સરળ હોય છે પ્રયત્ન તેટલા જ આકરા કરવાં પડે છે. લુહારના દીકરાએ પ્રયત્નો શરૂ કર્યા. તે એક એક બબ્બે વસ્તુ ભેગી કરી અને પ્રયોગો કરવા લાગ્યો. પરિણામ સ્વરૂપ જે વસ્તુ પ્રાપ્ત થાય તેને ચકાસે અને જો નિષ્ફળ ગયો હોય તો નિરાશ થયા વગર તેને બાજુમાં મૂકી ફરી પાછો નવા પ્રયોગો કરવાં લાગે. એકવાર તેનો પ્રયોગ આકસ્મિક રીતે જ સફળ થઈ ગયો. આપણે સૌ કપૂરથી પરિચિત જ છીએ. તે એક કાર્બનિક પદાર્થ છે. આ લુહારના છોકરાએ આ કપૂરને બીજો એક પદાર્થ જે સેલ્યુલોઝ નાઇટ્રેટ તરીકે ઓળખાય છે તેની સાથે ભેગો કરીને ગરમ કર્યો. એકાએક બંને વચ્ચે રાસાયણિક પ્રક્રિયા થઈ અને તેમાંથી એક તદન નવો જ પદાર્થ આકાર પામ્યો. આ નવનિર્મિત પદાર્થ ઘન, સફેદ રંગનો અને કઠણ હતો. લુહારના છોકરાએ આ પદાર્થનું નામ ‘ સેલ્યુલોઇડ ' રાખ્યું. આ સેલ્યુલોઇડ એટલે વિશ્વનું પ્રથમ પ્રાપ્ત થયેલું પ્લાસ્ટિક.

   આમ, સન ૧૮૬૮ માં પ્લાસ્ટિકની પ્રથમવાર શોધ કરનાર આ ગરીબ લુહાર બીજું કોઈ નહીં પણ ‘જોન ડિયાટ’ હતાં. સમય સાથે તેના પર વધુ પરીક્ષણો થયા અને તેમાથી બે મુખ્ય પ્રકારનાં પ્લાસ્ટિક સેલ્યુલોઇડ તથા બેકેલાઇટ મળ્યાં. રાસાયણિક વિજ્ઞાનની દૃષ્ટિએ જોવામાં આવે તો તે મુખ્યત્વે બે પ્રકારનાં હોય છે. થર્મોપ્લાસ્ટિક અને થર્મોસેટિંગ પ્લાસ્ટિક. થર્મોપ્લાસ્ટિક જાતનાં પ્લાસ્ટિકને ગરમી વડે નરમ બનાવી ઇચ્છીએ તે ઢાળમાં ઢાળી શકાય છે. જોઈતા ઘાટમાં વાળી શકાય છે. તથા તેનું પ્રવાહી પણ બનાવી શકાય છે . દા.ત. પોલીથીન જે પોલી ઈથિલીન પ્લાસ્ટિક છે . આથી ઊલટું થર્મોસેટિંગ પ્લાસ્ટિક એકવાર બની ગયા પછી ગરમીથી પ્રવાહી સ્વરૂપમાં ફેરવાતું નથી , દા.ત. બેકેલાઈટ, ફોરમાઇકા વગેરે.

   પ્લાસ્ટિક એક પેટ્રોલિયમ પેદાશ છે. જે એક પ્રકારના પોલીમર જ છે. જમીનમાંથી નીકળતાં ક્રૂડ ઓઇલને આપણે પેટ્રોલિયમ પદાર્થ તરીકે ઓળખીએ છીએ. ક્રૂડ ઓઇલને જમીનમાંથી નીકાળીને ભિન્ન ભિન્ન તાપમાને અલગ કરવામાં આવે છે. જેમાંથી પેટ્રોલ, ડીઝલ, કેરોસીન, નેપ્થા વગેરે પ્રાપ્ત થાય છે. નેપ્થા એક જટિલ હાઈડ્રો કાર્બન છે જે એક લાંબી કાર્બન શૃંખલા ધરાવે છે. નેપ્થા પરથી અલગ મોનોમર બનાવનામાં આવે છે. આમ નેપ્થામાંથી પોલીમર બનાવવાની એક આખી લાંબી પદ્ધતિ છે. જે રોચક છે અને ખર્ચાળ પણ.

   પ્લાસ્ટીલ નો ઉપયોગ દરેક જગ્યાએ થાય છે. ખુરશી, ટેબલ, રસોડામાં, પાણીની બોટલ, બ્રશ, થેલી, થાળી, ગ્લાસ, પેકિંગ બેગ વગરે...  પ્લાસ્ટિકને બાળતા તેમાંથી ઝેરી વાયું ઉત્પન થાય છે. જે પર્યાવરણ માટે ખૂબ પ્રદૂષણ ફેલાવનાર તરીકે સાબિત થયું છે. તદુપરાંત તેનું સરળતાથી વિઘટન પણ થતું. માનવીઓએ આવનારા સમયમાં તેનો બને તેટલો ઓછો ઉપયોગ કરવાનું શીખવું પડશે. પ્લાસ્ટિકની જગ્યા એ અન્ય પદાર્થ ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેનું પરીક્ષણ પણ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારાં થઈ રહ્યું છે.        

