بایو پلاستیک پایدار

بیوپلاستیک پایدار

پلاستیک های ساخته شده از نفت با بسیاری از مشکلات محیطی ازجمله آلودگی، انتشار گازهای گلخانه ای، آلودگی محیط های آب و خاک وغیره در ارتباط هستند. بیوپلاستیک ها به عنوان جایگزینی برای پلاستیک های معمولی تولید شده از نفت، دسته ای از مواد پلیمری هستند که به سرعت درحال توسعه هستند. توسعه منابع تجدیدپذیر منجر به ظهور جایگزین‌های بیوپلاستیک شد. از آنجایی که این پلیمرها از منابع پایدار مانند ضایعات کشاورزی (به جای منابع نفتی) استفاده می کنند و در شرایط مختلف زیست تخریب پذیر هستند، محبوبیت بیشتری از پلاستیک های معمولی دارند. ترکیب فیزیکی و شیمیایی بیوپلاستیک ها به طور قابل توجهی بر چگونگی تجزیه آنها تاثیر می گذارد. از منابع زیست توده طبیعی می توان برای تولید بیوپلاستیک هایی مانند نشاسته، سلولز، کیتوزان، کیتین و پلی هیدروکسی آلکانوات ها استفاده کرد. همه این بیوپلاستیک ها از ویژگی های فیزیکوشیمیایی، حرارتی و مکانیکی خوبی برخوردار هستند که پتانسیل آنها را برای استفاده در توسعه بیوپلاستیک نشان می دهد که به طور طبیعی از منابع زیستی تولید شده و زیست تخریب پذیر هم هست. بیوپلیمرها کاربردی فراتر از بیوپلاستیک دارند ازجمله تولید پایدار. در این مطالعه به بررسی انواع بیوپلاستیک‌، طبقه بندی آنها، منابع، تکنیک‌ های تولید، مزیت‌های آنها نسبت به پلاستیک های سنتی تولید شده از منابع نفتی و کاربرد آنها در بخش های مختلف می پردازیم. همچنین به صنایع درگیر در تولید بیوپلاستیک در سراسر جهان نیز اشاره شده است.

امروزه تصور دنیای بدون پلاستیک یا پلیمرهای آلی مصنوعی غیرممکن به نظر می رسد؛ علیرغم اینکه ساخت و استفاده گسترده از آنها در دهه 1950 آغاز شده است. اگرچه اولین پلاستیک های مصنوعی مانند باکلیت در اوایل قرن بیستم ظهور کرد، اما تا قبل از پایان جنگ جهانی دوم که استفاده گسترده پلاستیک در برنامه های غیر نظامی آغاز شد چنین نبود. از آن زمان، تولید پلاستیک به طور تصاعدی افزایش یافت؛ به طوری که بیش از دیگر مواد ساخت بشر استفاده می شود. فولاد و سیمان که به طور مکرر در صنعت ساخت و ساز استفاده می شوند، با ظهور پلاستیک نقش کمرنگی دارند. بزرگترین بازار برای پلاستیک صنعت بسته بندی است و رشد این صنعت با تغییر جهانی از ظروف چندبار مصرف به ظروف یکبار مصرف تسریع شد. درنتیجه، مصرف پلاستیک ازکمتر از 1 درصد در سال 1960 به بیش از 10 درصد تا سال 2005 رسید؛ درصد عمده پلاستیک ها در پسماندهای جامد شهری در کشورهایی با درآمد متوسط ​​و بالا افزایش یافت. درعین حال در 50 سال گذشته، حجم زباله جامد تولید شده در سطح جهانی که دارای همبستگی قابل توجهی با درآمد ناخالص ملی به ازای هر نفر است، پیوسته افزایش یافته است. امروزه پلاستیک ها به طور گسترده در صنایع مختلف ازجمله بسته بندی، اسباب بازی، کیسه های مواد غذایی، کارد و چنگال پلاستیکی، نی و نازل چاپ سه بعدی کاربرد دارند. میزان پلاستیک تولید شده در جهان به طور قابل توجهی افزایش یافته است. برای مثال، تولید جهانی پلاستیک از 245 میلیون تن در سال 2008 به 368 میلیون تن در سال 2019 رسید. براساس برآوردهای اخیر، روزانه تقریبا 1.6 میلیون تن زباله پلاستیکی در سراسر جهان تولید می شود. در شکل زیر مباحث ارائه شده در این مطالعه به طور خلاصه ارائه شده است.

