پلاستیک های های زیستتخریبپذیر نسل جدیدی از مواد پلیمری هستند که توانایی تجزیه شدن توسط فرآیندهای طبیعی را دارند. طبق تعریف دیکشنری کمبریج، واژه «زیستتخریبپذیر» به محصولاتی اشاره دارد که بدون ایجاد آسیب زیستمحیطی و از طریق فرایندهای طبیعی، به عناصر سادهتر تجزیه میشوند. این تجزیه معمولاً توسط میکروارگانیسمهایی مانند باکتریها و قارچها، در حضور اکسیژن (تخریب هوازی) یا بدون آن (تخریب بیهوازی) انجام میگیرد.
پلاستیک زیست تخریب پذیر چیست؟
پلاستیک زیستتخریبپذیر نوعی پلیمر است که طراحی آن به گونهای انجام شده که در شرایط محیطی مناسب، توسط میکروارگانیسمها شکسته شود. این مواد اغلب از منابع تجدیدپذیر طبیعی مانند نشاسته، نیشکر، بامبو یا سایر مواد زیستپایه تولید میشوند. بسیاری از این پلاستیکها در اثر قرارگیری در معرض نور خورشید (تخریب نوری)، اشعه UV، رطوبت یا عوامل طبیعی دیگر مانند آنزیمها، آفات یا حتی سایش باد نیز قابلیت تجزیه دارند.
این گروه از مواد معمولاً با عنوان بیوپلاستیک شناخته میشوند و در صنایع مختلف از جمله بستهبندی، کشاورزی، پزشکی و ظروف یکبار مصرف کاربرد دارند. هدف اصلی از استفاده آنها کاهش آلودگی محیطزیست و جایگزینی پلاستیکهای نفتی است که تخریبناپذیری طولانیمدت دارند.
استانداردهای تعیین زیستتخریبپذیری
برای تشخیص اینکه یک محصول واقعاً زیستتخریبپذیر است یا خیر، استانداردهای مشخصی تدوین شدهاند. در اغلب کشورها، معیار اصلی تجزیه 60 تا 90 درصدی ماده در مدت دو تا شش ماه است. این زمان بسته به نوع استاندارد و شرایط محیطی متفاوت است.
مهمترین استاندارد جهانی در این حوزه، استاندارد اروپایی EN 13432 است که مخصوص بستهبندیهای قابل کمپوست طراحی شده. بر اساس این استاندارد:
- باید حداقل 90٪ ماده در محیط کمپوست صنعتی، در 12 هفته تجزیه شود.
- ذرات باقیمانده بزرگتر از 2 میلیمتر نباید بیش از 10٪ کل ماده را تشکیل دهند.
- محصول نباید باعث ایجاد فلزات سنگین یا مواد سمی در خاک شود.
این استاندارد یکی از معتبرترین معیارها برای ارزیابی سلامت زیستمحیطی محصولات محسوب میشود.
روشهای تخریب پلیمرهای زیستتخریبپذیر
پلیمرهای زیستتخریبپذیر به شیوههای مختلف و تحت تأثیر شرایط محیطی تجزیه میشوند. مهمترین روشهای تخریب عبارتاند از:
1. تخریب میکروبی (Microbial Destruction)
مواد پلیمری که از منابع طبیعی مانند نشاسته، الیاف گیاهی یا پروتئینها ساخته شدهاند، بیشترین قابلیت تخریب بیولوژیکی را دارند. سرعت تجزیه به عوامل مختلفی مانند : نوع پلیمر، رطوبت، دما، میزان اکسیژن و نوع میکروارگانیسمها بستگی دارد.
2. تخریب نوری (Photodegradation)
در این روش پلاستیکها با تابش نور خورشید یا اشعه فرابنفش، به قطعات کوچکتر تبدیل میشوند و زمینه برای تخریب میکروبی فراهم میشود. این روش معمولاً اولین مرحله تجزیه در محیطهای باز مانند طبیعت است.
3. تخریب شیمیایی (Chemical Degradation)
برخی پلیمرها در حضور آب، pHهای مختلف یا مواد شیمیایی دچار هیدرولیز شده و ساختار مولکولی آنها میشکند. این فرآیند در کنار تخریب بیولوژیکی، سرعت تجزیه مواد را افزایش میدهد.
