دانشمندان با الهام از پلیمرهای طبیعی، محصولات پلاستیکی را طراحی کردهاند که بسته به کاربردشان چند روز یا چند سال دوام میآورند و سپس به صورت خودکار تجزیه میشوند.
به گزارش ویکیکلین به نقل از ایسنا، یک پیادهروی معمولی در پارک ایالتی «بر مونتین» به نقطه عطفی برای شیمیدان دانشگاه راتگرز، یووی گو تبدیل شد. او وقتی بطریهای پلاستیکی پراکنده در مسیر و شناور در دریاچه را دید، ایستاد. این صحنه در مکانی که در ظاهر دستنخورده بود، غیرعادی به نظر میرسید. همان لحظه پرسشی در ذهن او شکل گرفت که به کشف علمی بعدیاش منجر شد. طبیعت، پلیمرهایی مانند دیانای و آرانای میسازد که در نهایت تجزیه میشوند. چرا پلاستیکها چنین نیستند؟
او میگوید: زیستشناسی همهجا از پلیمرها استفاده میکند، مثل پروتئینها، دیانای، آرانآی و سلولز، اما طبیعت هرگز با مشکل انباشت طولانیمدت مانند آنچه در پلاستیکهای مصنوعی میبینیم روبهرو نمیشود.
او در جنگل به این نتیجه رسید که تفاوت باید در شیمی این مواد باشد.
الهام از راهبرد طبیعت
گو میدانست پلیمرهای طبیعی گروههای کمکی کوچکی در ساختار خود دارند. این گروهها در موقعیتهای راهبردی قرار گرفتهاند و شکستن پیوندها را در زمان لازم آسانتر میکنند. پلاستیکها چنین کمکی ندارند. همین شکاف، پایه رویکرد جدید او شد. او میگوید: با خود فکر کردم، اگر این ترفند ساختاری را شبیهسازی کنیم چه میشود؟ آیا میتوانیم پلاستیکهای ساخته بشر را وادار کنیم همانطور رفتار کنند؟
گروه او این ایده را آزمایش کرد و نتیجه موفقیتآمیز بود. پژوهشگران پلاستیکهایی ساختند که هنگام استفاده محکم باقی میمانند اما با قرار گرفتن در معرض محرکهای ساده روزمره تجزیه میشوند. نیازی به گرما یا مواد شیمیایی سخت نیست. گو میگوید: هدف ما یافتن راهبردی شیمیایی بود که اجازه دهد پلاستیکها تحت شرایط روزمره و بدون نیاز به مواد ویژه بهطور طبیعی تجزیه شوند.
این روش فقط پلاستیکها را تجزیهپذیر نمیکند، بلکه سرعت تجزیه را نیز قابل کنترل میسازد. پژوهشگران با قرار دادن اجزای شیمیایی در موقعیتهای آماده برای فعال شدن، این کنترل را به دست آوردند.
این فرایند شبیه تا کردن کاغذ در امتداد یک خط تا است؛ کاغذ تا زمانی که فشار به خط تا وارد نشود سالم میماند، اما سپس بهراحتی پاره میشود. گو میگوید: مهمترین نکته این است که آرایش فضایی دقیق این گروههای همسایه بهشدت سرعت تجزیه پلیمر را تغییر میدهد.
با تنظیمات مختلف، همان پلاستیک میتواند ظرف چند روز، چند ماه یا چند سال تجزیه شود. محصولات بسته به کاربردشان طراحی میشوند: ظرف غذای بیرونبر ممکن است خیلی زود تجزیه شود، در حالی که قطعات خودرو سالها باقی بمانند. این تجزیه همچنین میتواند با نور فرابنفش یا یونهای فلزی روشن یا خاموش شود.
کاربردهای آینده و گامهای بعدی
آزمایشهای اولیه آزمایشگاهی نشان دادهاند که مایع حاصل از تجزیه سمی نیست، اما ارزیابیهای بیشتری در راه است. گروه پژوهشی همچنین پتانسیل فناوریهای جدیدی را میبیند، از جمله کپسولهای دارویی که طبق برنامه دارو آزاد میکنند و پوششهای موقتی که خودبهخود پاک میشوند.
گو میگوید: این پژوهش نهتنها راه را برای پلاستیکهای مسئولانهتر از نظر زیستمحیطی باز میکند، بلکه ابزار طراحی مواد هوشمند و واکنشپذیر مبتنی بر پلیمر را در حوزههای مختلف گسترش میدهد.
گو در پایان بیان کرد: جرقه اولیه هنوز برایم سورئال است. فقط یک فکر ساده بود: شبیهسازی ساختار طبیعت برای رسیدن به هدفی یکسان. اما دیدن موفقیت آن فوقالعاده بود.
پژوهشگران اکنون در حال بررسی ایمنی، سازگاری با تولید صنعتی و راههای کاربرد گسترده این روش شیمیایی هستند.
لینک کوتاه: https://wikiclean.ir/upiu
