پلاستیک ‌های زیست تخریب پذیر

فناوری PHB و PLA

تولید صنعتی پلیمردرساخت پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر شامل استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه می‌باشد پلیمرهایی که از این روش تولید می‌شوند عمدتا شامل سلولز ، نشاسته ، انواع پروتئین‌ها ، فیبرها و چربی‌های گیاهی می‌باشند که به عنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی کاربرد دارند.
دسته دیگر موادی هستند که پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز می‌توانند به عنوان مونومر پلیمرهای مورد نیاز صنعت استفاده شوند.

 

مونومرهای زیستی همچنین می توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند. باکتری‌ها از جمله موجوداتی هستند که این دسته از مواد را به صورت گرانول‌هایی در پیکره سلولی خود تولید می‌کنند . این باکتری به سهولت در محیط کشت رشد داده شده و محصول آن برداشت می‌شود . رهیافت دیگر جداسازی ژن های درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان می‌باشد که پروژه‌هایی در این زمینه از جمله انتقال ژن های باکتریایی تولید PHA (پلی هیدروکسی آلکانوات )به ذرت انجام شده است.

نکته‌ای که نباید فراموش کرد این است که علی رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر ، چه بسا قیمت واقعی آنها بسیار کمتر از پلاستیک‌های سنتی باشد ؛ چرا که بهای تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچ گاه مورد محاسبه قرار نمی‌گیرد . تقریبا تمامی پلاستیک‌های معمول در بازار از محصولات پتروشیمی که غیر قابل برگشت به محیط می‌باشند ، به دست می‌آیند . راه حل جایگزین برای این منظور ، بهره برداری از باکتری‌های خاکزی مانند Ralstonia eutrophus می‌باشد که تا 80 درصد از توده زیستی خود قادر به انباشتن پلیمرهای غیر سمی و تجزیه پذیر پلی هیدروکسی آلکانوات ( PHA ) هستند PHA ها عموما از زیر واحدی به نام بتاهیدروکسی آلکانوات و به واسطه مسیری ساده با 3 آنزیم از استیل کوآنزیم A ساخته شده و معروفترین آنها پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB ) می‌باشد.

مشکل در زمینه ساخت این نوع پلاستیک پلی هیدروکسی بوتیرات( PHB )ها می‌باشد که در حقیقت مهم ترین گروه از PHA ها بوده ولی متاسفانه شکننده می‌باشد و در نتیجه برای بسیاری از کاربردها مناسب نمی‌باشد . بهترین پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر ، کوپلیمرهای پلی هیدروکسی بوتیرات با سایر PHA ها مثل پلی هیدروکسی والرات می‌باشد . تولید اینگونه کوپلیمرها در گیاهان تراریخت بسیار سخت تر از تولید پلیمرهای تک مونومری می‌باشند .

فناوری d 2w ™

پلاستیک‌های اکسوزیستی توسط فناوری d 2w ™ ساخته می‌شود فن‌آوری d 2w ™ استفاده از یک افزودنی است که با هر نوع آمیزه حاوی پلی اتیلن و پلی پروپیلن در ابتدای فرآیند تولید محصول به مقدار 1% آمیخته می‌شود. این تقویت‌ کننده تجزیه اکسایشی در مرحله اکستروژن(وقتی که گرم شده و برای تشکیل فیلم‌های بسته بندی ذوب می‌شوند)، افزوده می‌شود. افزودنی d 2w ™ به عنوان یک مستربچ اضافه شده و استفاده از آن تنها در مقادیر کم برای واکنش تجزیه پذیری نیاز است(تنها بین 1 تا 3 درصد). به علت کم بودن این میزانچرخه بازیافت اختلاط، تأثیر افزودنی قابل صرفنظر است و محصول نهایی همه مشخصات پلاستیک استاندارد شامل استحکام، شفافیت، نفوذپذیری، خواص حرارتی و چاپ را دارا می باشد.