شکل 1:

از پلاستیک یک بار مصرف برای ساخت ماسک های صورت برای مبارزه با همه‌گیری کووید-19، ظروف ضدعفونی کننده، سرنگ، دستکش لاتکس یا نیتریل، روپوش بیمارستانی و روکش کف استفاده می شود. به عنوان مثال، در زمان شیوع کووید-19 بیش از 3.4 میلیارد ماسک صورت یکبار مصرف و شیلد صورت برای استفاده روزانه در سراسر استفاده شد که همگی بایستی دفع شوند. با این حال، محصولات ساخته شده از پلاستیک تجزیه پذیر هستند و باتوجه به مستقیم بودن نور خورشید یا نور مرئی و اینکه آیا کاملا یا نسبتا مصنوعی و شکننده هستند؛ درصورت قرار گرفتن درمعرض اشعه ماوراء بنفش به قطعات کوچک تجزیه می شوند. پلاستیک در هر زمینه ای از زندگی به کار می رود. اکثر پلیمرها پایه روغنی دارند و با استفاده از فرایندهای پلیمریزاسیون یا تراکم تولید می شوند. تصور می شود که بیشتر آنها تاثیر منفی بر محیط زیست دارند زیرا زمان زیادی طول می کشد تا در محیط تجزیه شوند. در سال 2007، 260 میلیون تن پلاستیک تولید شده از منابع نفتی استفاده شد. این یک مشکل جدی است زیرا عرضه نفت با مشکل مواجه شده و منابع نفتی به سرعت در طی 30 سال آینده تخلیه می شوند. حتی درحالی که برخی از پلاستیک‌ها بازیافت و جمع آوری می شوند، مقدار بسیار کمی از آنها به محصولات جدید تبدیل می‌شوند و بیشتر آنها برای بازیابی انرژی سوزانده می‌شوند. عوامل متعدد دیگری وجود دارد که محققان و صنایع را ترغیب می‌کند تا جایگزینی برای منابع تجدیدناپذیر به دست آورند اما همه جایگزین های بالقوه برای پلاستیک‌های فعلی بایستی چند معیار کلیدی را داشته باشند: مقرون به صرفه، تجدیدپذیر، پایدار و زیست تخریب پذیر. در شکل زیر فرایند تجزیه زیستی بیوپلاستیک نشان داده شده است.

شکل 2:

تقریبا همه چیز از پلاستیک ساخته شده است، ازجمله بسته بندی خانگی، بطری، تلفن همراه، چاپگر و دیگر محصولات. علاوه براین، در صنایع کاربردی همچون خودرو و داروسازی استفاده می شود. آنها پلیمرهای مصنوعی مهمی هستند زیرا ساختار شیمیایی آنها را می توان تغییر داد به طوری که امکان ایجاد مواد با وزن مولکولی بالاتر، واکنش پذیری کمتر و دوام بیشتر را فراهم می کند. پلاستیک ها مواد بسیار مهمی هستند زیرا مقرون به صرفه بوده و برای همه افراد قابل استفاده است اما محیط زیست را به طور جدی تهدید می کند و 25 درصد از حجم کل زباله ها را شامل می شود.

نتیجه گیری

بیوپلاستیک از آنجایی که یک محیط پایدار را ایجاد می کند، جزء کلیدی از نوآوری مورد نیاز در دنیای مدرن باهدف کاهش آلودگی ناشی از زباله های پلاستیکی است. پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر مسائلی مانند بازیافت و تجزیه طولانی ضایعات پلاستیکی را برطرف می کنند. اگرچه هزینه تولید بیوپلاستیک تجاری ممکن است بالا باشد اما درحال حاضر می توان با پیشرفت فناوری همچون استفاده از ضایعات برای تشکیل ذرات با ارزش برای آینده تلاش کرد. برای تولید گسترده و تجاری سازی بیوپلاستیک در سطح جهانی به تحقیقات فشرده تری نیاز است. در این مطالعه به تجزیه و تحلیل بیوپلاستیک، طبقه بندی، مزایا، منابع، تولید و کاربرد آن در زمینه های مختلف پرداخته ایم. استفاده از منابع تجدیدپذیر برای ساخت بیوپلاستیک به جای منابع پتروشیمی برای دنیای امروزی ما بسیار کمک کننده است. از آنجایی که پلاستیک های تولید شده از منابع پتروشیمی ایده آل نیستند؛ موجب آلودگی محیط زیست، انتشار گازهای مضر درحین تولید و بازیافت هستند. از پلاستیک اغلب در بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود. در این مطالعه مزایای پلاستیک های تولید شده از منابع نفتی نادیده گرفته نمی شود اما برای داشتن دنیایی بهتر باید به جای استفاده از پلاستیک های تولید شده از منابع نفتی به سمت بیوپلاستیک حرکت کنیم زیرا تجدیدپذیر، زیست تخریب پذیر و پایدار هستند. بنابراین، قویا به ترویج تحقیقات و توسعه بیوپلاستیک نیاز است.