بایوپلاستیک Bioplastic یا زیست پلاستیک ها

دسته: مقالات منتشر شده در 31 ارديبهشت 1399
نوشته شده توسط Admin بازدید: 412

حقایقی درباره زیست پلاستیک ها

زیست پلاستیک ها به عنوان موادی سازگار با محیط زیست شناخته می شوند اما آیا واقعاً آنها از چنین ویژگی برخوردارند؟ از دهه ۵۰ تا کنون بیش از ۹ میلیارد تن از مواد پلاستیکی تولید شده است و ۱۶۵ میلیون تن از این مقدار هم در داخل اقیانوس ها ریخته شده و می‌توان عنوان کرد که حدود ۹ میلیون تن دیگر نیز سالانه وارد اقیانوسها می شود. از آنجایی که فقط ۹ درصد از مواد پلاستیکی بازیافت می‌شوند بیشتر قسمت باقیمانده آنها باعث آلودگی محیط زیست شده و یا در محل های دفن زباله قرار می‌گیرد که ممکن است ۵۰۰ سال طول بکشد تا تجزیه شود و این در حالی است که مواد شیمیایی سمی که از آنها به وجود می‌آید در داخل زمین میریزد .پلاستیک های سنتی از مواد خام نفتی گرفته می شوند اما عده‌ای می‌گویند که زیست پلاستیک‌ها دارای ۲۰ درصد و یا بیشتر از مواد تجدید پذیر هستند و می توانند در واقع راه حلی برای مشکل آلایندگی ناشی از مواد پلاستیکی باشند. انواعی از مزیت های زیست پلاستیک ها که به میزان زیادی نیز مورد توجه قرار گرفته است عبارتند از: کاهش استفاده از منابع سوخت های فسیلی، آثار کربنی کمتر و همچنین تجزیه سریع تر.  علاوه بر آن این مواد دارای ویژگی های سمی کمتری بوده و شامل بیسفنول آ نیز نمی شوند که در واقع نوعی مختل کننده هورمونی است که بیشتر در پلاستیک های سنتی و قدیمی یافت می شود.  یکی از اساتید دانشکده مهندسی محیط زیست و زمین در دانشگاه کلمبیا که به روی زیست پلاستیکها کار می‌کند اعتقاد دارد که این مواد در مقایسه با پلاستیک های قدیمی به عنوان یک پیشرفت بسیار مهم در نظر گرفته می شوند.  اگرچه هنوز نمی توان زیست پلاستیک‌ها را به عنوان راه حل نهایی و قطعی برای مشکلات ناشی از مواد پلاستیکی به شمار آورد.

 

آیا زیست پلاستیک ها به طور کامل در محیط زیست تخریب میشوند؟

موارد مبهم بسیاری در خصوص زیست پلاستیک ها وجود دارد که بهتر است ابتدا به آنها بپردازیم و آنها را روشن سازیم.

  • تخریب پذیر:  تمامی مواد پلاستیکی در دسته تخریب پذیر قرار می گیرند حتی انواع قدیمی و سنتی آنها.  اگر چه آنها می‌توانند به ذرات کوچک و یا کمپوست تبدیل شود ولی این بدین معنا نیست که این مواد در نهایت به طبیعت برمی گردد. دسته‌ای از مواد افزودنی که با این پلاستیک ها ترکیب می شوند خاصیت تخریب پذیری آنها را افزایش می‌دهند.  عده ای از مواد پلاستیکی نیز با قرارگیری در معرض نور خورشید می‌توانند تخریب شوند . انواع دیگر از مواد پلاستیکی نیز وجود دارند که با قرارگیری در معرض حرارت و نور با سرعت زیادی تجزیه می شوند و با نام اکسو شناخته می شوند.
  • زیست تخریب پذیر:  پلاستیک های زیست تخریب پذیر از این قابلیت برخوردارند که به صورت کامل به آب، کربن دی اکسید و کمپوست توسط موجودات بسیار ریز و در شرایط ویژه تبدیل شوند.  تخریب پذیر بدین معنی است که تجزیه در طی چندین هفته تا چندین ماه صورت می گیرد.  دسته زیست پلاستیک ها که از قابلیت زیست تخریب پذیری بسیار بالایی برخوردار نیستند با نام با دوام شناخته می شوند و عده‌ای از این مواد هم از توده‌هایی ساخته می شوند که به راحتی می‌توانند توسط موجودات ریز تجزیه شوند و نام غیر زیست تخریب پذیر به آنها داده می شود.
  • پوسیدنی یا قابل کمپوست:  این دسته از پلاستیک ها در محله‌های کامپوست تجزیه می شوند و موجودات ریز آنها را به کربن دی اکسید، آب، ترکیبات غیر ارگانیک و زیست توده ها تبدیل می کنند وهیچ گونه مواد سمی نیز باقی نمی گذارند.

