الاستدامة من أهم مفاهيم عصرنا الحديث، فهي تعكس سعينا للحفاظ على بيئة كوكبنا وتقليل الأضرار اللاحقة به بكل الطرق الممكنة. وأحد هذه الطرق، تطوير بدائل للبلاستيك التقليدي عبر تصنيع مواد تغليف صديقة للبيئة يمكنها التحلل بشكل طبيعي وسريع دون أن تخلّف آثارًا ضارة.
ولتحقيق ذلك، يعمل العلماء على الاستفادة من الموارد الطبيعية والنفايات الزراعية لإنتاج مواد جديدة.
وفي دراسة حديثة، استخدم الباحثون أعواد شجرة العنب، والتي عادة تكون من المخلفات الزراعية التي نتخلص منها، لاستخراج مادة السيلولوز (Cellulose)، التي تُعد أحد أكثر البوليمرات الطبيعية وفرة في النباتات. وباستخدام هذه المادة، تمكنوا من إنتاج بلاستيك قوي وشفاف، وقابل للتحلل الحيوي الكامل خلال 17 يومًا فقط.
مم يتكون هذا البلاستيك؟
يتكون البلاستيك الحيوي الجديد بشكل أساسي من السيلولوز المستخرج من أعواد العنب، مع إضافة بعض المواد الطبيعية المساعدة مثل:
- أيونات الكالسيوم (Ca²⁺) لتعزيز الترابط بين سلاسل السيلولوز ومنحه قوة شد عالية.
- الجلسيرول (Glycerol) كمادة مُليِّنة (Plasticizer) توفر مرونة وتماسكًا للفيلم الناتج.
طريقة التصنيع:
- المعالجة القلوية (Alkaline Treatment – KOH): إزالة الشوائب مثل اللجنين (Lignin) والهيميسيلولوز (Hemicellulose) من أعواد العنب باستخدام محلول هيدروكسيد البوتاسيوم (Potassium Hydroxide – KOH).
- التبييض (Bleaching – NaClO₂): تنقية السليلوز (Cellulose) وجعله أبيض باستخدام محلول ثاني أكسيد الكلور (Sodium Chlorite – NaClO₂).
- إذابة السليلوز (Cellulose Dissolution – ZnCl₂): إذابة السليلوز النقي في محلول كلوريد الزنك (Zinc Chloride – ZnCl₂) لتحويله إلى مادة قابلة للتشكيل.
- إضافة المواد المساعدة (Additives): تقوية البلاستيك باستخدام أيونات الكالسيوم (Calcium ions – Ca²⁺) وإعطائه مرونة بإضافة الجلسيرول (Glycerol).
- الصب والتشكيل (Casting and Film Formation): صب الخليط على سطح مستوٍ وتركه ليجف، لينتج أفلامًا رقيقة وشفافة قابلة للتحلل الحيوي.
النتائج والخصائص:
- شفافية عالية: الفيلم الناتج يتميز بدرجة شفافية مرتفعة تجعله مناسبًا بشكل خاص لتغليف المواد الغذائية.
- قوة شد ممتازة: تتراوح بين 15 و18 ميغاباسكال، ما يجعله منافسًا للبلاستيك التقليدي.
- تحلل حيوي كامل: أظهرت النتائج أن هذا النوع من البلاستيك يمكنه التحلل بشكل كامل في تربة رطبة خلال فترة قصيرة عبر عمليات حيوية تقوم بها الكائنات الدقيقة (Microorganisms) التي تفرز إنزيمات مثل Cellulase لتفكيك السيلولوز.
- صديق للبيئة: ولأنه مصنوع من مواد طبيعية 100%، فإنه لا يترك أي مواد سامة أو ضارة عند تحلله.
هذا الابتكار يمثّل خطوة مهمة نحو الاقتصاد الدائري، حيث يتحول ما كان يُعتبر نفايات عديمة القيمة إلى مادة ذات فائدة بيئية واقتصادية. وهو نموذج يُظهر كيف يمكن للعلم أن يوظّف الطبيعة نفسها في خدمة مستقبل أكثر استدامة.