بیوپلاستیک های ساخته شده از پوست تخم مرغ به یاری محیط زیست می آیند

به تازگی محققان دانشگاه توسکگی آلاباما(Alabama’s Tuskegee University) به یک ترکیب از پوست تخم مرغ دست یافته‌اند که یک پلاستیک جدید با قابلیت تجزیه پذیری بسیار سریعتر نسبت به پلاستیک‌های تولید شده از مواد نفتی، تولید کرده که به یاری محیط زیست خواهد آمد.

این روزها تجزیه شدن محصولات تولید شده از نفت نظیر فراورده های پلاستیکی به دغدغه بسیاری از جوامع تبدیل شده‌است. زمانی که کیسه‌های پلاستیکی جایگزین الیاف پارچه‌ای و کاغذی شدند شاید کمتر کسی فکر می‌کرد در آینده‌ای نزدیک همین جایگزین‌ها، تبدیل به یکی از معضلات اصلی محیط زیست شوند. زندگی مدرن علاوه بر رفاهی که برای انسان به همراه دارد، گاه ضررهای جبران ناپذیری را نصیب او می‌کند. کیسه‌های پلاستیکی و ظروف یک بار مصرف نیز در این مورد مصداق دارند.اما به تازگی محققان دانشگاه توسکگی آلاباما(Alabama’s Tuskegee University) به یک ترکیب از پوست تخم مرغ دست یافته‌اند که یک پلاستیک جدید با قابلیت تجزیه پذیری بسیار سریعتر نسبت به پلاستیک‌های تولید شده از مواد نفتی، تولید می‌کند.

کُنفُوسیوس مشهورترین فیلسوف، نظریه‌پرداز سیاسی و معلم چینی در یکی از سخنان خود می‌گوید ” نی سبزی که برابر بادی خم می‌شود از بلوط ستبری که برابر طوفان در هم می‌شکند قوی تر است”، این همان مفهوم در امر بسته بندی است، در واقع بسته بندی‌هایی که برای مواد غذایی به کار می‌رود نیز می‌بایست در برابر صدمات، فشارها و ضربات وارده در طی حمل و نقل تاب بیاورند و نشکنند تا محصول داخل آن‌ها سالم به دست مصرف کننده برسد و برای محافظت از مواد با ارزش، بسته بندی به گونه ای باشد که در عین محافظت کامل از کالا، خیلی انعطاف پذیر باشد و امکان حمل و نقل راحت کالا را نیز فراهم کنند. اغلب از پلاستیک برای این امر استفاده می شود. اما پلاستیک‌های نفتی قرن ها طول می کشد تا دوباره تجزیه شوند، به همین دلیل باعث ایجاد آلودگی در محیط زیست می شوند اما محققان برای این مشکل راه حلی را یافته اند؛ طبق این یافته‌ها با اضافه کردن پوسته‌ی تخم مرغ شکسته به پلیمرهای زیست تخریب پذیر ماده‌ای زیست تخریب پذیر، مقاوم و البته منعطف ساختند که به ویژه برای کاربردهای بسته بندی خواص مناسب و کارایی به سزایی را از خود نشان می‌دهد. این پلاستیک تولید شده جدید هم تمام مزایای پلاستیک را داشته باشند و هم به سرعت تجزیه شده و کمترین آلودگی زیستی را ایجاد می‌نماید. جالب است بدانید که قبل از این تحقبق محققان کنسرسیوم غذا و نوشیدنی “آی- نت” در دانشگاه ناتینگهام انگلیس نیز مطالعاتی روی متدهای کار روی بازیافت یکی از مهمترین زباله‌های خانگی صنعتی و غذایی یعنی پوست تخم مرغ را داشته‌اند. تمرکز آن تحقیق برروی پروتئین‌های مرتبط با قندها که “گلیکوسامینوگلیکانی ها” نام داشتند، بود. این پروتئین‌ها در پوست تخم مرغ بسیار فراوان هستند و این روزها نیز در بعضی از پلاستیک‌های زیستی به کار می روند، اما به دلیل بالا بودن هزینه‌های استخراج بالا در چند سال پیش استفاده بالایی نداشتند.

