فهرست مطالب
دانشمندان پلاستیک تجزیه شونده‌ای طراحی کرده‌اند که در شرایط روزمره و بدون مواد شیمیایی قوی یا حرارت، به طور طبیعی تجزیه می‌شود و سرعت و زمان تجزیه آن قابل کنترل است.
به گزارش سرویس علمی تکناک، یک پیاده‌روی روزمره در پارک ایالتی بیر مانتین برای یووی گو، شیمی‌دان دانشگاه راتگرز به نقطه عطفی در مسیر علمی او تبدیل شد. او زمانی که بطری‌های پلاستیکی پراکنده را در طول مسیر و شناور در دریاچه دید، متوقف شد. این صحنه در محیطی که به ظاهر دست‌نخورده بود، زشت و غیرطبیعی به‌نظر می‌رسید و جرقه پرسشی شد که بعدها باعث یک کشف تحقیقاتی مهم شد.
طبیعت پلیمرهایی مانند DNA و RNA تولید می‌کند که به مرور تجزیه می‌شوند، اما پلاستیک‌ها چنین قابلیتی ندارند. گو بیان کرد: «زیست‌شناسی از پلیمرها در همه‌جا استفاده می‌کند، مانند پروتئین‌ها، DNA، RNA و سلولز، اما طبیعت هرگز با مشکلات انباشت طولانی‌مدت مشابه پلاستیک‌های مصنوعی مواجه نمی‌شود.» در آن لحظه در دل جنگل، به یک نتیجه‌گیری دیگر رسید: «تفاوت باید در شیمی نهفته باشد.»
01
از 02کپی‌برداری از طبیعت
گو دریافته بود که پلیمرهای طبیعی دارای گروه‌های کمکی کوچکی هستند، که در جایگاه‌های استراتژیک قرار دارند و امکان شکستن پیوندها را در مواقع مورد نیاز فراهم می‌کنند؛ موضوعی که در پلاستیک‌های مصنوعی غایب است. او گفت: «به این فکر افتادم که اگر این ترفند ساختاری را تقلید کنیم، آیا می‌توانیم پلاستیک‌های ساخته دست انسان را به گونه‌ای طراحی کنیم که رفتار مشابهی داشته باشند؟» تیم او این ایده را آزمایش کرد و موفق شد.
پژوهشگران پلاستیک‌هایی تولید کردند که در زمان استفاده مقاوم باقی می‌مانند، اما با قرار گرفتن در معرض محرک‌های خاص روزمره به‌طور طبیعی تجزیه می‌شوند. گو تاکید کرد: «ما قصد داشتیم یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پلاستیک‌های مدرن را برطرف کنیم.» هدف تیم او توسعه یک استراتژی شیمیایی نوین بود، که امکان تجزیه طبیعی پلاستیک‌ها را بدون نیاز به فرایندهای ویژه یا مداخلات شیمیایی پیچیده در شرایط معمول روزمره فراهم کند.
حتما بخوانید: پلاستیک گرافنی قطعات خودرو را ۲۰ درصد قوی‌تر و ۱۸ درصد سبک‌تر می کند
بیشتر بخوانید: استفاده از زباله پلاستیکی برای افزایش توان باتری‌ها
02
از 02روش کار پلاستیک تجزیه شونده چگونه است؟
این روش نه تنها پلاستیک‌ها را تجزیه‌پذیر می‌کند، بلکه به دانشمندان امکان کنترل سرعت تجزیه را نیز می‌دهد. پژوهشگران با چینش هوشمندانه اجزای شیمیایی در موقعیت‌هایی استراتژیک، امکان فعال شدن آنها را در زمان مناسب فراهم کردند. این فرایند شبیه تا کردن کاغذ روی خط تا است: ورق تا رسیدن فشار به خط تا سالم باقی می‌ماند و سپس به‌راحتی پاره می‌شود. گو توضیح داد: «مهم‌ترین نکته این است که چیدمان دقیق فضایی این گروه‌های همسایه، سرعت تجزیه پلیمر را به طور قابل توجهی تغییر می‌دهد.» با تنظیمات مختلف، همان پلاستیک می‌تواند ظرف چند روز، ماه یا حتی سال‌ها تجزیه شود. محصولات می‌توانند متناسب با کاربرد طراحی شوند؛ برای مثال یک ظرف غذا می‌تواند پس از مدت کوتاهی ناپدید شود و قطعات خودرو ممکن است سال‌ها باقی بمانند. همچنین این تجزیه می‌تواند با نور فرابنفش یا یون‌های فلزی فعال یا غیرفعال شود.
آزمایش‌های اولیه آزمایشگاهی نشان می‌دهد که مایع حاصل از تجزیه این پلاستیک تجزیه شونده غیرسمی است، هرچند بررسی‌های تکمیلی در دست انجام است. همچنین تیم تحقیقاتی به کاربردهای نوین این فناوری نگاه می‌کند، از جمله کپسول‌های دارویی با آزادسازی زمان‌بندی‌شده و پوشش‌های موقتی که خودبه‌خود ناپدید می‌شوند. گو اعلام کرد: «این پژوهش نه تنها راه را برای پلاستیک‌های پایدار و سازگار با محیط زیست باز می‌کند، بلکه ابزار طراحی مواد هوشمند و پاسخگو مبتنی بر پلیمر را در حوزه‌های متعدد گسترش می‌دهد.» پژوهشگران در حال حاضر ایمنی، سازگاری با فرایندهای تولید و روش‌های کاربرد گسترده این شیمی را بررسی می‌کنند. گو با یادآوری لحظه جرقه اولیه گفت: «فکر اولیه ساده بود؛ تقلید از ساختار طبیعت برای رسیدن به همان هدف، اما دیدن تحقق آن شگفت‌انگیز بود.»
این مطالعه در نشریه Nature Chemistry منتشر شده است.
