مواد بسته بندی حاصل از بیو پلیمر

مروری بر مواد بسته بندی حاصل از بیو پلیمر

این مطالعه بررسی جامعی از نگرانی‌های زیست محیطی حیاتی ناشی از پلاستیک‌های نفتی، به ویژه در صنعت بسته بندی ارائه می دهد. از آنجایی که نزدیک به 99 درصد پلاستیک از منابع پتروشیمی تجدیدناپذیر تولید می شوند و ماهیت غیرقابل تجزیه زیستی دارند، موجب تجمع گسترده زباله و انتشار گازهای مضر پس از دفع می شوند که بایستی جایگزین های پایدار برای آنها ابداع شود. این مقاله به بررسی تشدید پیامدهای زیست محیطی و بهداشتی مرتبط با پلاستیک‌های سنتی باهدف کاهش مصرف پلاستیک‌های یک‌بار مصرف می‌پردازد. برهمین اساس، این مطالعه به علاقه روزافزون به بیوپلیمرهای دوستدار محیط زیست اشاره دارد که از مواد بیولوژیکی تجدیدپذیر یا از بیوپلیمرهایی مانند نشاسته، کازئین وغیره سنتز شده اند. بیوپلیمرها به سه دسته اصلی طبقه بندی می شوند: بیوپلیمرهای طبیعی، بیوپلیمرهای حاصل از تخمیر میکروبی و مونومرهای پلیمریزه شده از زیست توده. علاوه براین، در اینجا بر نقش محوری خواص بیوپلیمر مانند ویژگی‌های مانع، مقاومت مکانیکی، مقاومت در برابر حرارت، زیست تخریب پذیری، انعطاف پذیری، ایمنی تماس با موادغذایی و مقرون به صرفه بودن در تعیین کاربردهای مناسب تاکید می شود. همچنین بر اهمیت انجام ارزیابی چرخه زندگی (LCA) باهدف ارزیابی پایداری زیست محیطی بیوپلیمرها تاکید شده است. در اینجا به بررسی پتانسیل ادغام بیوپلیمرها در مواد بسته بندی به عنوان یک راهکار امیدوارکننده باهدف کاهش اثرات مضر زیست محیطی تولید پلاستیک سنتی پرداخته‌ایم. این مواد زیست تخریب پذیر با خواص متنوع و تجدیدپذیری بالا یک رویکرد پایدار برای کاهش ضایعات پلاستیکی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به شمار می روند. با این حال، به تحقیق، توسعه و مشارکت بیشتری برای بهینه‌سازی عملکرد بیوپلیمر، کاهش هزینه‌های تولید و تسهیل در پذیرش گسترده نیاز است. پذیرش پلیمرهای زیست تخریب پذیر نشان دهنده بهره وری منابع، کاهش ضایعات، حفظ محیط زیست، ترویج پایداری و تضمین آینده سازگار با محیط زیست است.

نگرانی های روزافزون از گرمایش جهانی، انتشار گسترده کربن و حضور فراگیر میکروپلاستیک ها در جامعه امروزی ضرورت یافتن جایگزین های پایدار در تولید پلیمر را نشان می دهد. درحال حاضر، صنایع پتروشیمی نزدیک به 99 درصد از تولید پلاستیک جهان را به خود اختصاص داده اند که نقش مهمی در تشدید این نگرانی های زیست محیطی دارد. ماهیت پلاستیک های معمولی، همراه با تجزیه ناپذیری آنها، منجر به انباشت مداوم ضایعات در محل های دفن زباله شده که تهدیدی مداوم برای اکوسیستم های جهان است. در هند، صنعت بسته بندی تقریبا 43 درصد از کل تولید سالانه پلیمر مصنوعی را مصرف می کند؛ یعنی بالاتر از میانگین جهانی 39 درصدی. این کار حجم ضایعات را افزایش می دهد که بایستی به رویکردهای نوآورانه برای کاهش پلاستیک های یکبار مصرف روی آورد؛ برخی از کشور از سال 2021 تاکنون استفاده از نی پلاستیکی، کارد و چنگال، و همزن را محدود کرده اند. فرایندهای تولید و فرآوری پلاستیک بسیار انرژی بر هستند که موجب انتشار حجم قابل توجهی از گازهای گلخانه ای و افزایش گرمایش جهانی می شوند. سوزاندن پلاستیک باعث آزاد شدن مواد خطرناک، انتشار گازهای گلخانه ای، تهدید محیط زیست و سلامت عمومی می شود. مقاومت پلاستیک ها به تجزیه باعث بالا رفتن ضایعات پلاستیکی می شود به طوری که اخیرا به موضوعی پایدار تبدیل شده است. شناخت پیامدهای شدید زیست محیطی و بهداشتی مرتبط با پلاستیک تولید شده از نفت و تقاضای مداوم آنها در صنایع مختلف، زمینه را برای مطالعه پلاستیک های زیست سازگار در دهه های اخیر فراهم کرده است. استراتژی توسعه پایدار اتحادیه اروپا و اهداف توسعه پایدار 2030 سازمان ملل متحد تغییر مصرف پلاستیک های نفتی به بیوپلاستیک یا پلاستیک های تولید شده از بیوپلیمر را تسریع کرده اند که کارایی و ایمنی را برای انسان افزایش داده و و سازگاری بیشتر با محیط زیست دارند.