بر خلاف زمانی که پوست تخم مرغ به راحتی از وسط ترک می خورد، ولی نمی توان آن را به راحتی در جهت طولی شکست چون مقاومت بسیار بالایی را از خود نشان می‌دهد. این مقاومت بالا در زمان‌های قدیم هم کاربرد داشته است و از تخم مرغ به جای مصالح ساختمانی در طاق قنات‌های باستانی رم استفاده می کرده‌اند. پژوهشگران در دانشگاه توسکگی آلاباما(Alabama’s Tuskegee University) از همین مقاومت پوست تخم مرغ، برای افزایش انعطاف پذیری و مقاومت مکانیکی پلاستیک‌ها زیستی بهره برده‌اند.

دکتر ویجایا ک.رانگاری(Vijaya K. Rangari) درباره طریقه این تولید اینگونه نقل می کند؛ “دانشمندان ما با خرد کردن این پوسته‌های تخم مرغ و مخلوط کردن آن با ترکیب مخصوصی از پلاستیک‌های زیستی، آمیزه‌ی پلاستیکی را توسعه داده اند که نسبت به پلاستیک‌های زیستی موجود در بازار از انعطاف‌پذیری بسیار بالاتری برخوردار است. به اعتقاد این گروه ویژگی‌های مکانیکی این پلاستیک در کنار زیست تخریب پذیری آن موجب می‌شود تا بتوان از این ماده به خوبی در کاربرد بسته بندی بدون نگرانی از آسیب به طبیعت بهره برد، بنابر این می تواند بهترین جایگزین برای پلاستیک های نفتی شود.”

پس از آزمایش پلیمرهای مختلف پلاستیکی برای یافتن بهترین راه حل، این گروه به فرمولی متشکل از پلیمر نفتی پلی بوتیرات آدیپات ترفتالات (PBAT) به میزان ۷۰ درصد و پلیمر زیستی و تجدیدپذیری پلی لاکتیک اسید (PLA) که از نشاسته‌ی ذرت قابل تولید است به میزان ۳۰ درصد دست یافتند که اگرچه جزء اول آن یعینی PBAT برپایه‌ی نفت است، اما این پلاستیک فقط سه ماه برای تجزیه در خاک زمان نیاز دارد.

اگرچه ترکیب این پلیمرها استحکام و زیست تخریب پذیری مطلوبی را می تواند داشته باشد، ولی شکنندگی آن بسیار بالاست و نمی تواند برای کاربردهای روزمره مناسب باشد. برای حل این محدودیت، محققان از نانوذرات به دست آمده از پوسته‌ی تخم مرغ به عنوان ماده‌ای پرمنفذ، سبک وزن برای تقویت پلیمر اصلی بهره بردند که همچون خود اجزای پلیمری به سرعت در خاک تجزیه می شود.

اولین مرحله ساخت این نانوذرات شامل شستشوی پوسته‌های تخم مرغ و ساییدن آن‌ها در پلی پروپیلن است تا پس از قرار گیری تحت امواج فراصوت مکانیکی به نانوذراتی تا سیصدو پنجاه هزار برابر کوچک تر از قطر موی انسان تبدیل شوند.

جزء بسیار کوچکی از این ذرات به ترکیبی شامل ۷۰ درصد پلی بوتیرات آدیپات ترفتالات (PBAT) و ۳۰ درصد پلی لاکتیک اسید (PLA) افزوده شد و طبق گزارش محققان خواص آن تا ۷۰۰ درصد در زمینه‌ی انعطاف پذیری و خمش بهبود یافت. این عمل ترکیب را به ماده‌ای بسیار مناسب برای بسته بندی‌های خرده فروشی یا کیسه‌های حمل مواد یا غذاها (برای مثال جعبه‌های قرارگیری تخم مرغ ها) تبدیل می‌کند.

این تیم علمی نتایج تحقیقات خود را در گردهمایی انجمن شیمی آمریکا(American Chemical Society) ارائه خواهد داد و تحقیقات خود را در دیگر کاربردهای بالقوه نانوذرات به دست آمده از پوسته‌ی تخم مرغ در حوزه‌هایی همچون ترمیم زخم، بازسازی استخوان و دارورسانی ادامه می‌دهد.