العلماء يحولون الحليب إلى بلاستيك قابل للتحلل ويختفي في التربة

يتجه العلماء إلى بروتينات الحليب والنشا والطين النانوي لإنتاج مواد بلاستيكية قابلة للتحلل وتتحلل بسرعة في التربة.

مع تزايد المخاوف بشأن الأضرار التي تلحق بالبيئة والمخاطر المحتملة على صحة الإنسان، تتسارع الجهود المبذولة لتطوير المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي، بما في ذلك العديد من المشاريع البحثية النشطة في جامعة فلندرز في جنوب أستراليا.

وفي دراسة حديثة نشرت في البوليمراتيصف الباحثون إنشاء طبقة رقيقة قابلة للتحلل الحيوي مصنوعة من خلال مزج كازينات الكالسيوم، وهي مادة متاحة على نطاق واسع مشتقة من الكازين، وهو البروتين الرئيسي الموجود في الحليب، مع النشا المعدل وطين البنتونيت النانوي. تمت إضافة الجلسرين وكحول البولي فينيل إلى الخليط لتعزيز قوة المادة ومرونتها.

أظهرت اختبارات قابلية التحلل الحيوي للمادة عملية تحلل ثابتة، مع توقع حدوث تفكك كامل في غضون 13 أسبوعًا تقريبًا عند وضعها في ظروف التربة العادية.

يقدم البحث رؤى مبكرة حول كيفية استخدام مجموعات البوليمر الحيوي ومعلقات الطين النانوي لإنتاج أفلام عملية قابلة للتحلل الحيوي، مما يشير إلى إمكانية استخدامها في عبوات أغذية أكثر استدامة.

ولوحظ أيضًا انخفاض السمية، حيث أكدت الاختبارات الميكروبية أن مستويات المستعمرات البكتيرية ظلت ضمن الحدود المقبولة للأغشية القابلة للتحلل والتي لم يتم تصميمها لتكون مضادة للميكروبات.

اعتبارات السلامة والبيئة

يقول البروفيسور يونج تانج، الباحث في المواد النانوية في حرم تونسلي بكلية فلندرز للعلوم والهندسة: “نود أن نوصي بإجراء المزيد من التقييمات المضادة للبكتيريا في مزيد من الاختبارات والتطوير”.

يقول البروفيسور تانغ، من معهد فلندرز لعلوم وتكنولوجيا النانو، إن إيجاد حلول مستدامة لتغليف المواد الغذائية وغيرها من الاستخدامات البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد يعد خطوة مهمة نحو الحد من ارتفاع مستويات التلوث.

يمكن أن يحتوي البلاستيك على آلاف المواد الكيميائية، مثل الأصباغ ومثبطات اللهب، وبعضها سام ومسبب للسرطان. وتوقعت منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية أنه في غياب اتخاذ إجراءات عالمية للحد من التلوث البلاستيكي، فمن المرجح أن ينمو إنتاج البلاستيك بنسبة 70% بين عامي 2020 و2040، وأن يتجاوز في نهاية المطاف 700 مليون طن متري سنويا.

تم إجراء البحث الجديد بالتعاون مع باحثي الهندسة الكيميائية الكولومبيين، نيكولاي إستيفن جوميز ميسا، والبروفيسور أليس يوفانا باتاكيفا ماتيوس، من قسم الهندسة بجامعة بوغوتا، خورخي تاديو لوزانو، حيث كانوا يقومون بتجربة بوليمرات جديدة في مجموعة أبحاث الهندسة الحيوية النانوية في بوغوتا.

التعاون الدولي والابتكار المادي

يقول جوميز: “كنا نجرب الكازينات لصنع ألياف نانوية تعتمد على الحليب، ووجدنا أنه يمكن استخدامها لصب البوليمرات المشابهة لمواد التعبئة والتغليف الشائعة”.

“ومن هنا، بدأنا في استكشاف طرق لتحسين خصائصها من خلال إدخال مكونات طبيعية وفيرة مثل النشا، وكذلك بوليمر قابل للتحلل الحيوي مع ميزات ميكانيكية رائعة. وقد فتح هذا أيضًا الفرصة لدمج الطين النانوي، مثل البنتونيت، والذي يمكن أن يعزز قوة الفيلم وأداء الحاجز.

“تم تصميم التركيبة بأكملها لاستخدام مكونات غير مكلفة قابلة للتحلل وصديقة للبيئة لإنشاء بديل مستدام بخصائص محسنة.”

ويضيف البروفيسور باتاكيفا ماتيوس: “يمكن للجميع أن يلعبوا دورًا في الحد من استخدامهم للبلاستيك، وإيجاد بدائل البوليمر القابلة للتحلل الحيوي هو جزء مهم من العلم الذي يساعد على إيجاد حلول للصناعة والمستهلكين والبيئة.

“معظم البلاستيك الذي نستخدمه مرة واحدة يأتي من تغليف المواد الغذائية، لذلك يجب استكشاف هذه الأنواع من الخيارات بشكل أكبر والانضمام إلى ثورة الاقتصاد الدائري للحفاظ على الموارد.”

على الرغم من أنه يمكن إعادة استخدام بعض المواد البلاستيكية، إلا أن القليل جدًا منها يمكن إعادة استخدامه في الواقع. حوالي 60% من جميع المواد البلاستيكية تستخدم مرة واحدة، ويقدر أن 10% فقط يمكن إعادة تدويرها، وذلك وفقًا لتحليل أجري في عام 2018. طبيعة. ومن المتوقع أن يستمر إنتاج البلاستيك، الذي يستخدم الآن في آلاف المنتجات، في الارتفاع من 2 مليون طن في عام 1950 إلى 475 مليون طن بحلول عام 2022 – أي ما يعادل وزن 250 مليون سيارة.

المرجع: “استكشاف الأغشية البوليمرية النانوية المركبة القابلة للتحلل من أجل تطبيق مستدام لتغليف المواد الغذائية” بقلم نيكولاي إستيفن جوميز ميسا، وأليس يوفانا باتاكيفا-ماتيوس، ويونغ تانغ، 12 أغسطس 2025، البوليمرات.
دوى: 10.3390/بوليم17162207

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.