پلاستیک‌ها که فرآورده‌های پلیمری هستند و خود پلیمرها مشتق از ماده‌ای فسیلی به نام نفت، کاربردی اجتناب‌ناپذیر و مهم در زندگی پیدا کرده‌اند، اما تأثیر مخربشان بر طبیعت نقطه سیاهی است که فناوری‌های نو، سعی دارند آن را با افزودن ویژگی‌هایی جدید از یک ضرر به یک فرصت تبدیل کنند. این‌جاست که سخن از زیست‌تخریب‌پذیری به میان می‌آید.

اما برای شناخت آسیب‌هایی که پلاستیک‌ها برای طبیعت به بار می‌آوردند و کاری که فناوری در کاهش این آسیب‌ها انجام می‌دهد باید از چیستی و منشأ پلاستیک‌ها بدانیم.

از بطری آب آشامیدنی تا سپرخودروها و بدنه داخلی هواپیما، به وجودش وابسته است. کاربرد پلاستیک‌ها در صنایع قابل شمارش نیست. مهم‌ترین ویژگی که وابستگی صنایع را به پلاستیک‌ها افزون می‌کند، انعطاف‌پذیری، استحکام و قابلیت تولد انبوه فرآورده‌های پلاستیکی است. شکل‌پذیری به واسطه حرارت و فرآیند مکانیکی، ویژگی دیگری است که پلاستیک‌ها را به ماده‌ای محبوب در صنایع گوناگون بدل می‌کند.

ریشه پلاستیک‌ها را باید در مواد زیرزمینی مانند نفت و گاز جست و جو کرد. پلاستیک‌ها در واقع پلیمرهایی هستند که از این دو منبع فسیلی مشتق شده‌اند. پلیمر ماده خالصی است که از واکنش پلیمره شدن حاصل می شود.زنجیره‌ای طولانی و کشسان از مولکول‌ها با ترکیب منحصر به فرد کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و پلیمرها را ایجاد می‌کنند. با افزودن موادی به پلیمرها، ماده‌ای با ویژگی‌های تازه خلق می‌شود به نام پلاستیک. گونه‌های منحصربه‌فرد و رنگارنگ پلاستیک‌ها که فناوری تعدادشان را از هزار فراتر برده است، در واقع همگی از والدی به نام پلیمر ایجاد می‌شوند اما تمام این گونه‌ها و اشکال را از منظر ساختار مولکولی می‌توان در 4 دسته تقسیم‌بندی کرد.

ترموست‌ها که در طول شکل‌گیری، یک شکل دائمی به خود می‌گیرند و با گرم کردن مجدد نمی‌توان آن را نرم کرد و الاستومرها که حالت کشسانی دارند و پس از برداشتن نیرویی که باعث تغییر شکل آن‌ها می‌شود به حالت اولیه بازمی‌گردند. اما سومین دسته ترموپلاستیک‌ها هستند که حرارت می‌تواند زمینه تغییر شکلشان را فراهم کند.

از برکات تا مضرات زباله‌های کثیف

پلاستیک‌ها با تمام مزیت‌هایی که به همراه خود آورده‌اند، آسیب‌هایی را برای محیط زیست و سلامت نیز ایجاد کرده‌اند. مهم‌ترین ویژگی پلاستیک‌ها که آسیب‌های جدی را برای محیط زیست به بار می‌آورد، ماندگاری بالای این ماده نفتی در طبیعت است.

برای حذف پلاستیک‌های استفاده شده یا به عبارت دیگر زباله‌های پلاستیکی از طبیعت، روش‌های گوناگونی به کار بسته می‌شود اما عمده‌ترین روش برای این فرآورده، دفن آن است. اما در روش دفن ضایعات پلاستیک در زیر خاک، عمل تجزیه ضایعات پلیمری نسبت به اقیانوس ها به آرامی صورت می گیرد و تا 2.5 برابر بیش‌تر زمان می برد تا کاملا از بین برود. به طور میانگین تجزیه ضایعات پلاستیک در روش دفن کردن 350 سال میطول می‌کشد که بسته به نوع پلاستیک می تواند تا  چند قرن طولانی شود.

به میدان آمدن «زیست‌تخریب‌پذیر»

پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر یک نوع خاص از پلیمر است که پس از هدف مورد نظر خود با فرآیند تجزیه باکتریایی تجزیه می‌شود. فرآورده حاصل شده، فرآورده‌هایی کم خطر از گازها تا نمک‌های معدنی را حاصل می‌کند. نمونه‌ها و کاربرد وسیعی از پلیمرهای تخریب پذیر وجود دارد.

مواد بسته‌بندی ساخته شده از مواد زیست محیطی در دهه‌های گذشته به عنوان جایگزین سبز معرفی شده‌اند که در این میان فیلم‌های خوراکی به دلیل ویژگی‌های سازگار با محیط زیست، تنوع گسترده و در دسترس بودن، سمی نبودن و کم هزینه بودن توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌اند. پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر با استخراج پلیمرها از توده زیستی گیاه به دست می‌آیند. سلولز ، نشاسته ، انواع پروتئین‌ها، فیبرها و چربی‌های گیاهی عمده‌ترین منبع برای برای تولید فرآورده‌های پلیمری تخریب‌پذیر استفاده می‌شوند.

نبرد با تخریب‌ناپذیری

ماندگاری بالای مواد پلیمری در طبیعت و تولید گازهای سمی حاصل از سوزاندن این پلیمرها نگرانی بود که شرکت‌های فناور را به تفکر درباره ساخت ماده‌ای دارای ویژگی‌های پلاستیک اما بدون آسیب‌های آن وداشت. این‌جا بود که زیست‌فناوری نیز به میدان آمد و نسل تازه‌ای از پلیمرها را با منشا زیستی به بازار عرضه کرد. این محصولات دوست‌دار محیط زیست توسط برخی از شرکت‌های دانش‌بنیان با تلفیقی از زیست‌فناوری و نانوفناوری، به تولید فرآورده‌هایی منجر شده است که ضمن برخورداری از مزیت‌های پلاستیکی، تهدیدی برای طبیعت نباشند.

البته نسل اولیه پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر در کنار مزایای فراوانی از جمله قیمت پایین، دسترسی فراوان و از همه مهم‌تر سازگاری با محیط زیست، مشکلات خاص خودشان را داشتند که خواص مکانیکی پایین و جذب رطوبت بالا شرکت‌های دانش‌بنیان را به تولید محصولات دانش‌بنیانی واداشته است که بتوانند راه حلی بر این چالش باشند

تولید نانوکامپوزیت‌هایی با زمینۀ پلیمر زیست تخریب‌پذیر و حاوی فاز تقویت‌کنندۀ طبیعی و معدنی در ابعاد نانو یکی از محصولات دانش‌بنیانی است که توسط این شرکت‌ها در داخلی کشور تولید می‌شود و نیاز کشور را به پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر تامین می‌کند.

گزارش از مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

پایان پیام/24

اخبار مرتبط:

* ساخت نخ‌های بخیه زیست تخریب‌پذیر توسط محققان کشور

*بیوپلاستیک؛ صنعتی رو به رشد

* پلیمرهای هوشمند چه کاربردی دارد