پلاستیک هایی با خاصیت خودتخریبی

بیشتر پلاستیک های کمپوست پذیر، که عمدتا از پلی استر شناخته شده اسیدپلی لاکتیک یا PLA ساخته می شوند، در نهایت به محل دفن زباله منتقل شده و تا ابد در طبیعت باقی می مانند.دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، اکنون با ابداع راه حلی که طی آن این پلاستیک های کمپوست پذیر با سهولت بیشتر و فقط با آب و حرارت طی چند هفته تجزیه شوند، این مشکل صنعت پلاستیک و محیط زیست را حل کرده اند.

تینگ ژو، استاد علوم و مهندسی مواد دانشگاه برکلی، گفت: "مردم اکنون آماده اند تا پلیمرهای زیست تخریب پذیر را جایگزین پلاستیک های یکبارمصرف کنند، اما اگر معلوم شود که معایب آن بیشتر از مزایای آن می باشد، ممکن است این روند دوباره برگردد. ما در مسیر درستی قرار داریم و می توانیم این مشکل را یک بار برای همیشه حل کنیم. "

فرآیند جدید شامل جاسازی آنزیم های خوردنده پلی استر در پلاستیک هنگام ساخت آن است. این آنزیم ها توسط یک بسته بندی ساده پلیمری محافظت می شوند که از گره خوردن و بلااستفاده شدن آنزیم جلوگیری می کند. هنگام قرارگیری در معرض گرما و آب، آنزیم از لفافه پلیمری خود جدا شده و شروع به خوردن پلیمر پلاستیک و تبدیل آن به بلوک های سازنده خود می کند. در این فرآیند، PLA به لاکتیک اسید تبدیل می شود که می تواند میکروب های خاک درون کمپوست را تغذیه کند. بسته بندی پلیمری نیز تخریب می شود.

این فرآیند میکروپلاستیک ها را که محصول جانبی بسیاری از فرایندهای تخریب شیمیایی است و به خودی خود یک آلاینده محسوب می شوند، از بین می برد. تا 98 درصد از پلاستیک ساخته شده با استفاده از این روش به مولکول های کوچک تجزیه شود.

پلاستیک ها به گونه ای طراحی شده اند که در هنگام استفاده عادی خراب نشوند، اما همین خصوصیت باعث می شود که پس از دور ریختن نیز خراب نمی شوند. بادوام ترین پلاستیک ها دارای ساختار مولکولی تقریباً بلوری هستند و الیاف پلیمری آنقدر محکم در یک ردیف قرار دارند که آب نمی تواند به آنها نفوذ کند، چه رسد به میکروب هایی که ممکن است پلیمرها را بجوند. در این فرآیند آنزیم های خوردنده پلیمر در مقیاس نانو مستقیماً در پلاستیک به صورت تفکیک شده جاسازی می شود تا زمانی که در شرایط مناسب رها شود.

نوآوری اصلی این طرح، ارائه راهی برای محافظت از تجزیه آنزیم بود. آن ها مولکول هایی را طراحی کردند که هتروپلیمرهای تصادفی یا RHP نام دارند و دور آنزیم را می گیرند و بدون محدود کردن انعطاف پذیری طبیعی، آن را به آرامی نگه می دارند. آنها در زیر اشعه ماوراءبنفش تخریب می شوند و غلظت آن کمتر از 1 درصد از وزن پلاستیک است.

برای شروع تخریب، فقط افزودن آب و کمی گرما لازم است. در دمای اتاق، حدود 80 درصد فیبرهای اصلاح شده PLA به طور کامل طی یک هفته تخریب می شوند. تخریب در دماهای بالاتر سریعتر انجام می شود.

پلی استرهای اصلاح شده در دمای پایین یا در معرض رطوبت تخریب نمی شوند. به عنوان مثال یک پیراهن پلی استر ساخته شده با این فرآیند در برابر عرق و شستشو در دمای متوسط مقاومت می کند. حتی خیساندن در آب به مدت سه ماه در دمای اتاق باعث تجزیه پلاستیک نمی شود. اما خیساندن در آب ولرم منجر به تخریب می شود. بنابراین مردم می توانند این پلاستیک را درون خانه خود کمپوست کنند.