پلاستیک یکبار مصرف خودخورنده، ناجی زمین می‌شود

دانشمندان پلاستیک تجزیه‌پذیر یکبار مصرف ایجاد کردند که به گفته آنان «خودش را می‌خورد». این ماده به‌گونه‌ای تولید شده که حاوی آنزیم‌هایی است که پس از قرار گرفتن در معرض آب و گرما تجزیه می‌شود.

این ماده به زودی می‌تواند در مواردی مانند ظروف و کیسه‌های پلاستیکی که اقیانوس‌های کره زمین را پوشانده‌اند مورد استفاده قرار گیرند.

به گزارش ایسنا؛ محققان این نوآوری پیشگامانه، فکر می‌کنند که می‌توان از آن در چسب نیز استفاده کرد بنابراین برخی از ابزارهای الکترونیکی رایج به راحتی از یکدیگر جدا شده و قطعات آنها دوباره مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنان امیدوارند که این نوآوری به معنی پایان زندگی پلاستیک‌های یکبار مصرف کنونی و نجات محیط‌زیست باشد.

در حال حاضر، برخی تولیدات پلاستیکی قابل کمپوست در هنگام کمپوست معمولی از بین نمی‌روند و پلاستیک‌های قابل بازیافت دیگر را آلوده کرده و دردسری برای بازیافت‌کنندگان می‌شوند. بنابراین بیشتر این مواد که عمدتا از پلی استر معروف به اسید پلی‌لاکتیک یا PLA ساخته شده‌اند، فقط در محل دفن زباله‌ها دفن و تا ابد باقی می‌مانند.

دکتر تینگ ژو، استاد علوم و مهندسی مواد و شیمی دانشگاه کالیفرنیا برکلی ایالات‌متحده می‌گوید: «مردم اکنون آماده هستند تا به سمت پلیمرهای قابل تجزیه برای پلاستیک‌های یکبار مصرف حرکت کنند، اما اگر معلوم شود این مواد مشکلات بیشتری نسبت به ارزش خود ایجاد می‌کنند، ممکن است این خط مش دوباره برگردد. ما اساسا می‌گوییم که در مسیر درستی قرار داریم و می‌توانیم این مشکل پایدار پلاستیک‌های یکبار مصرف را که قابل تجزیه نیستند، حل کنیم.»

محققان بیان کردند: این ماده جدید باید از لحاظ نظری در مورد انواع دیگر پلاستیک‌های پلی استر نیز استفاده شود و می‌تواند منجر به ایجاد ظروف پلاستیکی قابل کمپوست شود که در حال حاضر از نوعی پلاستیک غیر قابل تخریب به نام پلی الفین ساخته شده‌اند.

دکتر ژو اظهار کرد: پلاستیک‌های پلی الفین را می‌توان به جای کمپوست به محصولات باارزش بالاتر تبدیل کرد. وی اکنون در حال کار بر روی روش‌هایی برای تبدیل پلاستیک‌های پلی الفین بازیافتی برای استفاده مجدد است. با دوام‌ترین پلاستیک‌ها دارای ساختار مولکولی تقریبا بلوری مانند هستند و در کنار هم قرار گرفتند، بنابراین الیاف پلیمری آن محکم‌تر شده تا آب نتواند به آنها نفوذ کند، چه رسد به میکروب‌هایی که ممکن است پلیمرها را بجوند.

ایده ژو این بود که آنزیم‌های خورنده پلیمر نانوسکوپی را مستقیما در یک پلاستیک یا مواد دیگر جاسازی کند؛ به‌طوری‌که آنها را از یکدیگر جدا کرده و از آنها محافظت کند تا زمانی که شرایط مناسب آنها را از بین ببرد. در سال 2018 وی نشان داد که چگونه این روش کاربردی است. ژو و گروه وی در جسمی آنزیم مذکور را قرار دادند و هنگامی که این جسم در ماده شیمیایی غوطه‌ور شد، این آنزیم، ارگانوفسفره سمی را تجزیه کرد.

