نجح باحثون من جامعة تل أبيب في تحسين وتقليص عملية إنتاج "البوليمر الأخضر" الذي قد يقلل من تلوث صناعة البلاستيك
المواد البلاستيكية رخيصة الإنتاج ولها مجموعة متنوعة من الخصائص التي تلبي احتياجاتنا. ولذلك فإن جزءًا كبيرًا من المنتجات التي نواجهها في حياتنا اليومية يتكون من هذه المواد. لكن العيب الرئيسي الذي ندركه جميعًا بالفعل هو أن المواد البلاستيكية التقليدية مثل البولي إيثيلين أو البوليسترين ضارة بالبيئة. كيف يتجلى؟ بادئ ذي بدء، فهي مشتقة من النفط، وهو مورد مستنزف (عكس المورد المتجدد)، وثانيا - معدل تحللها في نهاية الاستخدام بطيء للغاية ويمكن أن يستمر حتى لمئات السنين. وتتفاقم المشكلة سبعة أضعاف عندما يتعلق الأمر بالمنتجات البلاستيكية المخصصة "للاستخدام الفردي"، مثل تغليف المواد الغذائية. ولذلك يحاول العلماء في جميع أنحاء العالم إيجاد الحلول التي من شأنها التقليل من استخدام هذه المواد. لأول مرة، نجح فريق من الباحثين من جامعة تل أبيب في إنتاج نسخة محسنة من مادة بلاستيكية صديقة للبيئة تسمى بولي (حمض اللاكتيك). ويقدر الباحثون أن التطور الجديد سيساعد الصناعة على زيادة استخدام البوليمرات الخضراء على حساب التقليدية، وبالتالي تقليل البصمة البيئية لصناعة البلاستيك.
الرابط القوي
أجري البحث بقيادة طالب الدكتوراه رامي حدور وبتوجيه من البروفيسور موشيه كول، رئيس مدرسة الكيمياء الوافدة في كلية ساكلر للعلوم الدقيقة، رئيس قسم برونو لاندسبيرج للكيمياء الخضراء، وعضو المجلس الأخضر لجامعة تل أبيب، بالتعاون مع د. مايكل شوستر من شركة كرمل أولبينيم والبروفيسور فينسينزو فينديتو من جامعة ساليرنو في إيطاليا. وقد تم إجراؤه بدعم من وزارة الابتكار والعلوم والتكنولوجيا وبدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم وتم نشره في المجلة المرموقة Angewandte Chemie وظهر كمقال لكبار الشخصيات.
البوليمرات، أو المواد البلاستيكية، هي مواد كيميائية لها بنية سلاسل عملاقة. وتتحدد خصائصها حسب طبيعة الروابط في السلسلة وطريقة ترتيبها. ويوضح الباحثون أنه من بين جميع البدائل الممكنة، يعتبر البولي بلاستيك (حمض اللاكتيك) هو الأكثر خضرة، لأن المادة الخام لإنتاجه (الفقرات) مستمدة من موارد متجددة، بما في ذلك المحاصيل الزراعية مثل الذرة، ولأن معدل ويكون تحلله في بيئة خاضعة للرقابة بعد الاستخدام سريعًا. ومع ذلك، فإن سعره مقارنة بالبوليمرات التقليدية مرتفع، لذا فإن استخدامه لا يزال محدودًا. ومن المتوقع أن يؤدي تطوير أحدث الأبحاث إلى خفض إنتاجه.
تتطلب عملية تصنيع البلاستيك استخدام محفز، وهو نوع من آلات النسيج الكيميائية التي تربط الروابط لتكوين سلاسل البوليمر. في عملية تحضير المادة الخام يتم الحصول على أنواع مختلفة من الفقرات. فالمحفز الصناعي غير قادر على التمييز بين أنواع الروابط، والسلاسل التي ينشئها تحتوي على تسلسل عشوائي من الروابط. وفقا لذلك، انخفض البلاستيك الناتج القوة. ومن أجل الحصول على الخصائص المرغوبة للبلاستيك، يجب بالتالي تنقية المادة الخام عن طريق فصل الروابط إلى أنواعها المختلفة حتى قبل مرحلة البلمرة، مما يجعل عملية الإنتاج أكثر تكلفة.