                                                                                                               જૈમીન જોષી. 

કુત્રિમ વરસાદ - વિજ્ઞાનની એક અનોખી શોધ (Artificial rain - a unique discovery of science)

•  વિજ્ઞાન દ્વારાં થયેલ  શોધો એ માનવ સમાજને મળેલ આયુષ્ય  છે :-

 

   કૃત્રિમ  શબ્દથી આપણે પરિચિત છીએ. માનવ પોતાનાં વિચારો અને પ્રયોગો દ્વારાં જે કઈ નવી શોધ ખોળ કરતો હોય છે તેનાં પરિણામ હંમેશા  ફાયદાકારક રહ્યા છે. માનવ પેઢીને પ્રગતિશીલ બનવવામાં વિજ્ઞાનનો બહુ  મહત્વનો ફાળો છે અને વિજ્ઞાનીઓનાં ચાતુર્ય અને પરિશ્રમનું યોગદાન છે. અહીં એ પણ માનવું જરૂરી છે કે માનવે હર હંમેશ કુદરતનાં કાર્યમાં હસ્તક્ષેપ કર્યો છે અથવા કરવો પડ્યો છે. પરિસ્થિતિને સાનુકૂળ બનાવવાં માનવે સગળા પ્રયત્નો કર્યાં છે અને કરવા પણ જોઈએ. તે પ્રકારનું સામર્થ્ય માત્ર માનવી પાસે જ છે. 

   

   ભારત એક કૃષિ પ્રધાન દેશ છે. અનાજનો બહુ મોટો સ્ત્રોત ભારતમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. ખેતીવાડીની ફળદ્રુપ જમીન અને ચિંચાય માટેના સ્ત્રોતો ભારત પાસે પૂરતા છે. વિજ્ઞાન એવું કહે છેકે કોઈ પણ વનસ્પતિને વૃદ્ધિ પામવા માટે હવાં પાણી અને ખોરાક જરૂરી છે અને તેની સાથે ઉષ્મા (સૂર્ય) પણ. આપણો દેશ  પાણી માટે મોટેભાગે વરસાદ પર જ આધાર રાખે છે. વરસાદ કઈ રીતે પડે છે તે તો તમે સૌ જાણતા જ હશો. 

 

  સૂર્યની ગરમી દરિયો, સરોવર, તળાવ, ઝરણા, નદીનાં પાણી ઉપર પડે છે. ગરમીનાં કારણે બાષ્પીભવનની ક્રિયા થાય છે એટલે કે પાણીનું વરાળમાં  રૂપાંતર  થાય છે. ઉત્પન્ન થયેલી બાષ્પ વધુ દબાણથી ઓછા દબાણ તરફ ગતિ કરતી હોય છે માટે તે ઓછા દબાણ ધરાવતાં વિસ્તાર તરફ ગતિશીલ થાય છે. આમ ઉત્ત્પન થયેલી વરાળ હલકી તથા વાયુસ્વરૂપ હોવાથી હવામાં ઊંચે જાય છે અને કેટલીક રસાયણિક ક્રિયાઓ દ્વારાં તેમાંથી વાદળ બંધાય છે. વાદળ એ બીજું કઈ નહીં પરંતુ પાણીના કણો છે. જ્યારે ઉપરની હવા એકાએક ઠંડી પડે ત્યારે વાદળમાંથી અમુક સંજોગોમાં પાણીનાં ટીપાં થઈ વરસાદ પડે છે. આ વરસાદ પૃથ્વી પર અલગ અલગ જગ્યા એ અલગ અલગ સમયે પડતો હોય છે. આવાં કિસ્સાઓમાં કેટલીક જગ્યાએ વધુ પડતો વરસાદ થતો હોય છે અને તેથી વિપરીત અમુક જગ્યાએ ઓછો વરસાદ થતો હોય છે જે ખેતી કરવા માટે પૂરતો હોતો નથી. 

