مستوحاة من ورقة اللوتس النظيفة دائمًا، طور الباحثون بلاستيكًا حيويًا ذاتي التنظيف يكون مستقرًا ومستدامًا وقابل للتحلل. * ليست كل المواد البلاستيكية الحيوية أو المواد البلاستيكية المشتقة بيولوجيًا قابلة للتحلل بسهولة.
[ترجمة د. موشيه نحماني]
نجح باحثون من جامعة ملبورن في أستراليا في تطوير مادة بلاستيكية تطرد السوائل والأوساخ، تماماً مثل أوراق نبات اللوتس، وبالإضافة إلى ذلك فهي تتحلل بسرعة بمجرد دفنها في الأرض. الباحثون الذين نشروا نتائج أبحاثهم في المجلة العلميةعلم إجمالي البيئةيقال إن البلاستيك الحيوي المبتكر مثالي لتغليف المواد الغذائية الطازجة وتوصيل المواد الغذائية.
وقال كبير الباحثين: "تشكل النفايات البلاستيكية أحد أكبر التحديات البيئية، لكن بدائلها التي يتم تطويرها اليوم يجب أن تكون صديقة للبيئة ورخيصة الثمن، بهدف تعميم هذه البدائل". "لقد قمنا بتطوير البلاستيك الحيوي المبتكر الخاص بنا بهدف إنتاجه أيضًا على نطاق تجاري واسع، بينما نضمن أن إنتاجه سيكون بسيطًا مع الحصول على منتج سيكون من السهل دمجه في عمليات الإنتاج الصناعي الحالية."
ويوضح الباحثون أن الطبيعة مليئة بالعديد من الهياكل المصممة ببراعة والتي يمكن أن تلهم الباحثين المهتمين بتطوير مواد متعددة الوظائف وعالية الأداء. "لقد نجحنا في تكرار البنية المذهلة المقاومة للماء لأوراق اللوتس من أجل تطوير نوع فريد من البلاستيك الحيوي الذي يجمع بدقة بين القوة والقدرة على التحلل الحيوي لأوراق اللوتس." يتم تصنيع البلاستيك الحيوي المبتكر من مواد خام رخيصة وشائعة - النشا والسليلوز - من أجل خفض تكاليف الإنتاج وتشجيع التدهور البيولوجي السريع. يقول الباحث الرئيسي إن عملية الإنتاج لا تتطلب تدفئة أو معدات متقدمة، وفي المستقبل سيكون من الممكن زيادة حجم الإنتاج إلى المستوى التجاري.
في حين أن البلاستيك القابل للتحلل الحيوي يمثل سوقًا تجاريًا متناميًا، إلا أنه ليست كل المنتجات في هذا المجال متماثلة. تتطلب معظم المنتجات البلاستيكية القابلة للتحلل عمليات إنتاج صناعية بالإضافة إلى درجات حرارة عالية من أجل تفكيكها. ولا حاجة لهذا البلاستيك الحيوي المبتكر، في ظل التجارب التي أظهرت أنه يتحلل بشكل طبيعي وسريع في التربة. يوضح الباحث الرئيسي: "عليك أن تفهم أن هناك اختلافات كبيرة بين المواد النباتية - فمجرد أن المنتج مصنوع من مكونات نباتية، فهذا لا يعني أن المنتج سوف يتحلل بسهولة بالفعل". "لقد اخترنا موادنا الخام بعناية حتى تتحلل بيولوجيًا بسهولة منذ لحظة دخولها إلى التربة بواسطة البكتيريا الموجودة هناك. "هدفنا النهائي هو توفير مواد التعبئة والتغليف التي يمكن، في نهاية رحلتها، أن تصل إلى منشأة السماد في الحديقة أو يتم إلقاؤها في حاوية النفايات البيولوجية في نفس الوقت مع النفايات العضوية الأخرى، بحيث يمكن التخلص من نفايات الطعام يتم نقلها إلى السماد مع الحاوية أو العبوة التي وصل فيها الطعام، وذلك للمساعدة في منع تلوث الطعام أثناء عملية إعادة التدوير".
من المعروف أن أوراق اللوتس تتمتع بأكبر مساحة سطحية طاردة للماء في الطبيعة، ويكاد يكون من المستحيل أن تتسخ. والسر في ذلك يكمن في بنية سطح الورقة الذي يتكون من أعمدة رفيعة مغلفة بطبقة من الشمع. أي كمية من الماء تهبط على الورقة تبقى كقطرة تتدحرج بعيدًا عن الورقة بمساعدة الجاذبية أو هبوب الرياح. خلال هذه العملية، تمتص القطرات الأوساخ الموجودة أعلى الورقة أثناء سقوطها من الورقة، وبالتالي تتركها نظيفة.
من أجل تطوير البلاستيك الحيوي المبتكر، قام الباحثون أولاً بإنشاء بلاستيك صناعي مصنوع من جزيئات نانوية من النشا والسليلوز. وتم ختم سطح البلاستيك الصناعي بنمط يحاكي بنية أوراق اللوتس، ثم تم تغليفه بطبقة واقية من البوليمر العضوي المعتمد على السيليكون (السيليكون). أظهرت التجارب أن البلاستيك الحيوي لا يطرد السوائل والأوساخ بشكل فعال فحسب، بل يحتفظ بخصائص التنظيف الذاتي حتى بعد الخدوش والتعرض للحرارة والأحماض والكحول. ويقول الباحث الرئيسي إن التصميم يتغلب على التحديات الرئيسية في مجال المواد القائمة على النشا. وقال الباحث: "يعد النشا أحد البوليمرات الطبيعية الواعدة والمتعددة الاستخدامات، لكنه هش للغاية وحساس للرطوبة". "بمساعدة هندستنا المستوحاة من الطبيعة، والتي تحاكي "زهرة اللوتس"، تمكنا من تطوير بلاستيك حيوي يعتمد على النشا". يعمل الباحثون حاليًا بالتعاون مع إحدى شركات تصنيع البلاستيك الحيوي ويحاولون تطوير المزيد من المواد المبتكرة المقاومة للماء.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
