पर्यावरणपूरक ऊस पीक

ऊस हे पीक मानवी जेवणाच्या टेबलशी जोडले गेले आहे. सॅकरम वंशाच्या या गवताचा जगभरात उत्पादित सुक्रोजपैकी 80 टक्के वाटा आहे, उर्वरित 20 टक्के साखर बीटमधून येते. सुक्रोज रस मिळविण्यासाठी दरवर्षी सुमारे दोन अब्ज मेट्रिक टन ऊस साखर कारखान्यांमध्ये गाळले जाते. पण या पिकात गोड रसापेक्षाही खूप काही नक्कीच आहे. जेव्हा मी माधव मराठे (माजी व्यवस्थापकीय संचालक, अखिल भारतीय सहकारी साखर महासंघ,) यांच्याशी साखर कारखान्यांच्या प्रश्नांवर चर्चा करायचो, तेव्हा त्यांनी त्याला कल्पवृक्ष म्हंटल्याचे मला आठवते. आता ते खरे आहे, याचा आता प्रत्यय येतो. फ्लोरिडा विद्यापीठाच्या सेंटर फॉर अॅडव्हान्सड बायोएनर्जी अँड बायोप्रॉडक्ट्स इनोव्हेशनच्या संशोधकांनी ऊसामध्ये अनुवांशिक बदल केले आहेत, ज्यामुळे ऊस उत्पादनात सुधारणा झालेली आहे. या यशाचे परिणाम प्लांट बायोटेक्नॉलॉजी जर्नलमध्ये नोंदवले गेले आहेत.

एक एकरातील ऊस, प्रत्येक वर्षी वातावरणातून सुमारे 70 ते 100 टन कार्बन डाय ऑक्साईड हवा शोषून घेतो. कार्बन ऑफसेट प्रकल्पांमध्ये भाग घेतल्याने शेतकऱ्यांना कार्बन क्रेडिटच्या विक्रीतून अतिरिक्त महसूल मिळू शकतो. कॅलिफोर्नियाची कार्बनची किंमत 2024 मध्ये सरासरी त्र्42 (3500 रुपये) प्रति मेट्रिक टन आणि 2025 मध्ये त्र्46 (3700 रुपये) प्रति टन अपेक्षित आहे. याचा अर्थ शेतकरी एकराला 3.5 लाख रुपये किमतीचा कार्बन विकू शकतो. सुधारित कृषी पद्धतींचा अवलंब आणि कार्बन मार्केटमधील सहभाग याच्या फायद्यांबाबत शेतकरी समुदायांमध्ये जागरूकता निर्माण करण्याची गरज आहे. राज्य सरकार आणि साखर महासंघाने असे नवनवीन उपक्रम राबवायला हवेत.

उसाच्या पानांमध्ये उत्कृष्ट रासायनिक आणि यांत्रिक गुणधर्म असतात. उसाच्या पानातून अनेक औद्योगिक आणि वैद्यकीय उत्पादने तयार होतात, हे आता शास्त्रज्ञांनी सिद्ध केले आहे. उसापासून फायबर ते रसायनांपर्यंत विविध उत्पादने मिळू शकतात. आधुनिक जैवतंत्रज्ञानाच्या चमत्कारामुळे, हे पीक आता अधिक वैविध्यपूर्ण मार्गांनी घेतले आणि वापरले जाऊ शकते. ऊस केवळ सुक्रोजच नव्हे तर वैद्यकीय आणि औद्योगिक वापरासह नवीन जैवइंधन आणि संयुगे अधिक कार्यक्षम उत्पादक बनवण्याचे साधन आहे. ऊस आणि पाने वेगळे केल्याने श्वासोच्छ्वास रोखले जाते. परिणामी प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया बंद होईल आणि साखर उत्पादन थांबेल. लोक चाऱ्यासाठी ऊसाची पाने देठापासून वेगळे करतात. हे चुकीचे आहे.

सूर्यप्रकाश, कार्बन-डाय-ऑक्साईड (सीओ2) आणि पाणी (एच2ओ ) एकत्रितपणे ग्लुकोज तयार करतात आणि ते उसाच्या कांड्यामधील नाजुक नलीकाद्वारे खालच्या कांडीकडे पाठवले जाते. उसातील सुक्रोजचे प्रमाण वाढवण्यासाठी शास्त्रज्ञांकडून जनुकीय फेरफार करण्यात येत आहेत. साखर साठवणाऱ्या कांडीमध्ये सुक्रोज जमा होण्यामध्ये गुंतलेल्या अनेक परस्पर क्रिया-प्रक्रिया गुंतलेल्या आहेत. या प्रक्रियांना गती देणारे प्रमुख एन्झाईम शास्त्रज्ञांनी ओळखलेले आहेत. उसाची पाने आणि देठ वेगळे करणे हा ऊस उत्पादन प्रक्रियेतील एक महत्त्वाचा घटक आहे.