لازم به توضیح است که هیچ گونه تفاوتی در فرآیند تولید پلاستیک و کاربرد آن ایجاد نمی‌شود. فرآیند تجزیه با قرارگیری در معرض هر گونه نور، گرما و تنش(این عوامل نقش کاتالیزور را برعهده دارند و روی سرعت تأثیرگذارند)، آغاز می‌شود. پلیمرهای مصنوعی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن زیست تجزیه پذیر محسوب نمی‌شوند با این وجود خواصی نظیر استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت در مقابل آب و هوا که نتیجه مستقیم ساختار مولکولی آنهاست، این مواد را به مهمترین اجزاء صنایع بسته بندی تبدیل کرده است.هر دوی این مواد هیدروکربن هستند که ساختار مولکولی آنها از اتمهای هیدروژنی تشکیل شده است و با اتصال به اتمهای کربن زنجیره های گره خورده و طویلی را شکل داده اند. این زنجیرهای طویل علت انعطاف پذیری و استحکام و ممانعت از دسترسی اکسیژن با اتمهای هیدروژن و کربن است که منجر به تجزیه می شود. جرم مولکولی یک ماده نماد خوبی برای نشان دادن میزان پیچیدگی ساختار مولکولیو در نتیجه مقاومت در مقابل اکسایش است.

فن‌آوری پلاستیک‌های کاملاً تجزیه پذیر d 2w ™ استفاده از یک نوع تقویت‌ کننده تجزیه اکسایشی پلیمر است که به عنوان کاتالیزور عمل کرده و شکست زنجیرهای طویل مولکولی را تسریع می‌کند. این مواد نمک‌های فلزی هستند و موجب شکستن و جدا شدن پیوندهای کربن-کربن در زنجیرهای مولکولی می‌گردند. سپس محصولات پلاستیکی شکننده شده و سریعاً به قطعات کوچک خرد تبدیل می‌شوند. با افزایش کاهش ابعاد زنجیرها، اکسیژن می تواند با کربن ترکیب شده و CO 2 حاصل شود. با پیشرفت اینکار، جرم مولکولی افت کرده و در این مرحله ماده قابلیت خیس شدن توسط آب را پیدا می‌کند و میکروارگانیسم‌ها می‌توانند به کربن و هیدروژن دسترسی پیدا کنند. کربن در ساختار دیواره سلولی استفاده می‌شود و به شکل CO 2 آزاد شده و هیدروژن هم تولید آب می‌کند. این مرحله را زیست تجزیه پذیری می‌نامند . با توجه به اینکه سرعت تجزیه پذیری را می‌توان تا حدی کنترل کرد ولی بااین حال ، سرعت واقعی تخریب تحت تأثیر متغیرهایی غیر قابل کنترل به ویژه گرما، نور و تنش است که پلاستیک در معرض آنها قرار می‌گیرد. افزایش آنها به فرآیند سرعت می‌بخشد و کاهش آنها سرعت را کم اما متوقف نمی‌کند . به همین دلیل ، تولیدکنندگان به طور معمول برای کنترل عمر مفید حاشیه ایمنی قابل توجهی را در نظر می‌گیرند تا مطمئن شوند که خواص پلاستیک در طول عمر مفید خود بدون تغییر باقی می‌ماند.

به هر حال اگر باور داریم که تنها کره زمین را برای زیست داریم و اگر باور داریم که فرزندانمان نیز حق دارند که از طبیعت و محیط زیست خود استفاده کنند، باید برای حفظ و نگهداری آب، خاک و هوای کره زمین دست به دست هم دهیم و عوامل آلوده کننده را از آن دور کنیم و یکی از رویکردهایی که می تواند به خارج کردن عوامل آلوده کننده از محیط زیست کمک کند، خداحافظی با ظروف پلاستیکی یک بار مصرف و جایگزینی آن با ظروف محیط زیست دوست است.

 

منبع: پارس اتیلن کیش