  

   પહેલાનાં સમયમાં વિજ્ઞાનીઓએ એવું તથ્ય કાઢ્યું કે ધૂળ તથા અન્ય પદાથોનાં સૂક્ષ્મ ૨જકણો ફરતે પાણીનાં ટીપાં બાઝે છે. આ ૨જકણો અત્યંત શૂક્ષ્મ હોવાથી નરી આંખે જોઈ શકતાં નથી. આ તથ્ય આપનાર સર્વપ્રથમ વૈજ્ઞાનિક હતાં જોન એટકિન. હવે પ્રશ્ન એ હતો કે જે જગ્યાએ વરસાદ સાનુકૂળ માત્રમાં નથી ત્યાં શું કરવું? કારણ કે પાણી માટે વરસાદ સિવાય અન્ય કોઈ સ્ત્રોત હોતો નથી. આકાશમાં એવી તો કઈ ઘટના બનતી હશે કે પાણીના ટીપાં વરાળમાંથી પાછા પ્રવાહી સ્વરૂપમાં રૂપાંતર પામતા હશે તે જાણવું એ મહત્વનો પ્રશ્ન હતો. પાણીની જ્યાં અછત હોય ત્યાં વિજ્ઞાનીઓએ કૃત્રિમ રીતે વરસાદ કરવાનું વિચાર્યું. વૈજ્ઞાનિકોએ વિવિધ પદાર્થોના રજકણો ફેંક્યા પણ કાંઈ ન  મળ્યું. સન 1933 માં શેફર નામનાં એક માણસે આના માટે પ્રયત્નો ચાલુ કર્યા. તે  ઊંચા પર્વતની ટોચ ઉપર જઈ પહોંચ્યો અને બારીકાઈથી નિરીક્ષણ કર્યું તો જણાયું કે અહીં તો આજુબાજુનાં વાદળોનું ઉષ્ણતામાન શૂન્ય અંશ સેલ્સિયસ કરતાં પણ નીચું હતું છતાં અહીં કેમ બરફના સ્ફટિકો જામતા નથી ? તે વિચારમાં પડ્યો. આના કારણો સમજમાં આવે તેવાં ન હતાં. એકાએક તેને ખ્યાલ આવ્યો અને તેણે પોતાનાં રેફ્રિજરેટરમાં જોયું તો ફ્રિઝરમાં તો પર્વત જેવું જ વાતાવરણ હતું. તેણે વિવિધ પદાર્થોનાં રજકણ ફેંકી જોયા પણ કોઈ જ પરિણામ મળ્યું નહીં. 

   

   એક દિવસ શેફરે જોયું કે ફ્રિઝરમાં ઉષ્ણતામાન થોડું ઊંચું ગયું છે અને બરફને જામેલો રાખવો હશે તો કાંઈક કરવું પડશે. તેણે ફ્રિઝરનાં તળિયે સૂકો બરફ પાથર્યો. સૂકો બરફએ કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું નક્કર (ઘન ) સ્વરૂપ છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઠંડક આપનાર એજન્ટ તરીકે થાય છે, પરંતુ નાટકીય અસર માટે થિયેટરોમાં ધુમ્મસ મશીનોમાં પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે. તેના ફાયદામાં પાણીના બરફ કરતા નીચાં તાપમાન સામેલ છે અને કોઈપણ અવશેષો છોડતા નથી (વાતાવરણમાં ભેજથી આકસ્મિક હિમ સિવાય). જ્યાં યાંત્રિક ઠંડક ઉપલબ્ધ નથી ત્યાં તે સ્થિર ખોરાક બચાવવા માટે ઉપયોગી છે. 

   

   સૂકો બરફ વાપરી તેને ત્યાં પોતાના ઉચ્છવાસ ફેંક્યા. એકાએક એની આંખો આશ્ચર્યથી ખૂલીને પહોળી થઈ ગઈ. એના ઉચ્છવાસ સાથે બરફનાં નાના કણ  પણ જામેલા હતાં. તેને ફરીથી પ્રયત્ન કરી જોયો જેમાં તે સફળ રહ્યો. એકવાર શેફરે વાદળો જોયાં અને તે સાથે તરત જ તે  વિમાનમાં ઊપડી વાદળ સુધી પહોંચી ગયો અને યંત્ર વડે તેણે વાદળોની ઉપર સુકો બ૨ફ નાખ્યો. તેને જમીન પર તેનો મિત્ર લેન્ગમુરને ઊભો રાખ્યો હતો જે વરસાદની રાહ જોતો હતો. ત્યાં જ ઉપરથી પાણીના ટીપાં જમીન પર ઉતરી આવ્યાં. આમ શેફરે કૃત્રિમ વરસાદ ધરતી ઉપર વરસાવવી દીધો.

