پلاستیک های زیستی
به نظر می رسد که جهان ما در پلاستیک های غیر قابل تجزیه گم شده باشد. تقریباً هر محصولی که ما می خریم، اکثر غذاهایی که می خوریم و مایعاتی که می نوشیم با بسته بندی های پلاستیکی عرضه می شوند.
هر سال در استرالیا حدود 1 میلیون تن مواد پلاستیکی تولید می شود و پیش از 587000 تن هم وارد می شود. صنعت بسته بندی بزرگترین بازار مصرف پلاستیک است و بیش از یک سوم مصرف مواد پلاستیکی خام را به خود اختصاص داده است، برای مثال هر سال در استرالیا 6 میلیار کیسه پلاستیکی استفاده می شود! بسته بندی پلاستیکی قدرت نگهداری خوبی برای محصولات فراهم می کند، تولید آنها ارزان است و همیشگی به نظر می رسند. با این حال همیشگی بودن آنها مشکل اساسی برای محیط زیست فراهم می کند. مشکل دیگر این است که پلاستیک های سنتی غیرقابل تجزیه از منابع تجدید ناپذیر مانند نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی ساخته می شوند.
پلاستیک هایی که تجزیه می شوند
در تلاش برای مقابله با پیامد استفاده از پلاستیک، محقیقان و مهندسان بیوشیمی در جستجوی ایجاد پلاستیک های زیست تجزیه پذیر که از مواد تجدیدپذیر، مانند گیاهان، ساخته می شوند بودند.
واژه ی زیست تجزیه پذیر به این معنی است که یک ماده قادر است با فعالیت موجودات زنده مانند باکتری ها به مواد ساده تر تجزیه شود، و بنابراین باقی ماندن آن در محیط زیست غیرممکن است. استانداردهای مختلفی برای سنجش قابلیت زیست تجزیه پذیری استفاده می شود، و هر کشوری استانداردهای خود را دارد. دامنه مقتضی از 90 درصد تا 60 درصد تجزیه محصول طی 60 تا 180 روز در یک محیط کامپوست استاندارد قرار می گیرد.
مولکول های پلیمر پلاستیک های سنتی بسیار بلند اند و پیوند بین زیرواحدهای آنها بسیار محکم است. علت اینکه پلاستیک های سنتی، غیرقابل تجزیه اند این است که در طبیعت آنزیمی برای آنکه این پیوند ها را بشکند وجود ندارد. در حالیکه، پلاستیک های برپایه ی پلیمرهای طبیعی گیاهی که از نشاسته گندم یا ذرت مشتق می شوند از مولکول هایی تشکیل شده اند که توسط میکروارگانیسم های تجزیه کننده شناخته می شوند و به اجزای ریزتر قابل جذب، شکسته می شوند.
پلاستیک های حاصل از نشاسته ذرت
نشاسته یک پلیمر طبیعی است به رنگ سفید، در گرانول های کربوهیدرات توسط گیاه طی فتوسنتز تولید می شود و ساختار ذخیره ای انرژی در گیاه است. غلات و سیب زمینی معمولاً محتوی نسبت نشاسته بالایی اند. نشاسته را می توان به طور مستقیم به پلاستیک زیستی پردازش کرد، اما، از آنجا که در آب حل پذیر است، محصولات ساخته شده از نشاسته در معرض رطوبت متورم شده و تغییر شکل می دهند، بنابراین استفاده از آن محدود است. این مشکل را می توان با تغییر نشاسته به پلیمر متفاوتی از میان برداشت. به این منظور، ابتدا نشاسته از ذرت، گندم یا سیب زمینی، برداشت می شود، سپس میکروارگانیسم هایی آن را به منومرهای اسید لاکتیک تبدیل می کند. در نهایت تیمار شیمیایی سبب می شود که مولکول های اسید لاکتیک به یکدیگر متصل شوند تا زنجیره بلند یا پلیمر ایجاد کنند، این پلیمرها، پلاستیکی را شکل می دهند به نام پلی لاکتید (PLA).
پلاستیک PLA را می توان برای تولید گلدان پلاستیکی، و ظروف و دستمال سفره های یک بار مصرف به کار برد. پلاستیک PLA از 1990 در بازار جهان موجود است و به خاطر قابلیت انحلالیشان با گذشت زمان، با ترکیب های خاصی موفق شده اند آنها را در ایمپلنت های پزشکی، نخ های بخیه جذبی، و سیستم های انتقال دهنده دارو استفاده کنند. اگرچه، به دلیل قیمت قابل توجه پلاستیک PLA نسبت به پلاستیک های رایج، این تکنولوژی هنوز موفق به جذب مصرف کننده به طور گسترده و جایگزینی با پلاستیک های غیر قابل تجزیه نشده است.
پلاستیک های حاصل از باکتری ها
راه دیگر ساخت پلاستیک های تجزیه پذیر زیستی، استفاده از باکتری ها برای تولید گرانول های پلاستیکی به نام پلی هیدروکسیالکانوت (PHA) در داخل سیتوپلاسمشان است. باکتری های به سادگی در محیط کشت رشد می کنند، و پلاستیک از آنها برداشت می شود. یک قدم بزرگتر در این راستا این بوده است که دانشمندان با استفاده از مهندسی ژنتیک ژن ها را از این نوع باکتری ها به ذرت منتقل کردند، و ذرت ها را به کارخانه های برای تولید پلاستیک PHA تبدیل کردند.
ادامه دارد...
سمانه سادات عنایتی
بخش دانش و زندگی تبیان
منابع:
Suszkiw, Jan. Electroactive Bioplastics Flex Their Industrial Muscle. News & Events. USDA Agricultural Research Service. 2005.
NOVA science in news
Mikael Stolt Properties of lactic acid based polymers and their correlation with composition. Progress in Polymer Science, 2002, 27 (6): 1123–1163
مطالب مرتبط:
