بلاستيك حيوي يُنظف نفسه ذاتياً

مستوحى من أوراق اللوتس ويمكن استخدامه سماداً

الباحثون استوحوا فكرة البلاستيك الحيوي من أوراق اللوتس (المعهد الملكي للتكنولوجيا بأستراليا)

تمكن فريق بحثي من المعهد الملكي للتكنولوجيا في ملبورن بأستراليا، من تصنيع بلاستيك حيوي، يمكن أن يكون مثالياً لحفظ الأطعمة الطازجة وتغليف الوجبات الجاهزة، كما أنه صديق للبيئة.
وخلال الدراسة المنشورة في 8 فبراير (شباط) الماضي بدورية «ساينس أوف توتال إينفيرومينت»، قال الفريق البحثي، إن التصميم مستوحى من الطبيعة المليئة بالهياكل المصممة ببراعة والتي يمكن أن تلهم الباحثين الذين يسعون جاهدين لتطوير مواد جديدة عالية الأداء ومتعددة الوظائف.
والنفايات البلاستيكية هي واحدة من أكبر التحديات البيئية، لكن البديل الذي طوره الباحثون صديق للبيئة وفعال من حيث التكلفة. يقول مهران قاسملو، المؤلف الرئيسي للدراسة في تقرير نشره الموقع الإلكتروني للمعهد الملكي للتكنولوجيا بالتزامن مع الدراسة «قمنا بتكرار التركيب الهائل المقاوم للماء لأوراق اللوتس لتقديم نوع فريد من البلاستيك الحيوي الذي يجمع بدقة بين القوة والقابلية للتحلل».
ويتكون البلاستيك الحيوي من مواد خام رخيصة ومتوفرة على نطاق واسع - النشا والسليلوز - للحفاظ على تكاليف الإنتاج منخفضة ودعم التحلل البيولوجي السريع.
ويضيف قاسملو «عملية التصنيع لا تتطلب معدات معقدة وسيكون من السهل رفعها إلى خط إنتاج... صممنا هذا البلاستيك الحيوي الجديد مع وضع التصنيع على نطاق واسع في الاعتبار».
وفي حين أن المواد البلاستيكية القابلة للتحلل هي سوق متنامية، إلا أن معظم المواد البلاستيكية القابلة للتحلل تحتاج إلى عمليات صناعية معقدة ودرجات حرارة عالية لتفكيكها.
ولا يحتاج البلاستيك الحيوي الجديد إلى تدخل صناعي للتحلل البيولوجي، حيث أظهرت التجارب أنه يتحلل بشكل طبيعي وسريع في التربة. يقول قاسملو «هناك اختلافات كبيرة بين المواد ذات الأساس النباتي، فليس معنى أن شيئاً ما مصنوعاً من مكونات خضراء أنه سيتحلل بسهولة».
ويضيف «اخترنا المواد الخام لدينا بعناية من أجل القابلية للتسميد، وينعكس ذلك في نتائج دراسات التربة لدينا، حيث يمكننا أن نرى البلاستيك الحيوي لدينا يتحلل بسرعة بمجرد التعرض للبكتيريا والحشرات في التربة، ويتمثل هدفنا النهائي في تقديم عبوات يمكن إضافتها إلى سماد الفناء الخلفي الخاص بك أو إلقاؤها في سلة خضراء جنباً إلى جنب مع النفايات العضوية الأخرى، بحيث يمكن تحويل نفايات الطعام إلى سماد مع الحاوية التي جاءت فيها، للمساعدة في منع تلوث الطعام بإعادة التدوير».
واستوحى الباحثون هذا البلاستيك الحيوي الجديد من أوراق اللوتس، حيث تشتهر أوراقها باحتوائها على بعض أكثر الأسطح مقاومة للماء على وجه الأرض، ويكاد يكون من المستحيل أن تتسخ.
ويكمن السر في بنية سطح الورقة، والتي تتكون من أعمدة صغيرة تعلوها طبقة شمعية، فأي ماء يسقط على الورقة يبقى قطرة، ويتدحرج ببساطة بمساعدة الجاذبية أو الرياح، وتقوم القطرات بمسح الأوساخ أثناء انزلاقها؛ مما يحافظ على نظافة الورقة.
ولصنع مادتهم المستوحاة من نبات اللوتس، قام فريق الباحثين في العلوم والهندسة بالمعهد الملكي للتكنولوجيا أولاً بتصميم بلاستيك مصنوع من النشا والجسيمات النانوية السليلوزية، ثم طبع سطح هذا البلاستيك الحيوي بنمط يحاكي بنية أوراق اللوتس، ثم تغليفه بطبقة واقية من PDMS، وهو بوليمر عضوي أساسه السيليكون.
وتُظهر الاختبارات أن البلاستيك الحيوي لا يطرد السوائل والأوساخ بفاعلية فحسب، بل يحتفظ أيضاً بخصائص التنظيف الذاتي بعد خدشه بالمواد الكاشطة والتعرض للحرارة والحمض والإيثانول. يقول المؤلف المشارك بالدراسة بينو أديكاري «التصميم يتغلب على التحديات الرئيسية للمواد القائمة على النشا».
ويضيف «النشا هو أحد البوليمرات الطبيعية الواعدة والأكثر تنوعاً، لكنه هش نسبياً وقابل للرطوبة بدرجة كبيرة، ومن خلال محاكاة هيكل اللوتس، قدمنا بلاستيكاً عالي الفاعلية وقابل للتحلل قائم على النشا». ويعمل قاسملو حالياً مع شركة بلاستيك حيوي، تقوم بتقييم المزيد من التطوير لهذه المواد الجديدة المقاومة للماء، لتحويل ما توصل له الباحثون إلى تطبيق تجاري للبلاستيك الحيوي.