وفي قلب الاكتشاف الحالي توجد محفزات حديثة قادرة على التمييز بين الأنواع المختلفة للفقرات. وبناء على ذلك، تتركز الروابط المختلفة في مناطق مختلفة من السلاسل، ويكون البوليمر الناتج متبلورا وله قوة متزايدة، حتى عندما يتم إنتاجه من مادة خام غير نقية. إن استخدام هذه المحفزات يلغي الحاجة إلى تنقية المواد الخام وقد يقلل الإنتاج. يتم الحفاظ على نفس القدرة المميزة للمحفزات الحديثة حتى في ظل ظروف الإنتاج الصناعي القاسية، وتتميز المحفزات بالكفاءة بشكل خاص.
"نأمل أن نتمكن بمساعدة التكنولوجيا لدينا من التأثير، بالفعل في المستقبل المنظور، على أنواع المواد البلاستيكية المستقبلية وطريقة إنتاجها، على أمل تقليل البصمة الكربونية للصناعة العالمية في أقرب وقت". بقدر الإمكان"
استجابة عالية الجودة وفعالة لمشكلة عالمية
وردا على سؤال حول متى سيكون من الممكن البدء في تنفيذ استخدام الطريقة المبتكرة، يجيب البروفيسور كول بأن "الطريق بين التطوير المختبري والتطبيق الصناعي، كالعادة، طويل. يجب أن تظهر المواد والتكنولوجيا الجديدة مزايا كبيرة مقارنة بالمواد والتكنولوجيا الحالية. على سبيل المثال، فإن التخفيض الطفيف في العملية لن يبرر بناء مصنع جديد باستثمار عشرات الملايين من الدولارات. وتعاني العملية الحالية من عدة مشاكل، بما في ذلك استخدام مادة محفزة تعتمد على القصدير والحاجة إلى تنقية المواد الخام باهظة الثمن. في رأيي، اختراعنا قد يتغلب على هذه المشاكل. وبطبيعة الحال، يجب أن يكون هناك شريك صناعي يرغب في استثمار الأموال والوقت والجهود في التعاون، حتى تكون التكنولوجيا جاهزة للتنفيذ في النهاية".
بالنسبة للسؤال إلى أي مدى سيكون للاختراع الجديد تأثير على حياتنا وحياة أطفالنا، لدى البروفيسور كول إجابة معقدة. "يشكل البوليمر الخاص بنا جزءًا صغيرًا جدًا من حجم البوليمرات المنتجة اليوم. كم هو صغير بيرميل يعني جزء من الألف. إلا أن معدل النمو في إنتاجها يتزايد بسرعة كبيرة، وكل 4-3 سنوات تتضاعف كميتها، وذلك على حساب البوليمرات التقليدية الأكثر ضرراً. نأمل أنه إذا تمكنت تقنيتنا من جعل إنتاجها أرخص، وربما حتى تحسين خصائصها، فيمكن أن يتوسع الإنتاج بشكل أسرع، وبالتالي التأثير، بالفعل في المستقبل المنظور، على أنواع المواد البلاستيكية المستقبلية وطريقة إنتاجها، على أمل للحد من البصمة الكربونية للصناعة العالمية في أقرب وقت ممكن. ومع ذلك، يجب التأكيد على أنه لن يكون من الممكن استبدال البوليمرات التقليدية الموجودة في معظم التطبيقات، خاصة في مجال تغليف المواد الغذائية".
راموت - شركة التسويق التابعة لجامعة تل أبيب، قدمت العديد من طلبات براءات الاختراع لحماية التكنولوجيا وتطبيقاتها. تقول كيرين بريمور كوهين: "نحن نؤمن بالإمكانات التجارية الواسعة لهذه التكنولوجيا ونهنئ البروفيسور موشيه كول والدكتور رامي حدور وشركائهم الباحثين على هذا الاكتشاف الرائد الذي يوفر إجابة فعالة وعالية الجودة لهذه المشكلة العالمية الملحة". ، الرئيس التنفيذي لشركة راموت.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
