دانشمندان پلاستیکی ساخته‌اند که 15 بار سریع‌تر از کاغذ در دریا تجزیه می‌شود!

محققان سال‌هاست که در حال بررسی پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر در اقیانوس‌ها بوده‌اند و به دنبال کشف این هستند که کدام نوع سریع‌تر تجزیه می‌شود. از آنجایی که سالانه میلیون ها تن پلاستیک همچنان وارد اقیانوس های ما می‌شود، درک زیست‌تخریب‌پذیری پلاستیک‌های مختلف بسیار مهم شده است.

کشف جدید دانشمندان مؤسسه اقیانوس شناسی Woods Hole (WHOI) می تواند یک پیشرفت مهم در نبرد با آلودگی پلاستیکی اقیانوس‌ها باشد.

آنها دریافتند که دی استات سلولز (CDA)، یک پلاستیک زیستی که بیش از 100 سال از آن استفاده می‌شده است، در محیط‌های دریایی سریع‌تر از هر پلاستیک شناخته شده دیگری تجزیه می‌شود. حتی هیجان‌انگیزتر این که دانشمندان متوجه شدند چگونه این روند را تسریع کنند!

دی استات سلولز: پلاستیک زیستی با سریع‌ترین نرخ تجزیه

دی استات سلولز یک پلاستیک زیستی است که از سلولز، یک پلیمر طبیعی که در دیواره های سلولی گیاهان، به ویژه در خمیر پنبه و چوب یافت می شود، مشتق شده است. از زمان توسعه آن در اواخر دهه 1800، این پلاستیک راه خود را به طیف گسترده ای از محصولات، از عینک آفتابی و فیلتر سیگار گرفته تا فیلم عکاسی، باز کرده است. این یک ماده همه کاره است که ما در زندگی روزمره خود بدون اینکه متوجه باشیم با آن روبه‌رو می شویم.

به گفته محققان WHOI، دی استات سلولز در مقایسه با سایر پلاستیک‌های زیستی، سریع‌ترین نرخ تجزیه در آب اقیانوس‌ها را دارد. با معرفی یک فرآیند اصلاح به نام “فوم کردن” که در آن مواد به صورت متخلخل در می‌آیند، این ماده می تواند 15 برابر سریعتر از شکل جامد خود تجزیه شود. در واقع، دی استات سلولز فوم‌شده از کاغذ نیز سریع‌تر تجزیه خواهد شد که اغلب به عنوان یکی از سازگارترین مواد با محیط‌زیست در نظر گرفته می‌شود.

کالین وارد، نویسنده ارشد این مطالعه، بر اهمیت یافته‌ها تأکید کرد:

ما دانش بنیادی را به طراحی یک ماده جدید تبدیل کردیم که به طور همزمان نیازهای مصرف‌کننده را برآورده می‌کند و در اقیانوس سریع‌تر از هر ماده پلاستیکی دیگری که می‌شناسیم حتی کاغذ تخریب می‌شود.

وارد در بیانیه مطبوعاتی افزود:

این یک داستان موفقیت بزرگ در زمینه‌ای است که اغلب بر جنبه‌های منفی آلودگی پلاستیک تمرکز می‌کند تا راه‌حل‌هایی برای این مشکل.

تیم تحقیقاتی آزمایشی 36 هفته ای انجام دادند که در آن فوم دی استات سلولز در مخازن پر از آب دریا که به طور مداوم در جریان بود قرار داده شد. نتایج قابل توجه بود. در این دوره زمانی 65 تا 70 درصد از جرم اولیه ماده از بین رفته بود که نشان دهنده تجزیه زیستی سریع است.

در مقابل، پلاستیک های معمولی مانند استایروفوم در طول مدت مشابه هیچ تخریبی نشان ندادند. این نشان دهنده اهمیت بالقوه فوم دی استات سلولز برای کاهش قابل توجه اثرات زیست محیطی طولانی مدت پلاستیک در اقیانوس است.

