اختصاصی بسپار/ پلاستیک‌‌های زیستی و کاربردهایی که هر روز گسترده تر می شوند

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر پلاستیک‌‌های زیستی به کمک تحقیقات اصولی و استفاده از فناوری‌‌های افزودنی جدید نظیر گرافن، راه خود را در کاربرد‌‌های گسترده‌‌تر می‌‌یابند. در این مقاله، یافته‌‌های جدید در این حوزه آورده شده است.

از آن‌‌جایی‌‌که تحقیقات برای کاهش انتشار کربن ادامه دارد، توسعه و گسترش مواد زیستی جدید به‌‌ویژه برای بسته‌‌بندی، به سرعت در حال افزایش است. عامل کلیدی برای مواد جدید این است که آن‌‌ها با بسپارهای متداولی (نظیر پلی‌‌اتیلن) که جایگزین می‌‌شوند، مقایسه شوند.
شرکت انگلیسی Toraphene، جایگزین‌‌های زیست‌‌تخریب‌‌پذیر، پوسیدنی (compostable، تجزیه‌پذیر به‌وسیله ریزجانداران‌ است) و عموما رایج و در دسترس برای بسته‌‌بندی‌‌های پلاستیکی رایج ساخته است.
ماده‌‌ی جدید نیز Toraphene نامیده شد که در آن از بسپار‌‌های زیستی استفاده شده است که به طور طبیعی پوسیده و بدون مداخله بشر، حتی در اقیانوس، زیست‌‌تخریب‌‌پذیر است. این ماده با گرافن–شکلی از کربن- ترکیب شده است تا آن را مستحکم‌‌تر، نازک‌‌تر و با تراوایی (permeable) کمتر از دیگر جایگزین‌‌ها بسازد.
پسماند‌‌های پلاستیک، به عنوان یک بحران بزرگ و مشکل جهانی شناخته شده‌‌اند و در حال حاضر جایگزین‌‌های بسیاری برای پلاستیک‌‌ها وجود دارد، پس چرا ما آن‌‌ها را در هر جایی نمی‌‌بینیم؟ آن به این خاطر است که آن‌‌ها نیاز به یک شرایط بشرساخته برای زیست تخریب‌‌پذیری دارند و بسیاری از آن‌‌ها به شکل ریز‌‌پلاستیک‌‌ها تخریب می‌‌شوند.
در محصول Toraphene، 2/0-1/0 درصد وزنی گرافن به پلاستیک اضافه شده است که حدود 13 درصد به قیمت فیلم، افزوده است.
این افزایش قیمت با کاهش ضخامت ممکن در نتیجه‌‌ی استحکام بیشتر گرافن، سد‌‌گری بهتر و بهبود‌‌ نگهداری مواد غذایی و ایمنی آلودگی، جبران شده است.
Toraphene تجهیزات تولید تولید‌‌کنندگان کیسه‌‌های پلاستیکی را، مستقیما به عنوان زنجیره‌‌های تامین‌‌کننده موجود در اختیار گرفته است. این شرکت آماده‌‌ی صحبت با نمانام‌‌های (برندهای)‌‌ مصرفی، خرده‌‌فروشان و تامین‌‌کنندگان بسته‌‌بندی مواد غذایی است.

جلوگیری از پسماند
پروژه‌‌ی pan-European Refucoat که در سال 2020 به پایان رسید، گستره‌‌ای از محصولات بسته‌‌بندی پایه زیستی برای کمک به کاهش پسماند مواد غذایی توسعه داد.
این پروژه که توسط شرکت Aimplas اسپانیا انجام شد، از موادی شامل پلی‌‌هیدروکسی آلکانوات (PHA) و پلی‌‌گلیکولیک اسید (PGA) برای تولید سه نوع بسته‌‌بندی فعال پایه زیستی برای گوشت مرغ تازه، غلات و تنقلات استفاده کرد.
این پروژه با پوشش‌‌هایی با سازو‌‌کار باکتری‌‌خواری (bacteriophage) فرمول‌‌بندی شده است که تکثیر (proliferation) باکتری سالمونلا (Salmonella) در نمونه‌‌های بسته‌‌بندی سینه‌‌ی مرغ در یک جو اصلاح شده را کاهش می‌‌دهد. بسته‌‌بندی سد‌‌گر معمولا دارای ساختار چند‌‌لایه است که بازیافت‌‌ آن‌‌ را سخت می‌‌کند، اما سامانه‌‌های فرموله شده در پروژه‌‌ی Refucoat می‌‌توانند بازیافت یا پوسیده شوند.
به گفته‌‌ی Aimplas بسته‌‌بندی باید قابل بازیافت باشد و خواص سدگری داشته باشد. بسته‌‌بندی‌‌های فعلی دارای ساختار چندلایه پیچیده‌‌ای است و از منابع تجدید‌‌ناپذیر ساخته شده است. این بسته‌‌بندی‌‌ها عملکرد محافظتی را فراهم می‌‌کنند، اما بازیافت آن‌‌ها سخت و گران است.
هم‌‌چنین شرکت Aimplas در پروژه‌‌ی Biontop که برای تولید بسته‌‌بندی‌‌هایی که می‌‌تواند به صورت مکانیکی بازیافت ، پوسیده و یا به صورت بی‌‌هوازی تجزیه شوند، هدف‌‌گذاری شده، کمک کرده است.
در سال اول از دوره‌‌ی چهارساله‌‌ی توسعه این پروژه، همکاران پروژه شروع به کار تجربی روی هم‌‌بسپار‌‌ها و آمیزه‌‌هایی با زیست‌‌تخریب‌‌پذیری تنظیم شده و راه‌‌های پوشش‌‌دهی چندعاملی کردند.
یک وظیفه‌‌ی انجام شده در سال اول این پروژه، تعریف خصوصیات محصولات بر پایه PLA با خواص و عمر مفید تنظیم شده و از پیش تعیین شده بود. دو اطلاعات فنی قابل ارایه و یک مقاله‌‌ی علمی نتایج اولیه این پروژه منتشر شد.

بسته‌‌بندی سلولزی
مرکز تحقیقات فنلاندی VTT، آزمون‌‌های خود را روی فیلم پلاستیکی Thermocel -برپایه‌‌ی سلولز و اسیدهای چرب- برای استفاده به عنوان بسته‌‌بندی مواد غذایی، شروع کرده است.
مواد، از اجزای تجدید‌‌پذیر ساخته شدند و به روش مشابه پلاستیک‌‌های رایج استفاده خواهند شد. به گفته‌‌ی VTT بسیاری از خواص این فیلم، الزامات صنعت مواد غذایی را دارا می‌‌باشد. شرکت VTT با شرکت‌‌های Arla Foods ، Paulig و Wipak در این پروژه همکاری کرده است.
در حال حاضر روش‌‌های تولید کارا برای تولید سلولز گسترش یافته است، ولی به هر حال این ماده رفتار گرمانرم مهم مورد نیاز برای بسته‌‌بندی‌‌های پلاستیکی را ندارد. اگرچه این همان چیزی است که روش‌‌های VTT بر آن غلبه کرده است. بسپار‌‌های سلولزی به زنجیره‌‌های کوتاه‌‌تر قبل از افزودن اسید‌‌های چرب جدا می‌‌شوند. این واکنش‌‌پذیری سلولز را بهبود می‌‌بخشد و باعث می‌‌شود مواد گرمانرم‌‌تر شوند. در همین زمان، حفاظت بهتری در مقابل آب می‌‌دهند و با سهولت بیشتری به صورتی گرمایی، آب‌‌بندی می‌‌شود.
تمرکز اخیر کار توسعه محصول در زمینه‌‌ی تولید فیلم، در فناوری رانشگری (اکستروژن) است. این فیلم هم‌‌چنین می‌‌تواند با استفاده از تجهیزات استاندارد تولیدکنندگان به صورت گرمایی آب‌‌بندی شود.
شرکت VTT، در حالی که کیفیت فیلم را بهبود می‌‌بخشد، از مقیاس آزمایشگاهی به سوی ماشین‌‌آلات بزرگ‌‌تر حرکت کرده است. هدف این مجموعه این است که این فیلم بتواند در مقیاس صنعتی با استفاده از همان تجهیزاتی که برای تولید فیلم‌‌های پلاستیک مرسوم استفاده می‌‌شده است، تولید شود، ضمن ‌‌این‌‌که ویژگی‌‌های مورد نیاز صنعت مواد غذایی را تامین کند. در شکل 1، نمونه‌‌ای از فیلم‌‌های‌‌ پایه سلولزی که توسط ماشین‌‌آلات تولید پلاستیک‌‌های رایج تولید شده است، نشان داده شده است.

برگردان : مهسا امیر‌‌شاهرخی
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 227 ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور ماه ۱۴۰۰ منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.