پلاستیک‌های تولید شده از بیوپلیمر 65 درصد انرژی کمتری مصرف می کنند و انتشار گازهای گلخانه ای آنها 80-30 درصد کمتر از پلاستیک های نفتی است. همانطور که در شکل زیر نیز نشان داده شده است، این پلیمرهای زیست تخریب پذیر از مواد تجدیدپذیر تهیه شده و خواصی شبیه به پلاستیک هایی معمولی همچون پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP) و پلی اتیلن ترفتالات (PET) دارند.

شکل 1:

درنتیجه، ترکیب بیوپلیمرها در مواد بسته بندی به عنوان یک نوآوری مهم به منظور کاهش اثرات زیست محیطی تولید پلاستیک عمل می کند و درعین حال، جذب دی اکسید کربن و ردپای کربن را بهبود می بخشد. در سال‌های اخیر، تحقیقات مختلفی درمورد خواص و کاربرد فیلم‌های بسته‌بندی مواد غذایی صورت گرفت. به عنوان مثال، لاور و اسمیت فیلم‌های پلی لاکتیک مبتنی بر اسید و سازگاری آنها با سایر پلیمرها را مطالعه کردند. یافته‌های آنها نشان دهنده تاثیر قابل توجه اختلاط ناپذیری پلیمر و ناپیوستگی فاز بر عملکرد فیلم ها بود. همچنین خسروی و همکارانش در سال های 2020 و 2022 بر بررسی خواص مکانیکی این فیلم ها در بسته بندی موادغذایی متمرکز بودند.

جمع بندی

اگرچه ادغام بیوپلیمرها یک پیشرفت مهم در کاهش اثرات زیست محیطی تولید پلاستیک سنتی است اما چالش‌ها و محدودیت‌های متعدد وجود دارد که مستلزم تحقیقات گسترده در آینده است. گسترش فیلم های زیست تخریب پذیر در صنایع مختلف ازجمله بسته بندی موادغذایی نیازمند تمرکز استراتژیک بر بهینه سازی پارامترهای عملکردی، به حداقل رساندن هزینه ها و پالایش فرآیندهای تولید به منظور افزایش مقیاس پذیری است. باوجود راه حل های بالقوۀ سازگار با محیط زیست، وجود محدود بیوپلیمرها در بازار نشان دهنده نیاز به تلاش بیشتر است؛ به ویژه در صنعت بسته بندی موادغذایی که تعامل بین بیوپلیمرها و ترکیبات موادغذایی نیاز به ارزیابی دقیق درطول پردازش و ذخیره سازی، و همچنین تحقیقات بیشتر برای اطمینان از ایمنی و کارایی دارد. ازطرفی، ادغام فناوری‌های نوظهور مانند فناوری نانو و حسگرهای هوشمند در پلیمرهای زیست تخریب پذیر بستر ایجاد تحول در عملکرد صنعت بسته بندی و تراز کردن آن با ترجیحات مصرف کننده را فراهم می کند. با این حال، بایستی محدودیت‌های این مطالعه را بپذیریم که ممکن است به طور جامع تمام مواد و تکنیک های نوظهور در بررسی بیوپلیمرها را در بر نگیرد. پرداختن به این چالش ها و اصلاح درک پیچیدگی‌های پلیمر زیست تخریب پذیر مستلزم نوآوری پایدار، همکاری بین رشته ای و تعهد یکپارچه به ادغام این مواد است. تنها با این تلاش های هماهنگ می توانیم به طور کامل از پتانسیل پلیمرهای زیست تخریب پذیر استفاده کنیم زیرا نشان دهنده تعهد عمیق به بهره وری منابع، کاهش اتکا به سوخت های فسیلی، کاهش زباله و حفظ محیط زیست برای آینده ای سبزتر و انعطاف پذیرتر هستند.

به طور کلی، نتایج حاصل از این مطالعه بر پتانسیل راه حل های بسته بندی مبتنی بر بیوپلیمر باهدف بهبود نگهداری موادغذایی و کاهش ضایعات تاکید دارد.علاوه بر این، بررسی عملکردهای مختلف بیوپلیمر به پیشرفت راه حل های نوآورانه ای کمک می کند که به سرعت نیازهای صنایع غذایی درحال توسعه را برآورده می کند. همچنین، درک تاثیر زیست محیطی بیوپلیمرها در تعیین پایداری کلی آنها بسیار مهم است. با ارزیابی چرخه زندگی و بررسی زیست تخریب پذیری و کمپوست پذیری بیوپلیمر به بینش ارزشمندی از اثرات بلندمدت این مواد بر اکوسیستم ها دست خواهیم یافت. با درنظر گرفتن عملکرد و اثرات زیست محیطی آنها، می توانیم بسته بندی مبتنی بر بیوپلیمر را توسعه دهیم که نه تنها نگهداری موادغذایی را بهبود می بخشد، بلکه اثرات منفی بر محیط زیست را نیز به حداقل می رساند. با این حال، به تحقیق و توسعه بیشتری در بسته بندی مبتنی مبتنی بر بیوپلیمرهای درجهت بهبود بسته بندی اقتصادی، پایدار و سازگار با محیط زیست نیاز است.