   આમ, કુત્રિમ વર્ષા બનવાની શરૂઆત થઈ ગઈ. વિશ્વમાં કૃત્રિમ વરસાદ વરસાવવાનાં પ્રયોગો થવા માંડ્યા. સમય જતાં કૃત્રિમ વરસાદ લાવવા આખી એક પદ્ધતિનું નિર્માણ થયું. જેમાં પ્રથમ કેટલાક રસાયણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો. 13 નવેમ્બર 1946 માં વિસેંટ જોસેફ એ સૌથી પહેલા વર્ષા કરી હતી ત્યાર પછી 1947 અને 1960 માં વર્ષા કરવામાં આવી હતી. આ પદ્ધતિમાં મુખ્ય વાતાવરણને વરસાદનાં અનુરૂપ બનાવવામાં આવે છે. જેમાં જે જગ્યામાં વરસાદ પાડવાનો હોય તે જગ્યા એ હવાનું નિર્માણ કરવામાં આવે છે જેથી વાદળો વરસાદ લાવવા યોગ્ય બની શકે. સંઘનનની પ્રક્રિયા દરમિયાન તેમાં કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ, કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ, કેલ્શિયમ ઓકસાઈડ, યુરિયા અને મીઠાંના સંયોજન તેમજ એમોનિયમ નાઇટ્રેટ જેવા દ્રાવણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જે હવામાંથી જળબાષ્પને શોષીલે છે અને દબાવ બનાવવાની પ્રક્રિયાની શરૂઆત કરી દેતા હોય છે. ત્યાર પછી વાદળોના ઘનત્વ વધારવામાં આવે છે. જેમાં યુરિયા, એમોનિયમ નાઇટ્રેટ, સૂકો બરફ, કેલ્શિયમ ક્લોરાઈડ જેવા રસાયણો ઉમેરવામાં આવે છે અને અંતે ઠંડા કરવાવાળા રસાયણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સૂકો બરફ અને સિલ્વર આયોડાઇડ જેવા રસાયણ મુખ્ય ભાગ ભજવે છે. જે પ્રમાણમાં મોધું છે પણ તે અત્યંત અસરકારક છે અને પ્રમાણમાં ઓછું જોઈતું હોવાથી સરવાળે સસ્તું પડે છે. આ રીતને કલાઉડ સિડિંગ કહે છે. સીલ્વર આયોડાઈડ છીણેલા બરફ જેવાં ભૂકા સ્વરૂપે હોય છે. કૃત્રિમ વરસાદ વરસાવવા માટે ઘટ્ટ વાદળોને પસંદ કરાય છે. જમીન પરથી સિલ્વર આયોડાઇડ રોકેટમાં ભરી વાદળ તરફ છોડી શકાય છે. જો કે આ રીતમાં હમેશાં સફળતા મળતી નથી અને વરસાદનું પ્રમાણ પણ ઓછું હોય છે. જો વાદળો શરૂવાતથી જ બનેલાં હોય ત્યારે તેમાં સીધું સિલ્વર આયોડાઈડનો ઉપયોગ કરી સીધો વરસાદ લાવી શકાય છે. 

     હજી પણ વિશ્વમાં વિજ્ઞાનીઓ કૃત્રિમ વરસાદ માટે પ્રયત્નો કરે છે કારણ કે વરસાદની જરૂર ઓછીવત્તી બધે જ હોય છે પણ તેને અમુક મર્યાદાઓ છે. દા.ત. વરસાદ માટે વાદળાં તો હોવો જ જોઈએ. વિજ્ઞાનીઓ પાણી માટે ઘણા બધા નવા પ્રયોગો કરે છે. જેમ કે ઠંડા પ્રદેશોમાં પાણીમાં દરિયામાં બરફના તરતા પહાડ જે 'આઈસ બર્ગ' તરીકે ઓળખાય છે તેને ખેંચી લાવીને પાણી મેળવવું, દૂરદૂરથી પાઇપ લાઇન નાખી પાણી લાવવું વગેરે પણ ઉપરોક્ત બધી પદ્ધતિઓ અત્યંત ખર્ચાળ છે. દરિયાના પાણીને  શુદ્ધ કરતી પધ્ધતિ ખૂબ ખર્ચાળ છે. 40 થી વધુ દેશો આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી ચૂક્યાં છે. જેમાં ચાઈના, અમેરિકા, ઓસ્ટ્રેલીયા, રશિયા, ઈઝરાઈલ, યુ.એ.ઈ જેવા દેશોનો પણ સમાવેશ થાય છે. આવનારાં સમયમાં જ્યારે વસ્તીવધારો થસે અને તેની સાથે સાથે માનવને વધુ ખોરાકની જરૂર પડશે. તદુપરાંત વધુ પડતાં પ્રદૂષણને કારણે વાતાવરણમાં થતી ખરાબ અસરોનાં  કારણે કુદરતી  વરસાદનું પ્રમાણ ઓછું થતું જોવા મળ્યું છે. જ્યારે સ્થિતિ આટલી કઠિન બનતી જતી હોય ત્યાં વિજ્ઞાનને હજુ ઘણી કસોટીઓમાંથી પસાર થવું પડશે તે પણ ચોક્કસ સ્વીકારવું રહ્યું.

                                                                                                                                       જૈમીન જોષી.