آیا چوب شفاف به تولید پلاستیک‌های مبتنی بر نفت پایان می‌دهد؟

محققان موسسه فناوری هند (IIT) دریافته‌اند که چوب شفاف اثرات زیست محیطی قابل توجه و کمتری دارد و پنج برابر شیشه کارآمدتر است و می‌تواند به کاهش هزینه‌های تولید انرژی کمک کند.

به گزارش تک ناک، بر اساس برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد، سالانه 400 میلیون تن پلاستیک تولید می شود که بیشتر آن از پلاستیک یکبار مصرف به دست می آید. در حالی که کشورها در حال پیشرفت در کاهش این ضایعات از طریق کیسه های کاغذی و نی هستند، کاربردهایی نیز وجود دارد که خواص پلاستیک ضروری است.

چوب شفاف جایگزینی برای چنین کاربردهایی است زیرا از آسیب هایی که محصولات پلاستیکی مشتق شده از نفت به طبیعت وارد می کنند جلوگیری می کند.

دانشمند آلمانی زیگفرید فینک برای اولین بار در سال 1992 چوب شفاف تولید کرد و در طول سه دهه گذشته این محصول  به طور قابل توجهی توسط سایر محققان بهبود یافته است.

چوب شفاف چگونه ساخته می شود؟

در شکل طبیعی خود، چوب مات است. با این حال، محققان دریافته اند که حذف لیگنین، یک بیوپلیمر طبیعی که از بافت گیاه پشتیبانی ساختاری می کند، می تواند آن را شفاف کند. برای انجام این کار، چوب را در یک محلول گرم متشکل از چندین ماده شیمیایی مانند هیدروکسید سدیم، سولفیت سدیم و هیپوکلریت سدیم خیس کرده و سپس آن را در محلول پراکسید هیدروژن می جوشانند.

این کار لیگنین را به طور کامل حذف می کند و چوب را سفید می کند. با این حال، فضایی که توسط لیگنین اشغال شده است باید پر شود تا یکپارچگی ساختاری حفظ شود. این فرآیند که به آن نفوذ می گویند، با استفاده از رزینی مانند اپوکسی یا پلی متیل متاکریلات یا PMMA در دمای 185 فارنهایت (85 درجه سانتی گراد) انجام می شود.

محصول نهایی می تواند تا 90 درصد شفافیت داشته باشد، برخلاف شیشه، نشکن است. مهمتر از آن، زیست تخریب پذیرتر از شیشه یا پلاستیک است.

ارزیابی چرخه زندگی چوب شفاف

در حالی که چوب شفاف هنوز تجاری نیست، در طیف گسترده ای از کاربردها از ساخت و ساز گرفته تا ذخیره انرژی، ساخت وسایل الکترونیکی و بسته بندی انعطاف پذیر به کار گرفته گده است.

محققان در IIT تجزیه و تحلیل چرخه حیات (LCA) چوب شفاف را برای تعیین تأثیر زیست محیطی چرخه تولید و پایان عمر آن (EOL) انجام دادند. این مطالعه نشان داد که استفاده از پراکسید هیدروژن برای لایه برداری و به دنبال آن استفاده از اپوکسی برای نفوذ، دوستدار محیط زیست است.

محققان در مقاله ای نوشتند که این رویکرد در مقایسه با روش دیگری که از کلریت سدیم برای لایه برداری و از PMMA برای نفوذ استفاده می کرد، «24 درصد پتانسیل کمتر گرمایش زمین» و «15 درصد اسیدی شدن زمین کمتر» دارد. هنگامی که برای تولید صنعتی مقیاس بندی شود، روش اول مصرف برق را تا 98.8 درصد کاهش می دهد.

تجزیه و تحلیل EOL نشان داد که چوب شفاف تاثیرات زیست محیطی را تا حدود 107 در مقایسه با پلی اتیلن کاهش می دهد و راه را برای سازگاری تجاری آن برای جایگزینی مواد مبتنی بر نفت هموار می کند.

چوب شفاف، یک ماده پایدار، به دلیل خواص تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر، پتانسیل جایگزینی پلیمرهای مبتنی بر نفت معمولی را دارد. اخیراً برای ساخت و ساز، ذخیره انرژی، الکترونیک انعطاف پذیر و کاربردهای بسته بندی استفاده شده است.

تجزیه و تحلیل چرخه زندگی (LCA) چوب شفاف اثرات زیست محیطی را در طول تولید و پایان عمر آن (EOL) ارائه می دهد. تجزیه و تحلیل از گهواره به دروازه چوب شفاف نشان می دهد که هیدروکسید سدیم، سولفیت سدیم، لایه برداری مبتنی بر پراکسید هیدروژن (روش NaOH + Na2SO3 + H2O2) و نفوذ اپوکسی منجر به کمترین اثرات زیست محیطی می شود. این ماده تقریباً 24 درصد کمتر پتانسیل گرمایش جهانی و حدود 15 درصد اسیدی شدن زمین کمتر از جداسازی کلریت سدیم و نفوذ پلی متیل متاکریلات (PMMA) ایجاد می کند. تولید در مقیاس صنعتی مدل‌سازی‌شده مصرف برق کمتری (۸/۹۸ درصد) و اثرات زیست‌محیطی کمتری نسبت به مقیاس آزمایشگاهی دارد (۲۸ درصد پتانسیل گرمایش جهانی کمتر و تقریباً ۹۷ درصد سمیت انسانی کمتر). تجزیه و تحلیل EOL چوب شفاف اثرات زیست محیطی کمتری (107 برابر) را در مقایسه با پلی اتیلن نشان داد، که نشان می دهد می توان آن را به صورت تجاری برای جایگزینی مواد مبتنی بر نفت معمولی سازگار کرد.

یافته های تحقیق در مجله Science of The Total Environment منتشر شد.