 

انواع زیست پلاستیک ها کدامند؟

پلاستیک ها امروزه در انواع محصولات قابل بازیافت همانند بسته بندی های ظروف، کیسه، بطری و فرش‌های غیرقابل بازیافت، لوله های پلاستیکی، عایق سازی خودرو و محصولات پزشکی به کار برده می شود.  به نظر می رسد که بازار جهانی زیست پلاستیک‌ها از مقدار ۱۷ میلیارد دلار به مقدار ۴۴ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۲ برسد.  دو نوع ویژه از زیست پلاستیک ها وجود دارند:

پلی لاکتیک اسید ها که معمولاً از قند موجود در نشاسته ذرت و نیشکر گرفته می‌شوند و از قابلیت زیست تخریب پذیری برخوردار بوده عاری از مواد کربنی هستند و قابلیت خوراکی دارند.  به منظور تبدیل آن‌ها به پلاستیک معمولاً دسته های ذرت در داخل سولفور دی اکسید و آب بسیار گرم قرار داده می شوند که باعث میشود تا ذرات آن به نشاسته، پروتئین و فیبر تبدیل شود.  پس از آن روغن ذرت از نشاسته جدا می‌شود (نشاسته نیز از زنجیره های بلندی از مولکولهای کربن ساخته شده است همانند زنجیره های کربنی که در پلاستیک های گرفته شده از سوخت های فسیلی دیده می شود). پس از آن سیتریک اسید پلیمرهایی با زنجیره بلند را تشکیل می دهد که در واقع مولکول هایی هستند که از واحدهای کوچک تکراری تشکیل شده اند و واحد ساختاری اصلی ماده پلاستیکی را به وجود می آورند. پلی لاکتیک اسید می‌تواند ظاهر و رفتای شبیه پلی اتیلن که در فیلم های پلاستیکی، بسته بندی و بطری ها به کار برده می شود و یا پلی استایرن که به عنوان استایروفوم و در ساخت کارد و چنگال های پلاستیکی به کار برده می شود و یا حتی پلی پروپیلن که در ساخت بسته بندی ها، بخش های خودرو و انواعی از بافتارها نقش دارد داشته باشد.

دسته دوم زیست پلاستیک‌ها را پلی هیدروکسی آلکانواتهاPHA  تشکیل می دهند . این مواد توسط موجودات بسیار ریزی ساخته می‌شوند و گاهی اوقات نیز توسط روش‌های مهندسی به وجود می‌آیند که پلاستیک را از مواد ارگانیک تولید می کنند. در این روش میکروب ها از مواد مغذی همانند نیتروژن، اکسیژن و فسفر محروم می‌شوند اما در معرض مقدار بسیار بالایی از کربن قرار می‌گیرد و در نهایت ماده‌ای با نام PHA را می سازند که در ذرات آن را ذخیره می کنند تا زمانی که بتوانند به سایر مواد مغذی دسترسی داشته باشند و عملیات رشد و تولید مجدد را انجام دهند. پس از آن شرکت‌ها می‌توانند PHA ساخته شده توسط میکروب‌ها را برداشت کنند که ساختار شیمیایی مشابه با پلاستیک های قدیمی دارد. از آنجایی که این ماده از قابلیت زیست تخریب پذیری برخوردار است و به بافت‌های زنده آسیبی نمی‌زند اغلب در حوزه پزشکی به کار برده می شود همانند تولید بخیه ، بازوبند و غیره و حتی می‌توان بسته‌بندی‌های یکبار مصرف مواد غذایی را نیز در این دسته قرار داد.