किण्वनाद्वारे जैवइंधन इथेनॉल तयार करण्यासाठी सुक्रोजचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. इथेनॉल हे जीवाश्म इंधनाला पर्याय देते, जे पेट्रोलियमवरील अवलंबित्व कमी करू शकते आणि हरितगृह वायू उत्सर्जनाला आळा घालू शकते. इथेनॉल उत्पादनासाठी उसाच्या पानांमधील सेल्युलोज आणि बगॅस वापरण्याचा प्रयत्न बायोटेक्नॉलॉजी करते. सेल्युलोजची जटिल रासायनिक रचना एंझाइमद्वारे साध्या शर्करामध्ये कमी केली जाऊ शकते, जी इथेनॉलमध्ये आंबवता येते. तथापि, ते लिग्निन नावाच्या कठीण सामग्रीद्वारे खूप संरक्षित आहे, ज्याला कठोर पूर्व-उपचार प्रक्रिया वापरून काढण्याची आवश्यकता आहे. ही प्रक्रिया खूप महाग आहे, असे शास्त्रज्ञ सांगतात.

सूर्यप्रकाश आणि पाण्याचे बायोमासमध्ये रूपांतर करण्यात ऊस हे सर्वात कार्यक्षम पीक आहे. या कारणास्तव, शास्त्रज्ञांना ऊस हे वैद्यकीय व औद्योगिक वापरासाठी विशिष्ट पदार्थांच्या सह-उत्पादनासाठी एक आदर्श वनस्पती मानली जाते. उसाच्या पेशींमधील अनुवांशिक यंत्रणेला हे पदार्थ तयार करण्यासाठी निर्देशित केले जाऊ शकते, ज्यामुळे संपूर्ण वनस्पती बायोफॅक्टरीमध्ये बदलते. याचा पुरावा म्हणजे, अभियांत्रिकी केलेली उसाची उपचारात्मक प्रथिने आणि बायोपॉलिमरची नैसर्गिक पूर्ववर्ती यांसारखी उच्च-मूल्याची रसायने तयार करतात. हा दृष्टिकोन सध्याच्या उत्पादन पद्धतींपेक्षा अधिक कार्यक्षम असू शकतो.

नवीन उसाच्या जाती विकसित करण्याचा एक विशिष्ट इतिहास असलेला देश म्हणजे इंडोनेशिया. 2013 मध्ये जगातील पहिले जनुकीय-सुधारित ऊस पीक (पीओजे 2878) लागवडीसाठी इंडोनेशियामध्ये मंजूर करण्यात आले. उसाच्या जैवतंत्रज्ञानातील हा एक नाविन्यपूर्ण क्षण आहे. इंडोनेशिया हा जगातील सर्वात मोठा साखर आयातदार देश असून मुख्य अन्नपदार्थांमध्ये स्वयंपूर्ण होण्याच्या सरकारच्या अजेंड्याला हा प्रतिसाद आहे यात शंका नाही.

जेनेटिक फेरफार वापरून अधिक सामान्यपणे तण नष्ट करण्यासाठी ग्लायफोसेट सारख्या अधिक शक्तिशाली रसायनांची फवारणी करता येते. राऊंडअप (ग्लायफोसेट) हे एक विषारी तणनाशक आहे जे मानवी आरोग्यासाठी अगदी कमी पातळीवरही गंभीर धोके निर्माण करते. म्हणूनच इंडोनेशियामध्ये तणनाशक-प्रतिरोधक उसाच्या वाणांचे देखील मूल्यांकन केले जात आहे. हे विशेष लक्षात घेण्यासारखे आहे. उसाच्या शेतात तण आणि कीड वाढू नये म्हणून उसातच अनुवांशिक शक्ती नियंत्रित करणारी प्रणाली विकसित केली जाते. जीएम शुगर बीट्ससाठी हे आधीच विकसित केले गेले आहे (जे उत्तर अमेरिकेत लागवड होते).

इंडोनेशियन जीएम उसामध्ये तिच्या वजनाच्या साधारणपणे 5 ते 6 टक्के साखर असते. हे 18 टक्केपेक्षा जास्त वाढवता येऊ शकते असा प्रयोग करण्यात आला आहे. म्हणजे दोन किलो वजनाच्या उसाच्या काड्यातून 50 ते 60 ग्रॅम साखर तयार होऊ शकते. एक एकर उसाच्या क्षेत्रात 45,000 ते 50,000 ऊस असू शकतात. म्हणजे एक एकर ऊस 22 ते 25 क्विंटल साखरेचे उत्पादन करते, ज्याची किंमत 66,000 ते 75,000 रुपये आहे. एवढेच नाही तर जीएम उसातील साखरेची कमाल क्षमता तिच्या वजनाच्या 25 टक्केपर्यंत जाऊ शकते असे शास्त्रज्ञांचे मत आहे. बायोटेक ऊस दुष्काळी परिस्थितीत पारंपारिक पालकांच्या तुलनेत 10-30 टक्के जास्त साखर तयार करू शकतो. चीन, भारत, जपान, रशिया, दक्षिण कोरिया आणि इंडोनेशियामध्ये हे अधिक शक्य आहे.