پیش از این، دکتر ژو مولکول‌هایی را به نام «هتروپلیمرهای تصادفی» (RHP) طراحی کرد که به دور آنزیم پیچیده و به آرامی آن را بدون محدودیت انعطاف‌پذیری طبیعی در کنار یکدیگر حفظ می‌کردند. این مولکول‌ها تحت اشعه ماوراء بنفش تخریب می‌شوند و در غلظت کمتر از یک درصد از وزن پلاستیک وجود دارند البته آنقدر کم هستند که مشکلی ایجاد نمی‌کنند.

در آخرین تحقیقات، وی آنزیم را در RHP ها محصور و میلیاردها نانوذرات در سراسر دانه‌های رزینی پلاستیکی جاسازی کرده است که نقطه شروع تولید پلاستیک هستند. این گروه سپس نشان داد که آنزیم‌های پوشیده شده با RHP ویژگی‌های پلاستیک را تغییر نمی‌دهند و این ماده می‌تواند مانند پلاستیک پلی استر معمولی در دمای حدود 338 درجه فارنهایت ذوب شود و در الیاف قرار گیرد.

این دما کاملا کمتر از دمای طبیعی ایجاد کمپوست است، به این معنی که با روش‌های فعلی کمپوست روند کار آسان است. همچنین در صورت رطوبت اندک یا در صورت قرار گرفتن در معرض گرما برای مدت کوتاهی خراب نمی‌شود. بنابراین، حتی می‌توان از آن برای ساخت لباس‌های پلی استر استفاده کرد که در برابر تعریق مقاوم باشند.

وی توضیح داد: «اگر آنزیم فقط روی سطح پلاستیک باشد با سرعت بسیار آهسته خارج می‌شود، اما زمانی که به صورت نانوسکوپی در همه جا توزیع شود به‌طور اساسی هر یک از آنها فقط نیاز به از بین بردن همسایگان پلیمری خود دارند و سپس کل مواد از هم پاشیده می‌شود. به‌نظر می‌رسد که افراد می‌خواهند در خانه خود بدون اینکه دستانشان آلوده شود؛ در آب کمپوست تولید کنند. بنابراین، این همان چیزی است که ما سعی کردیم انجام دهیم. برای از بین بردن پلاستیک جدید فقط آب تا دمای مناسب گرم شده و در عرض چند روز شاهد از بین رفتن پلاستیک خواهیم بود.»

این پروژه تا حدی توسط دفتر تحقیقات ارتش ایالات‌متحده پشتیبانی می‌شود. دکتر استفانی مک الهینی، مدیر برنامه در دفتر تحقیقات ارتش خاطرنشان کرد: این نتایج بنیان طراحی منطقی مواد پلیمری است که می‌تواند در بازه‌های زمانی نسبتا کوتاه تخریب شود و مزایای قابل توجهی را برای تدارکات ارتش در زمینه مدیریت پسماند فراهم می‌کند. به‌طور گسترده‌تر این نتایج بینشی از راهبردهای ترکیب بیومولکول‌های فعال در مواد جامد را فراهم می‌کند که می‌تواند برای انواع مختلف توانایی‌های آینده ارتش از جمله گندزدایی و خود ترمیم‌کنندگی تاثیر داشته باشد.

دکتر ژو این نتایج را راهی برای سازگاری با محیطزیست برای نسل‌های جوان می‌داند و می‌گوید: خوب است که افراد جوان در این مورد فکر کنند و نحوه ارتباط ما با زمین را تغییر دهند. به همه مواد دورریختنی خود مانند لباس، کفش، وسایل الکترونیکی ازجمله تلفن‌های همراه و رایانه نگاه کنید. ما موارد زیادی را با سرعتی بالاتر از برگردان آنها به زمین از زمین می‌گیریم. برای تهیه این مواد به زمین برنگردید، بلکه هر آنچه را که دارید استخراج کنید و سپس آن را به چیز دیگری تبدیل کنید.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature منتشرشده است.