 

عوارض تولید زیست پلاستیک ها کدامند؟

اگرچه به نظر می رسد که زیست پلاستیک ها به طور کلی در مقایسه با پلاستیک های قدیمی سازگاری بیشتری با محیط زیست دارند اما مطالعه ای در سال ۲۰۱۰ در راه دانشگاه پیتسبورگ نشان داده که این موضوع با توجه به چرخه عمر مواد کاملاً درست نمی باشد . در این مطالعه ۷ پلاستیک قدیمی، ۴ زیست پلاستیک و یک پلاستیک ساخته شده از سوخت های فسیلی و منابع تجدیدپذیر با یکدیگر مقایسه شدند و محققان تعیین کردند که تولید زیست پلاستیک ها منجر به افزایش میزان آلاینده ها خواهد شد که این خود ناشی از وجود کود و یا حشره کش هایی است که در طی کاشت و رویش محصولات استفاده می شود و یا فرایند های شیمیایی که برای تبدیل کردن مواد ارگانیک به پلاستیک مورد نیاز است. علاوه بر آن زیست پلاستیکها نقش پررنگ تری نسبت به پلاستیک های معمولی در نقصان لایه اوزون دارند و همچنین میزان بسیار بیشتری از زمین های موجود را مصرف می‌کنند . بیوپلیمرهای پلی اتیلن ترفتالات به عنوان انواعی از پلاستیک های ترکیبی بیشترین تاثیرات سمی را بر اکوسیستم دارند و همچنین بیشترین قابلیت سرطان‌زایی را دارا می باشند و به عنوان بدترین ماده در تحلیل‌های چرخه عمر مواد شناخته شده اند زیرا اثرات منفی کشاورزی و فرآیندهای شیمیایی را دارا می باشند.  زیست پلاستیک ها در مقایسه با پلاستیک های معمولی به میزان بسیار کمتری گازهای گلخانه ای تولید می کنند و تجزیه این مواد با افزایش میزان خالص کربن دی اکسید همراه نخواهد بود زیرا گیاهانی که پلاستیک‌ها از آنها ساخته می شوند همان مقدار کربن دی اکسید لازم برای رشد را جذب کردند. مطالعه دیگری در سال ۲۰۱۷ نشان داد که تغییر پلاستیک های سنتی به پلاستیک های ذرتی همانند پلی لاکتیک اسید می‌تواند میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای آمریکا را به مقدار ۲۵ درصد کاهش دهد و همینطور در این مطالعه مشخص شد که اگر پلاستیک های سنتی با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر ساخته شود میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای به مقدار ۵۰ تا ۷۵ درصد کاهش پیدا خواهد کرد . اگرچه زیست پلاستیک هایی که قرار است در آینده با استفاده از انرژی های تجدید پذیر ساخته شوند بهترین گزینه برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می باشند.

 

سایر مشکلات موجود

اگرچه زیست تخریب پذیری زیست پلاستیک ها به عنوان یک مزیت به شمار می آید اما بیشتر آنها به تجهیزات کامپوست صنعتی با دمای بالا نیاز دارند تا تجزیه شوند و تعداد بسیار کمی از شهرها از ساختار لازم برای اجرای این عملیات برخوردارند.  در نتیجه این پلاستیک ها در نهایت به محل های دفن زباله می‌رسند که در آن‌ها اکسیژنی وجود ندارد و ممکن است گاز متان را آزاد کنند که نوعی گاز گلخانه‌ای بوده و در مقایسه با کربن دی اکسید ۲۳ برابر قدرت بیشتری دارد.  در صورتیکه زیست پلاستیک ها به درستی دور انداخته نشوند می‌توانند انواعی از پلاستیک های بازیافت شده را آلوده سازند و به زیر ساختارهای بازیافتی آسیب وارد کنند و در صورتی که پلاستیک ها بتوانند پلی اتیلن ترفتالات های بازیافت شده را آلوده کنند کلا حجم یاد شده بازگردانده خواهد شد و به محل دفن زباله انتقال داده می شود بنابراین به چندین قسمت بازیافتی نیاز است تا بتوان آن را به صورت کامل فراوری نمود.