ट्रान्सजेनिक उसामध्ये आयसोमल्टुलोज नावाच्या पर्यायी स्वीटनरची निर्मिती ही या क्षेत्रातील उल्लेखनीय कामगिरी आहे. सुक्रोजचे आयसोमल्टुलोजमध्ये रूपांतर करणारे एंझाइम तयार करण्यासाठी जीवाणूजन्य जनुक टाकून हे साध्य झाले. स्वीटनर म्हणून वापरल्यास, आयसोमल्टुलोज आरोग्यास काही लाभ देऊ शकते. कारण, ते सुक्रोजपेक्षा अधिक हळूहळू पचते. हे मधुमेहासाठी चांगले आहे आणि ते दात किडण्यास कारणीभूत असलेल्या जीवाणूंच्या वाढीस समर्थन देत नाही.

नॉलेज सेंटर बायोटेक अपडेट्सनुसार दिनांक 20 जून 2024 पाकिस्तानने जीएम उसाच्या लागवडीसाठी मंजूरी दिली आहे. पाकिस्तानच्या पर्यावरण संरक्षण संस्थेच्या तांत्रिक सल्लागार समितीने फैसलाबाद येथील कृषी विद्यापीठातील तज्ञांनी विकसित केलेल्या दोन उच्च-उत्पादक ऊस वाणांसाठी व्यावसायिकरणाची मंजुरी जारी केली आहे.

उसाच्या विशेषत: पानांचा कोन नियंत्रित करण्यात गुंतलेली जनुकं सूक्ष्म-ट्यून करण्यासाठी जनुक संपादन साधनांचा वापर केला. हा गुणधर्म महत्त्वाचा आहे कारण वनस्पती किती प्रकाश मिळवू शकते ते निश्चित केले जाऊ शकते. काही सायंटिस्ट असा दावा करतात की, संपादित उसाच्या फील्ड चाचण्यांमधून असे दिसून आले की, एका उसाच्या पानांच्या झुकतेच्या कोनात 56 टक्के घट दर्शविली, ज्यामुळे कोरड्या बायोमास उत्पादनात 18 टक्के वाढ झाली. या बदलामुळे शेतात अधिक खते न घालता बायोमास सुधारणा झाली. साधारणपणे उसाची पाने आकाशाच्या दिशेने उभी असतात. ती जमिनीकडे वाकत नाहीत. परिणामी सूर्यप्रकाश शोषण्यास मदत होते. कारण उसाला सूर्यप्रकाशाची आवश्यकता असते. सूर्यप्रकाश, कार्बन डाय-ऑक्साइड आणि पाणी प्रकाशसंश्लेषण तयार करतात यातून ते ग्लुकोज तयार करतात.

शास्त्रज्ञ उसाच्या पानाच्या आकारावर काम करत आहेत. उच्च रुंदी हे सूचित करते की सूर्यप्रकाशाचे उच्च प्रमाण शोषले जाते. पीक देखील निरोगी दिसते. ज्या ठिकाणी उसाचे पान वाकते तेही महत्त्वाचे असते. त्याचा उसाच्या बायोमासवर परिणाम होतो. त्यासाठी कमी खते लागतात. साधारणपणे शेतकरी उसाची रांग दक्षिणेकडून उत्तरेकडे लावतात. ते पीक जास्त प्रमाणात सूर्यप्रकाश शोषून घेते. गडगडाटी वादळाची उष्णताही पिके शोषून घेतात. ते अधिक उपयुक्त आहे. गडगडाटी वादळे प्रचंड प्रमाणात ऊर्जा निर्माण करतात, जी पिके आणि झाडांवर फेकली जातात. ही ऊर्जा एका वर्षाच्या उर्जेपेक्षा हजार पटीने जास्त असते.

ऊस हे एक महत्त्वाचे ऊर्जा आणि जैवइंधन पीक म्हणून ओळखले जाते, जे मोठ्या प्रमाणात बायोमास उत्पादन आणि मोठ्या प्रमाणात मोलॅसिस-आधारित इथेनॉल उत्पादनामुळे आहे. शिवाय, बायो-ब्युटानॉल आणि डिझेलच्या निर्मितीसाठी हे सर्वात कार्यक्षम फीडस्टॉक आहे आणि जगातील एकूण जैवइंधनाच्या 40 टक्के उत्पादनासाठी जबाबदार आहे. जैवइंधन (इथेनॉल, आर.एस., सीओ2, इएनए, सीएनजी) उत्पादनासाठी जीएम एनर्जी केन (ऊर्जा ऊस) लवकरच सादर केला जाऊ शकतो. त्याचा मानवावर तसेच सजीवांवर थेट परिणाम होत नाही.

 डॉ. वसंतराव जुगळे