پژوهشگران چینی و هلندی موفق شدند با الهام از ساختار ابریشم عنکبوت، نوعی پلاستیک گیاهی زیست‌تخریب‌پذیر از ذرت تولید کنند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، این نمونه در آینده می‌تواند جایگزین بخشی از پلاستیک‌های نفتی باشد. این ماده جدید از پروتئین ذرت ساخته شده است و در خاک طی چند هفته تجزیه می‌شود.
نتایج این پژوهش در نشریه علمی Nature Communications منتشر شده است. محققان در این مطالعه توضیح دادند که بیشتر زیست‌پلاستیک‌های گیاهی موجود استحکام کافی ندارند و در برابر نفوذ آب و اکسیژن عملکرد ضعیفی از خود نشان می‌دهند. همین مسئله استفاده گسترده از آنها را در صنایع مختلف محدود کرده است.
امروزه بیشتر پلاستیک‌های جهان از نفت و گاز تولید می‌شوند. این مواد علاوه بر تولید گازهای گلخانه‌ای، حجم بزرگی از زباله‌های ماندگار را وارد طبیعت می‌کنند. پلاستیک‌ها به سختی در محیط زیست تجزیه می‌شوند و به مرور به ذرات بسیار ریز موسوم به ریزپلاستیک تبدیل می‌گردند. این ذرات اکنون در آب، خاک، مواد غذایی و حتی بدن انسان نیز مشاهده شده‌اند.
به همین دلیل پژوهشگران سال‌ها است روی توسعه پلاستیک گیاهی زیست‌تخریب‌پذیر کار می‌کنند. با وجود این، بسیاری از این مواد شکننده هستند و دوام کافی برای استفاده صنعتی ندارند. تیم تحقیقاتی برای حل این مشکل به سراغ پروتئینی به نام «زئین» رفت، که به صورت طبیعی در ذرت وجود دارد و محصول جانبی صنایع فراوری ذرت و تولید اتانول به حساب می‌آید.
پژوهشگران برای افزایش مقاومت این ماده از شیوه تولید تار عنکبوت الهام گرفتند. ابریشم عنکبوت یکی از مقاوم‌ترین مواد طبیعی جهان محسوب می‌شود و در عین سبکی، انعطاف‌پذیری و مقاومت کششی بالایی دارد. عنکبوت‌ها هنگام تولید تار، ساختار پروتئین‌ها را به شکل بسیار منظمی بازآرایی می‌کنند. این فرایند باعث ایجاد پیوندهای مولکولی قوی و ساختار داخلی مقاوم می‌شود.
دانشمندان نیز تلاش کردند همین الگو را برای پروتئین ذرت بازسازی کنند. آنها به جای استفاده از روش‌های رایج ذوب یا فراوری شیمیایی، مولکول‌های پروتئین زئین را با روش الهام‌گرفته از ابریشم بازتنظیم کردند. این فرایند باعث شد که پروتئین‌ها منظم‌تر کنار یکدیگر قرار بگیرند و پیوندهای قوی‌تری میان آنها شکل بگیرد.
تیم تحقیقاتی با استفاده از این پلیمر جدید موفق شد الیاف، ورقه‌های نازک و فیلم‌های زیستی تولید کند. پژوهشگران نام «پلنتایمر» را برای این ماده انتخاب کرده‌اند. بررسی‌ها نشان داد که این ماده در برابر نفوذ آب و اکسیژن عملکرد مناسبی دارد و هم‌زمان زیست‌تخریب‌پذیر است.
پژوهشگران اعلام کردند که حدود 80 درصد پلنتایمر در مدت یک ماه پس از قرار گرفتن در خاک تجزیه می‌شود. این ویژگی می‌تواند در آینده برای تولید بسته‌بندی‌های پایدار، الیاف صنعتی و مواد جایگزین پلاستیک کاربرد داشته باشد.
با وجود این، فناوری جدید هنوز در مرحله تحقیقاتی قرار دارد و فاصله زیادی تا تولید انبوه دارد. پژوهشگران بیان کردند که هنوز مشخص نیست تولید صنعتی این ماده در مقیاس بزرگ امکان‌پذیر خواهد بود یا خیر. همچنین دانشمندان باید تاثیر تولید گسترده زئین بر زنجیره تامین مواد غذایی، دوام بلندمدت این ماده و مقاومت آن در برابر گرما و نور را بررسی کنند. با وجود این، تیم تحقیقاتی این دستاورد را گامی مهم در مسیر کاهش وابستگی صنایع به پلاستیک‌های نفتی می‌داند.
