ويقدر إنتاج البلاستيك في العالم بأكثر من 100 مليون طن سنويا. إن الحاجة المتزايدة لمثل هذه الكميات الكبيرة من المواد البلاستيكية التقليدية وتفوقها على المواد الأخرى ترجع إلى “خصائصها طويلة المدى”. وتشمل هذه الخصائص مقاومة التفاعلات الكيميائية، وخاصة التفاعلات الإنزيمية. على سبيل المثال، قد يستغرق الأمر 100 عام حتى تتحلل بضعة جرامات من البلاستيك (مثل البولي إيثيلين) في ظل الظروف البيئية العادية.
يؤدي التحلل عند درجة حرارة عالية (مثل تقنية الانحلال الحراري) إلى إطلاق غازات سامة. ولذلك فإن تراكم البلاستيك في الطبيعة سيؤدي إلى العديد من المشاكل في العالم الحاضر والمستقبل. ومن المشاكل البيئية التي يسببها البلاستيك، يمكن أن نذكر التغيرات في دورة ثاني أكسيد الكربون، ومشاكل إنتاج السماد، وزيادة انبعاث الغازات السامة. ولهذا السبب، يدرس العلماء الاستخدام الأمثل للمواد البلاستيكية. هناك استراتيجيتان لإعادة تدوير أو إنتاج المواد البلاستيكية التي لا تتطلب وقتاً طويلاً حتى تتحلل.
يتم تصنيف المواد البلاستيكية القابلة للتحلل من قبل الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM D20.96):
أ) المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الخفيف: البلاستيك الذي يتحلل في ضوء الشمس.
ب) البلاستيك التأكسدي القابل للتحلل: البلاستيك الذي يتحلل بالأكسدة.
ج) البلاستيك القابل للتحلل مائيًا: البلاستيك الذي يتحلل بالتحلل المائي.
د) البلاستيك القابل للتحلل: البلاستيك الذي يتحلل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الطبيعية مثل البكتيريا والفطريات والطحالب.
في المجموعات الثلاث الأولى، يتطلب البلاستيك مدخلات إضافية مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الأكسجين للتحلل. ومع ذلك، فإن المجموعة الأخيرة، وهي المواد البلاستيكية القابلة للتحلل، تتحلل بشكل طبيعي. ومن المنتجات التي يتم إنتاجها وتحللها بهذه الطريقة يمكن أن نذكر أوعية الخضار التي تستخدم لمرة واحدة.
المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي عبارة عن بوليمرات، بالإضافة إلى أن لها نفس خصائص البلاستيك، فهي حساسة للتحلل المائي للإنزيمات الطبيعية أو الهجمات الكيميائية الأخرى. ونتيجة لذلك، يتم تحويل هذه الأنواع من البلاستيك إما إلى سكريات قليلة التعدد (نوع من الكربوهيدرات) أو إلى مونومرات من خلال تحلل البوليمر أو إلى مكونات غازية من خلال التمعدن. النشا عبارة عن بوليمر طبيعي قابل للتحلل الحيوي ويلعب دورًا مهمًا في إنتاج الحاويات النباتية والقابلة للتحلل الحيوي.
هذه المقالة مستمدة من دراسة دور النشا والمنتجات البلاستيكية القابلة للتحلل في تايلاند.
المنتجات البلاستيكية القابلة للتحلل
لا يزال تصميم البوليمرات القائمة على النشا والمواد المركبة القابلة للتحلل ذات المقاومة الميكانيكية العالية ومقاومة الماء مرتبطًا بالعديد من التحديات. على الرغم من ظهور نشا اللدائن الحرارية كبديل للبوليمرات ذات الأساس البترولي، إلا أن ضعف ثباتها في الظروف الرطبة والجافة يمنع اختيارها كالبوليمر المفضل.
من ناحية أخرى، فإن حبيبات النشا غير المعدلة، عند دمجها مع اللدائن الحرارية الأخرى بتركيز أعلى من 5٪، تواجه مشاكل مثل عدم وجودها في نفس المرحلة وعدم الخلط جيدًا. في المقالة أعلاه، تم تقديم طريقة لتحضير المواد البلاستيكية القابلة للتحلل، والتي تتضمن كمية كبيرة من نشا الذرة غير المعدل (أكثر من 80٪ من حيث الحجم) في منظم حرارة إيثوكسي بولي أورجانوسيلوكسان، وبالتالي إنتاج اللدائن الحيوية ذات خصائص مقاومة للماء ومقاومة ميكانيكية. يجعل المزيد من الممكن.
اعتمادا على كمية حبيبات النشا المستخدمة، سيتم تحسين الخواص الميكانيكية والمرنة لهذه اللدائن. وبالإضافة إلى ذلك، فإن حبيبات النشا تقلل بشكل كبير من معامل الاحتكاك السطحي لشبكة البولي سيلوكسان العضوي، وتتمتع حبيبات نشا الذرة بتوافق جيد جدًا مع البولي سيلوكسان المعدل. بغض النظر عن تركيز النشا، فإن جميع اللدائن الحيوية المطورة لها سطح مقاوم للماء مع معامل احتكاك أقل وقدرتها على امتصاص الماء أقل بكثير مقارنة بالنشويات البلاستيكية الحرارية.
تعتبر اللدائن الحيوية صديقة للبيئة ومن المتوقع أن تتحلل في البحر الأبيض المتوسط خلال ثلاث إلى ست سنوات.
يوصى بالمقالة أعلاه لمراجعة صيغة إنتاج حاويات الخضار التي تستخدم لمرة واحدة.