مطالعه تجزیه طبیعی کامل پلیمرهای مبتنی بر زیستی را نشان می دهد « Fabbaloo

یک مطالعه ثابت می کند که برخی از پلیمرهای زیستی می توانند در محیط طبیعی به طور کامل تخریب شوند.

تخریب طبیعی پلیمرها معمول نیست، زیرا بیشتر پلیمرها از نفت مشتق می شوند که با محیط سطح طبیعی سیاره ادغام نمی شود. به عبارت دیگر، اقلام ساخته شده از بیشتر پلاستیک ها هنگام دور ریختن باقی می مانند.

با این حال، این پایداری در سطح میکروسکوپی است، زیرا قطعات پلاستیکی دور ریخته شده می توانند به طور مکانیکی به ذرات کوچکتر تجزیه شوند. آنها در نهایت تبدیل به میکروپلاستیک می شوند که ذرات بسیار ریزی از پلیمرهای دست نخورده هستند. اینها به قدری کوچک هستند که می توانند (و) توسط باد منفجر شوند و توسط دریا حرکت کنند تا اساساً هر محیط روی زمین را هجوم آورند. این خوب نیست، زیرا ما هنوز نمی دانیم پیامدهای شیمیایی طولانی مدت این امر چه خواهد بود.

به دلیل همه اینها، محققان سخت کوشند تا مواد جدید و کاملاً تجزیه پذیر برای صنعت تولید کنند.

بیشتر پلاستیک های فعلی تجزیه پذیر نیستند. PLA، رایج ترین ماده پرینت سه بعدی، از منابع ارگانیک ساخته شده و کاملاً قابل بازیافت است. اما قطعاً به طور طبیعی تجزیه پذیر نیست. اگر بخواهید یک قطعه PLA را دفن کنید، سال‌ها بدون تغییر باقی می‌ماند.

PLA را می توان از نظر شیمیایی تجزیه کرد، اما فقط با اعمال گرما و فشار بالا. این در محل های دفن زباله امروزی اتفاق نمی افتد، بنابراین چاپ های سه بعدی PLA دور ریخته شده به ناچار تبدیل به میکروپلاستیک می شوند.

یک نظریه این است که مواد به دست آمده از منابع زیستی می توانند کاملاً زیست تخریب پذیر باشند. به این معنی که قطعه می تواند به طور کامل از نظر شیمیایی بدون نیاز به اقدام خاصی شکسته شود. آن را بیرون بگذارید و ناپدید می شود.

این فرآیند تجزیه زیستی چگونه کار می کند؟ محققان توضیح می دهند:

تخریب زیستی فرآیندی است که در آن میکروب‌ها پلیمرها را به مولکول‌های ساده‌تری تجزیه می‌کنند که می‌توانند به عنوان منبع کربن برای تولید زیست توده استفاده شوند. این امر مستلزم آن است که پلیمر حاوی پیوندهای شیمیایی باشد، به ویژه در ساختار اصلی پلیمر، که از نظر فیزیکی برای آنزیم هایی که به طور طبیعی این پیوندها را به عنوان سوبسترا می شناسند قابل دسترسی باشد و مولکول های مونومر زیرین که از طریق این شکاف آنزیمی آزاد می شوند، می توانند توسط میکروارگانیسم ها مصرف شوند. . در محیط‌های طبیعی، این فرآیند معمولاً توسط کنسرسیومی از میکروب‌ها، از جمله باکتری‌ها و قارچ‌ها انجام می‌شود که آنزیم‌های هیدرولیتیک ترشح می‌کنند، که پلیمر را جدا می‌کنند تا انواع مونومرها و الیگومرها را آزاد کنند و سپس می‌توانند به عنوان منبع مغذی کربن توسط میکروب‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

تحقیقات آنها TPU-FC1، یک ماده پلی اورتان زیستی را مورد بررسی قرار داد. آنها به دنبال تعیین روش دقیق تخریب بودند و برای این کار از ابزارهای تحقیقاتی مختلفی استفاده کردند.

آنها نمونه هایی از قطعات را با استفاده از این ماده تولید کردند، از جمله یک قطعه قالب گیری تزریقی و یک پارچه، و از آنها برای مطالعه استفاده کردند. آنها قطعه ای را برای آزمایش پرینت سه بعدی نکردند، اما می توان آزمایش قطعه قالب گیری تزریقی را به عنوان جایگزین تصور کرد.

آزمایش آن‌ها این بود که نمونه‌های TPU-FC1 را به ذرات ریز برای شبیه‌سازی میکروپلاستیک‌ها با استفاده از سنباده رومیزی ذخیره‌سازی – با کاغذ سنباده 80 گریت، تبدیل کردند.

سپس این ذرات در معرض سناریوهای محیطی بسیار کنترل شده، از جمله وضعیت کمپوست 45 درجه سانتیگراد قرار گرفتند.

آنها دریافتند که پس از 200 روز، ذرات TPU-FC1 تجزیه شده و هیچ ماده ای باقی نمانده است.

رویکرد آنها بسیار دقیق و با دقت اجرا شده بود و به وضوح نشان می داد که فرآیند تجزیه زیستی واقعا واقعی و قابل اندازه گیری است. این اثبات پایه ای برای استفاده از پلاستیک های زیست تخریب پذیر واقعی فراهم می کند.

امیدواریم تحقیقات از این نوع به دنیای چاپ سه بعدی منجر شود که در آن مواد زیست تخریب پذیر بسیار بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه تقریباً تمام مواد پرینت سه بعدی متداول قابل تجزیه زیستی نیستند.

روشی که امیدوارم ظهور کند، استفاده از مواد زیست تخریب پذیر برای نمونه های اولیه چاپ سه بعدی است. با ادامه تکرارها، نمونه های اولیه دور ریخته شده زیست تخریب پذیر خواهند بود. اما هنگامی که طرح نهایی به دست آمد، می توان مواد را برای مواد تولیدی جایگزین کرد. این رویکرد ممکن است مقدار قابل توجهی از منابع میکروپلاستیک را از گردش کار معمولی پرینت سه بعدی نجات دهد.

از طریق طبیعت