فوم دی استات سلولز: گامی به سوی آینده ای پاک تر

یکی از امیدوارکننده‌ترین جنبه‌های این تحقیق، پتانسیل دی استات سلولز برای جایگزینی برخی از مشکل‌سازترین پلاستیک‌ها در زندگی روزمره ما است. به عنوان مثال، وارد و همکارانش در WHOI با ایستمن، یک شرکت تولید پلاستیک زیستی، برای بررسی کاربردهای تجاری فوم دی استات سلولز شریک شدند.

ایستمن یک سینی زیست‌تخریب‌پذیر و قابل کمپوست ساخته شده از فوم دی استات سلولز را به عنوان جایگزینی برای سینی‌های استایروفوم تولید کرده است که در هیچ شرایط طبیعی، چه در خشکی و چه در آب، تجزیه نمی شوند.

یافته‌های این مطالعه می‌تواند به دور کردن صنایع از پلاستیک‌های سنتی و به سمت جایگزین‌های دوستدار محیط زیست کمک کند. موفقیت فوم دی استات سلولز نشان می دهد که این ماده می تواند در طیف گسترده‌ای از محصولات استفاده شود و میزان زباله‌های پلاستیکی پایدار در اقیانوس ها را کاهش دهد.

تیم تحقیقاتی زیر نظر کالین وارد این مطالعه را در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده با استفاده از آب دریا از Martha’s Vineyard Sound در نزدیکی کیپ کد، ماساچوست انجام دادند. با تنظیم دقیق متغیرهایی مانند نور، دما و جریان آب، محققان توانستند شرایط واقعی اقیانوس را شبیه سازی کنند. این رویکرد به آنها یک نشانه قابل اعتماد از نحوه عملکرد دی استات سلولز در محیط‌های طبیعی دریایی ارائه داد.

در اوایل سال جاری، WHOI نتایج یک مطالعه 16 هفته ای را منتشر کرد که تجزیه انواع نی‌های ساخته شده از مواد مختلف از جمله دی استات سلولز، پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA)، پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی پروپیلن (PP) و کاغذ را مقایسه کرد.

این مطالعه نشان داد که نی‌های پلی لاکتیک اسید و پلی پروپیلن هیچ تخریب قابل اندازه‌گیری از خود نشان ندادند، در حالی که بقیه تا 50 درصد تخریب شدند. با این حال، نی‌هایی از جنس فوم‌ دی استات سلولز 190 درصد سریع‌تر از نی‌های شمال دی استات سلولز جامد تخریب می‌شوند. این نتیجه پتانسیل این ماده را به عنوان یک پلاستیک زیست تخریب‌پذیر بیش از پیش تقویت می‌کنند.

آینده ای بدون آلودگی پلاستیکی؟

پیامدهای این تحقیق بسیار فراتر از دی استات سلولز است. از آنجایی که پلاستیک ها همچنان منبع اصلی آلودگی در محیط های دریایی هستند، یافتن جایگزین‌هایی با تخریب سریع تر می‌تواند به کاهش آسیب کمک کند.

این کشف می‌تواند رویکرد ما به بسته‌بندی، تولید و اقلام روزمره را متحول کند.

سینی زیست‌تخریب‌پذیر جدید که توسط شرکت ایستمن از فوم دی استات سلولز ساخته شده است، تازه شروع کار است. با تحقیق و توسعه بیشتر، دی استات سلولز و پلاستیک های زیستی مشابه می توانند جایگزین پلاستیک های مضر در طیف وسیعی از کاربردها شوند. این نه تنها اثرات زیست محیطی زباله های پلاستیکی را کاهش می‌دهد، بلکه ما را به آینده‌ای نزدیک می‌کند که در آن اقیانوس‌های ما دیگر با پلاستیک‌های پایدار خفه نشوند.

یافته‌های این تحقیق به‌تازگی در ACS Sustainable Chemistry & Engineering منتشر شده است.

منبع: Interestingengineering