تتفاقم أزمة النفايات البلاستيكية على مستوى العالم، حيث تتراكم مليارات الأطنان من النفايات البلاستيكية في المحيطات وعلى اليابسة، وتتحلل إلى جزيئات دقيقة تلوث الهواء والماء.
وتشكل هذه الجزيئات تهديدًا بيئيًا وصحيًا، حيث تدخل مجرى الدم لدى البشر والحيوانات.
ويرجع السبب إلى الطبيعة المقاومة للتحلل لجزيئات البلاستيك الضخمة، المعروفة بالبوليمرات، ما يجعل معالجة الأزمة أكثر تعقيدًا.
وعلى الرغم من وجود مواد بلاستيكية قابلة للتحلل البيولوجي، إلا أنها تمثل أقل من 20% من الإنتاج العالمي للبلاستيك، فيما تبقى عمليات تحللها بطيئة وغير عملية في العديد من الحالات.
ابتكار رائد من معهد وايزمان
في دراسة حديثة نُشرت في مجلة ACS Nano، نجح فريق بحثي، في تطوير مادة بلاستيكية مركبة قابلة للتحلل بسهولة بواسطة البكتيريا.
وتتميز هذه المادة بثلاث خصائص رئيسية، هي تكلفتها المنخفضة، وسهولة تحضيرها، وقوتها العالية مما يجعلها مثالية كبديل للبلاستيك التقليدي، بل إنها تتفوق عليه في بعض الخصائص، وهو ما سيدفع المصنعون للاعتماد عليها، وسيسرع من انتشارها عالميًا.
صعود البلاستيك المركب.. الحل البيئي والصناعي
تعد المواد البلاستيكية المركبة ابتكارًا صناعيًا يجمع بين مادتين أو أكثر، ما يمنحها خصائص مفيدة مثل القوة والخفة، وتُستخدم هذه المواد حاليًا في تصنيع منتجات رئيسية في قطاعات متعددة، مثل الطائرات، السيارات، والدراجات.
وفي محاولة للجمع بين الفائدة البيئية والتطبيقات الصناعية، ركز فريق الباحثين على استخدام مواد أولية شائعة وغير مكلفة.
واختار الباحثون جزيئات التيروزين، وهو حمض أميني يتشكل في الطبيعة كبلورات نانوية قوية، وبعد دراسة كيفية دمج التيروزين مع البوليمرات، اختاروا هيدروكسي إيثيل السليلوز، وهو مشتق من السليلوز يُستخدم في الصناعات الدوائية ومستحضرات التجميل، ويتميز بأنه يتحلل بسهولة.
عملية التصنيع
قام الباحثون بخلط هيدروكسي إيثيل السليلوز مع التيروزين في ماء مغلي، وعند تبريد الخليط وتجفيفه، تكون بلاستيك مركب قوي، مدعوم ببلورات نانوية من التيروزين.
في تجربة عملية، أظهر شريط بلاستيكي بسمك 0.04 مليمتر قوة تحمل لحمولة تبلغ 6 كيلوغرامات، مما يعكس القوة الاستثنائية للمادة الجديدة.
خصائص فريدة
أظهرت المادة الجديدة خصائص فريدة، حيث أنها ليست قوية فقط، بل مرنة وسهلة التشكيل، وهو ما يمثل ميزة كبيرة مقارنة بمواد أخرى تفقد مرونتها عند تعزيز قوتها.
كما تحمل المادة الجديدة، بفضل مكونيها الطبيعيين القابلين للأكل "السليلوز والتيروزين"، تحمل إمكانات فريدة مثل استخدامها في تطبيقات غذائية مستقبلية، ومع ذلك، لم تُختبر صلاحيته للاستهلاك البشري حتى الآن بسبب ظروف الإنتاج غير الملائمة للأطعمة.
آفاق التصنيع على نطاق واسع
يعمل فريق البحث حاليًا على تحسين عملية الإنتاج، عبر استبدال الغليان بالذوبان، وهي طريقة أكثر ملاءمة للتطبيقات الصناعية.
ويأمل الباحثون في التغلب على التحديات التقنية والعلمية لإنتاج المادة الجديدة على نطاق واسع، ليتم استخدامها في الصناعات المختلفة، مما يسهم في حل أزمة النفايات البلاستيكية العالمية.
ويمثل هذا الابتكار خطوة مهمة نحو معالجة أزمة البلاستيك بطرق مستدامة وصديقة للبيئة.
المصدر:
