هل يمكن أن تصبح النفايات الزراعية بلاستيكًا مستدامًا؟

في عالم ينفد فيه الوقت لإنقاذ الكوكب، تتمثل إحدى أكبر المشاكل في الاعتماد الواسع النطاق على البلاستيك، الذي يقلل من قدرة النظام البيئي على التكيف مع تغير المناخ. الآن، في دراسة جديدة، اكتشف العلماء طريقة لتحويل النفايات الزراعية إلى بلاستيك مستدام وعالي الأداء.

طورت دراسة أجراها باحثون في المدرسة الفيدرالية للفنون التطبيقية في لوزان طريقة جديدة لصنع مادة البولي أميد – وهو نوع من البلاستيك يتمتع بنفس القوة والمتانة مثل النايلون – باستخدام نواة السكر المشتقة من النفايات الزراعية. وكشف بيان صحفي صادر عن الجامعة أن هذه الطريقة ستؤدي إلى تحويل فعال بأقل تأثير على البيئة.

بشكل عام، تتطلب المواد البلاستيكية ذات الأساس الأحفوري مجموعات عطرية لإضفاء الصلابة، مما يؤدي إلى خصائص مثل المتانة والقوة ومقاومة درجات الحرارة العالية. وتظهر الدراسة الجديدة أنه يمكن تحقيق خصائص الأداء هذه باستخدام إطار السكر، وهو موجود في كل مكان بطبيعته وغير سام تمامًا بشكل عام.

طور الباحثون عملية خالية من المواد الحفازة لتحويل ثنائي ميثيل جليوكسيلات زيلوز، وهو كربوهيدرات مستقرة يتم إنتاجها مباشرة من الكتلة الحيوية مثل الخشب أو قشور الذرة، إلى بولي أميدات عالية الجودة. يتم تحقيق ذلك بكفاءة ذرية تصل إلى 97%، مما يعني أن جميع المواد الأولية تقريبًا يتم استخدامها في المنتج النهائي. وهذا يقلل بشكل كبير من النفايات.

وتظهر الدراسة أن المواد البلاستيكية المستدامة الجديدة ليست فقط بديلاً قابلاً للتطبيق للبلاستيك، ولكنها يمكن أن تتحمل دورات متعددة من إعادة التدوير الميكانيكية، وتحافظ على سلامتها وأدائها، كما يوضح التقرير. ونشرت النتائج في المجلة الاستدامة الطبيعية.

تتمتع مادة البولي أميد الحيوية هذه بمجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من قطع غيار السيارات وحتى المنتجات الاستهلاكية، وكلها يمكن أن تقلل بشكل كبير من البصمة الكربونية. وأظهر تحليل فريق البحث أن هذه المواد يمكن تسعيرها بشكل تنافسي مقارنة بالبولي أميدات التقليدية مثل النايلون وتقليل احتمالية الاحتباس الحراري بنسبة تصل إلى 75%.

ومع ذلك، في حين أن المواد البلاستيكية الحيوية مصممة للمساعدة في تقليل التلوث البلاستيكي، إلا أن هناك مشكلة كبيرة تتعلق بالتخلص منها. نظرًا لأن البلاستيك الحيوي يشبه إلى حد كبير المواد البلاستيكية المشتقة من النفط، فغالبًا ما ينتهي بها الأمر في مجرى إعادة التدوير، وليس في السماد.

ولمعالجة هذه المشكلة، تعاون باحثون من مختبر لورانس بيركلي الوطني (مختبر بيركلي) ومعهد الطاقة الحيوية المشترك (JBEI) في العام الماضي مع X، وهي حاضنة Moonshot التي تقودها شركة Alphabet، الشركة الأم لشركة Google. قال الباحثون في بيان صحفي إن الباحثين طوروا عملية بسيطة لتكسير المركبات البلاستيكية ذات الأساس النفطي والحيوي باستخدام محاليل ملح مشتقة طبيعيًا مع كائنات دقيقة خاصة.

في هذه العملية، تقوم الأملاح بتفكيك المواد من البوليمرات إلى جزيئات فردية، والتي يتم بعد ذلك تخميرها بواسطة الميكروبات إلى نوع جديد من البوليمر القابل للتحلل. يمكن لهذه العملية أن تجعل البلاستيك الحيوي أكثر استدامة وتزيد من إمكاناته كبديل للمواد البلاستيكية التقليدية القائمة على النفط.