مزایا و اهمیت استفاده از پلاستیکهای زیستتخریبپذیر
- کاهش آلودگی پلاستیک و میکروپلاستیک
- کاهش وابستگی به منابع نفتی
- سازگاری بیشتر با محیطزیست
- استفاده از منابع تجدیدپذیر
- کاهش انتشار گازهای گلخانهای نسبت به تولید پلاستیکهای پایه نفت
به همین دلیل، توسعه و استفاده از این مواد به یکی از راهکارهای مهم برای حل بحران جهانی آلودگی پلاستیک تبدیل شده است.
کاربردهای پلاستیک زیستتخریبپذیر:
پلاستیکهای زیستتخریبپذیر (یا بیوپلاستیکها) به دلیل قابلیت تجزیه در محیط زیست و استفاده از منابع تجدیدپذیر، در صنایع مختلفی جایگزین پلاستیکهای سنتی مبتنی بر نفت شدهاند. مهمترین کاربردهای آنها عبارتند از:
1- صنعت بسته بندی:
- بستهبندی مواد غذایی: کیسهها، ظروف، فیلمهای بستهبندی برای میوه، سبزیجات، نان و سایر محصولات غذایی. این کاربرد به ویژه برای کاهش زبالههای پلاستیکی یکبار مصرف اهمیت دارد.
- بستهبندی لوازم آرایشی و بهداشتی: بطریها، دربها و بستهبندیهای ثانویه محصولات.
- کیسههای خرید: جایگزینی برای کیسههای پلاستیکی سنتی در فروشگاهها.
2- کشاورزی و باغبانی:
- مالچهای زیستتخریبپذیر (Mulch Films): ورقههایی که روی خاک کشیده میشوند تا رطوبت را حفظ کرده، از رشد علفهای هرز جلوگیری کنند و پس از پایان فصل زراعی، بدون نیاز به جمعآوری، در خاک تجزیه شوند. این امر نیاز به جمعآوری و دفع پلاستیکهای کشاورزی را از بین میبرد.
- گلدانها و ظروف نشاء: گلدانهایی که میتوانند همراه با گیاه کاشته شوند و در خاک تجزیه گردند.
- طنابها و توریها: برای کاربردهای کشاورزی که نیاز به تجزیه در محیط دارند.
3- صنعت پزشکی :
- لوازم جراحی یکبار مصرف: دستکش، ماسک، روپوشهای جراحی، سرنگها و سایر اقلامی که پس از استفاده باید دفع شوند.
- بخیه و ایمپلنتهای زیستتخریبپذیر: نخهای بخیهای که به مرور در بدن جذب میشوند و همچنین ایمپلنتهایی مانند صفحات و پیچهای ارتوپدی که پس از ترمیم استخوان، در بدن تجزیه شده و نیاز به جراحی مجدد برای خارج کردن آنها را برطرف میکنند.
- دارورسانی: سیستمهای کنترلشده آزادسازی دارو که با استفاده از بیوپلاستیکها طراحی میشوند.
4- ظروف یکبارمصرف :
- ظروف غذاخوری: بشقاب، کاسه، قاشق، چنگال و چاقوهای یکبار مصرف برای پیکنیک، مهمانیها و رویدادها.
- نی نوشیدنی (Straws): جایگزینی زیستمحیطی برای نیهای پلاستیکی.
- فنجانهای قهوه و چای: ظروف یکبار مصرف برای نوشیدنیهای گرم.
5- محصولات مصرفی و سرگرمی :
- اسباببازیها: برخی اسباببازیها که از مواد زیستپایه و زیستتخریبپذیر ساخته میشوند.
- کیسههای زباله: کیسههایی که در محیط تجزیه میشوند و بار زیستمحیطی کمتری دارند.
- محصولات چاپی سهبعدی (3D Printing): فیلامنتهای ساخته شده از مواد زیستتخریبپذیر مانند PLA (پلیلاکتیک اسید) برای ساخت مدلها و نمونههای اولیه.
6- صنعت نساجی :
الیاف زیستتخریبپذیر: برخی الیاف مصنوعی که از منابع تجدیدپذیر تولید شده و قابلیت تجزیه دارند، در تولید پارچه و پوشاک مورد استفاده قرار میگیرند.