مواد بوليمرية قابلة للتحلل تعتمد على النشا
النشا عبارة عن بوليمر طبيعي له العديد من المزايا والعيوب في نفس الوقت. بعض البوليمرات الاصطناعية قابلة للتحلل ويمكن تصنيعها بسهولة، لذلك، من خلال الجمع بين البوليمرات الاصطناعية والنشا، يتم إنتاج بوليمرات قابلة للتحلل بالكامل تعتمد على النشا، والتي لها تطبيقات لا حصر لها في المجالات الطبية والبيئية.
ولهذا السبب تمت دراسة هذا الموضوع ودراسته على نطاق واسع. تم استخدام البوليمرات الصناعية على نطاق واسع في مختلف الأنشطة البشرية منذ زمن هيرمان ستودينجر. عادة ما يتم استخلاص هذه الجزيئات الاصطناعية من مواد بترولية، النوع التقليدي منها غير قابل للتحلل. ومع ذلك، فإن مواردنا النفطية محدودة، وقد أدى استخدام البوليمرات غير القابلة للتحلل إلى خلق مشاكل بيئية خطيرة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الأنواع من البوليمرات ليست مناسبة للاستخدامات المؤقتة (في الطب) مثل الغرز. وهكذا، فإن مواد البوليمر القابلة للتحلل أو بمعنى آخر القابلة للتحلل الحيوي قد حظيت باهتمام أكبر منذ السبعينيات. يمكن أن تتحلل كل من البوليمرات الطبيعية والاصطناعية، التي لها روابط هيدرولية أو إنزيمية غير مستقرة. ومن بين مزايا البوليمرات الاصطناعية، يمكننا أن نشير إلى توحيدها وتجمعها. ومع ذلك، فإن هذه البوليمرات باهظة الثمن، مما يذكرنا بالتركيز على البوليمرات الطبيعية القابلة للتحلل بطبيعتها ويمكن أن يكون لها العديد من الاستخدامات.
ومع ذلك، فإن مواردنا النفطية محدودة، وقد أدى استخدام البوليمرات غير القابلة للتحلل إلى خلق مشاكل بيئية خطيرة. يتم تجديد هذا البوليمر من ثاني أكسيد الكربون والماء من خلال عملية التمثيل الضوئي في النباتات، ونظرًا لقابليته للتحلل الحيوي الكامل وتكلفته المنخفضة وقدرته على التجدد، يمكن استخدامه كبديل مناسب في تطوير مواد مستدامة. لقد تم بذل العديد من الجهود لتطوير البوليمرات القائمة على النشا من أجل الحفاظ على الموارد البتروكيماوية والتسبب في أضرار أقل للبيئة.
تستخدم البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي المعتمدة على النشا على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية وتغليف المواد الغذائية. تغليف المواد الغذائية له عدة وظائف مهمة، بما في ذلك حماية المواد الغذائية، والحفاظ على حسية ومظهر ونوعية الطعام وتقليل هدر الطعام. تعاني حاويات التغليف القديمة مثل راتينج الكود 4 (LDPE) من مشاكل التلوث البيئي والتحلل في الطبيعة. تعتبر البوليمرات القابلة للتحلل والتي تعتمد على النشا، والتي تستخدم في عبوات الخضار التي يمكن التخلص منها، بديلاً مناسباً لتغليف المواد الغذائية والتغلب على هذه العيوب والحفاظ على مزايا التغليف القديم.
تم دراسة مواد البوليمر ذات الأساس النشوي التي تم تطويرها في المقالة أعلاه بحيث تتمتع بخصائص ميكانيكية أكبر وتمنع تغلغل جزيئات البوليمر والمواد المضافة في الطعام. الصفائح التي يتم الحصول عليها باستخدام بوليمرات النشا هذه هي عديمة الرائحة، والمذاق، واللون، وغير سامة وقابلة للتحلل. وهي غير منفذة للأكسجين تقريبًا في الرطوبة النسبية المنخفضة ويوصى بها لتغليف المواد الغذائية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تحويل النشا إلى رغوة البوليسترين بواسطة بخار الماء، والتي يمكن استخدامها كمواد تعبئة. ويمكن أيضًا تصنيعها في صواني مضغوطة أو حاويات نباتية يمكن التخلص منها والتي يتم إذابتها في الماء وتحويلها إلى محلول غير سام في الماء يتم استخدامه في البيئة الميكروبية. من الواضح أن بوليمرات النشا القابلة للتحلل الحيوي جذابة لصناعة المواد الغذائية وستحقق تقدمًا كبيرًا في المستقبل.
تقدم المقالة المذكورة أعلاه بإيجاز بنية وخصائص النشا وبعض البوليمرات الاصطناعية القابلة للتحلل. بعد ذلك، سيتم مراجعة ومناقشة التطورات الحديثة في تحضير هذا النوع من البوليمر القابل للتحلل من خلال التعديل والتركيب الكيميائي والفيزيائي. وأخيراً تم ذكر بعض الأمثلة العملية التي توضح أن هذا النوع من البوليمرات المركبة له تطبيقات مختلفة وأن استخدامه وتطويره يعد حلاً مناسباً لتقليل استهلاك الموارد البترولية والبيئة. يمكن أن تكون دراسة هذه المقالة مفيدة أيضًا في صنع وتحسين صيغة إنتاج حاويات الخضار التي تستخدم لمرة واحدة.