تحول در بازیافت: ابداع پلاستیکی که بدون ردپای مضر در آب شور ناپدید می‌شود

پلاستیک‌ها به دلیل استحکام و دوام بالا، در بسیاری از محصولات روزمره استفاده می‌شوند. این ویژگی پلاستیک باعث می‌شود گه کارایی مناسبی داشته باشد، اما پس از دور انداختن، به چالشی بزرگ برای محیط‌زیست تبدیل شود. زباله‌های پلاستیکی سال‌ها و حتی قرن‌ها، در طبیعت باقی می‌مانند و به‌سختی تجزیه می‌شوند.

اما دانشمندان مؤسسه‌ی ریکن در ژاپن، نوعی پلاستیک جدید ساخته‌اند که همان استحکام و دوام پلاستیک‌های رایج را دارد، اما در آب شور به‌سرعت حل می‌شود و ترکیباتی بی‌خطر بر جای می‌گذارد. این نوآوری می‌تواند به‌عنوان راهکاری برای کاهش ماندگاری زباله‌های پلاستیکی در طبیعت، به انقلابی زیست‌محیطی تبدیل شود.

پلاستیک‌ها به دلیل پیوندهای شیمیایی قوی بین مولکول‌هایشان، مقاومت بسیار بالایی دارند. این ویژگی، پلاستیک‌ها را برای تولید بسته‌بندی، اسباب‌بازی و بسیاری از وسایل دیگر ایده‌آل ساخته است. اما همین خاصیت باعث می‌شود که پس از مصرف، برای طولانی مدت در محیط باقی بمانند. میکروپلاستیک‌های حاصل تجزیه‌ی این مواد، اکنون در آب، خاک و حتی در بدن انسان یافت شده‌اند.

بنابراین، پژوهشگران ریکن برای مقابله با چالش میکروپلاستیک‌ها، پلاستیکی ساختند که با حفظ استحکام و دوام، به‌سرعت در شرایط مناسب تجزیه شود. این پلاستیک از پلیمرهای خاصی به نام «پلیمر سوپرامولکولی (فرامولکولی)» ساخته شده است. پیوندهای میان مولکول‌های آن برگشت‌پذیر هستند و مانند چسب‌هایی عمل می‌کنند که می‌توان آن‌ها را به‌راحتی جدا و دوباره متصل کرد.

در ساختار پلاستیک ابداعی، پیوندهای قوی میان مولکول‌ها که «پل‌های نمکی» نامیده می‌شوند، نقشی کلیدی در استحکام و انعطاف‌پذیری آن دارند. این ویژگی باعث می‌شود که ماده‌ای مشابه پلاستیک‌های رایج از نظر عملکردی ایجاد شود، اما در مجاورت آب شور، الکترولیت‌های موجود در آب، پیوندها را از بین برده و باعث حل‌شدن کامل ماده شوند.

آزمایش‌ها نشان دادند که ماده‌ی پلاستیک در استفاده‌های معمول، مستحکم و مقاوم و درعین‌حال، اشتعال‌ناپذیر، بی‌رنگ و شفاف است. بااین‌وجود، به محض قرارگیری در آب شور، در مدت زمانی کمتر از ۹ ساعت به‌طور کامل حل می‌شود.

چالش اصلی پلاستیک‌های تجزیه‌پذیر، امکان تخریب زودهنگام در شرایط نامطلوب است. اگر مواد به‌کار‌رفته قبل از زمان موردنظر در معرض عوامل تجزیه قرار بگیرند، ممکن است کارایی خود را از دست بدهند. به‌عنوان مثال، در صورتی که لیوان پلاستیکی با برخی مایعات واکنش نشان داده و حل شود، کارایی خود را از دست خواهد داد.

دانشمندان برای حل مشکلات، پوششی آب‌گریز را روی پلاستیک ایجاد کردند تا از تجزیه‌ی زودهنگام جلوگیری شود. این پوشش مانع از نفوذ آب در شرایط عادی می‌شود، اما در هنگام دفع، ایجاد خراشی کوچک روی سطح کافی است تا آب شور وارد شده و پلاستیک را با همان سرعت نمونه‌های بدون پوشش تجزیه کند.

یکی از نگرانی‌های زیست‌محیطی در مورد پلاستیک‌های تجزیه‌پذیر، احتمال باقی‌ماندن میکروپلاستیک‌های مضر پس از تجزیه است. ماده‌ی جدید این مشکل را ندارد و در نهایت به نیتروژن و فسفر تبدیل می‌شود؛ موادی که برای رشد گیاهان و میکروب‌ها مفید هستند.

البته، مقدار بیش‌ازحد این عناصر نیز می‌تواند مشکلاتی برای زیست‌بوم‌ها ایجاد کند. به همین دلیل، پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که این پلاستیک‌ها در تأسیسات بازیافت ویژه تجزیه شوند تا عناصر حاصل از آن‌ها جمع‌آوری و مجدداً استفاده شوند.

در نهایت، حتی در صورتی که مقداری از این پلاستیک وارد محیط طبیعی یا دریا شود، در مقایسه با زباله‌های پلاستیکی متداول، آسیب بسیار کمتری خواهد داشت و ممکن است حتی به‌نوعی برای محیط زیست سودمند نیز باشد.

پژوهش در نشریه ساینس منتشر شده است.