اختصاصی بسپار/ آخرین پیشرفت‌‌ها در پلاستیک‌‌های زیستی

بسپار/ایران پلیمر پیشرفت‌‌های اخیر در پلاستیک‌‌های زیستی شامل انعقاد چندین همکاری به عنوان نیروی محرکه‌‌ای برای به کارگیری بیشتر پلاستیک‌‌های زیستی در جریان اصلی و هم‌‌چنین راه‌‌های جدید برای اصلاح خواص آن‌‌ها است. در این مقاله آخرین پیشرفت‌‌ها در پلاستیک‌‌های زیستی آورده شده است.

با ادامه‌‌ی افزایش تقاضای مواد زیست‌‌پایدارتر، تحقیقات در ارتباط با پلاستیک‌‌های زیستی به سرعت توسعه یافته است. این تحقیقات به شکل گسترده‌‌ای متنوع است و شامل هر چیزی از یافتن منابع مواد اولیه جدید گرفته تا توسعه‌‌ی کاربردهای نوآورانه، می‌‌باشد.
به عنوان مثال، مرکز تحقیقات فنلاندی VTT استفاده از مدل‌‌سازی فیزیکی و هوش مصنوعی (AI) خود را برای مدل کردن و طراحی مواد نرم هم‌‌چون بسپار‌‌‌‌های زیستی جدید گسترش داده است.
جعبه‌‌ابزار مدل‌‌سازی مجازی ProperTune مرکز تحقیقات VTT، قبلا برای مدل‌‌سازی مواد سخت هم‌‌چون فلزات استفاده شده بود. به گفته‌‌ی مرکز VTT، این برنامه به شرکت‌‌ها اجازه می‌‌دهد تا زمان توسعه‌‌ی محصول را به نصف برسانند و عوامل بهای تمام شده توسعه محصول و مواد مضر برای محیط‌‌زیست را کاهش دهند و مواد جدیدی طراحی کنند که عملکرد بهتری داشته باشند.
مرکز VTT می‌‌گوید، توسعه‌‌ی محصولات به شکل موثری در حال رخداد است و همان‌‌طور که محصولات بهبود می‌‌یابند و انواع جدید آن‌‌ها برای صنایع مختلف ساخته می‌‌شوند، نیاز است که حساب هر منبع را داشته باشند.
این روش برای صنعت ساخت‌‌وساز امیدوارکننده است. در حال حاضر، مواد عایق در دیوار ساختمان‌‌ها معمولا از بسپار‌‌های پایه‌‌ی نفتی یا پشم‌‌های معدنی ساخته می‌‌شوند که در نهایت، اغلب در خاکچال‌‌ها دفن می‌‌شوند.
این‌‌که چگونه یک ماده‌‌ی عایق جایگزین، ساخته شود که بین دیوار‌‌ها نپوسد، اما بدون اثر و ردپایی پس از چرخه‌‌ی عمر خود، از بین برود، همان سوال چالش‌‌برانگیزی است که مرکز تحقیقاتی VTT می‌‌خواهد به آن پاسخ دهد.
مثال‌‌های بالقوه شامل، ساخت مدل‌‌های ساختاری چندسازه‌‌های زیستی حاوی الیاف سلولزی در بستر‌‌های بسپاری و طراحی مواد زیست‌‌تخریب‌‌پذیر از نشاسته، به همراه مدل‌‌سازی عواملی هم‌‌چون فعالیت آنزیمی است.

مصارف کشاورزی
شرکت نوپای ایتالیایی Sabio Materials، توسعه‌‌دهنده و تولید‌‌کننده‌‌ی پلاستیک‌‌های زیستی است که از فناوری خود برای ساخت دو گونه مواد استفاده می‌‌کند. اولین گونه، انواع Biodura است که برای تولید محصولات باکیفیت، توپر و بادوام طراحی شده است، در حالی که گونه‌‌ی دوم، مواد Terralix برای ساخت محصولاتی با سهولت تجزیه در انتهای عمرشان و یا داشتن حداقل تاثیر درصورت پراکنش تصادفی در محیط زیست، طراحی شدند. کاربرد‌‌های آن‌‌ها در صنعت کشاورزی، جنگل‌‌داری و بخش‌‌های آبزی‌‌پروری پیش‌‌بینی شده است.
مواد Terralix در کشاورزی برای ایجاد سامانه‌‌هایی برای پیوند و محافظت گیاهان جدید به ویژه در تاکستان‌‌ها استفاده می‌‌شود. شرکت Sabio Materialsهم‌‌چنین در حال مطالعه‌‌ روی گونه‌‌های Terralix برای ساخت خاکپوش‌‌های (mulch) پیشرفته و سامانه‌‌های آبیاری فصلی که نیازی به حذف در انتهای عمر مصرفشان نداشته باشند، می‌‌باشد.
به اعتقاد این شرکت، بسیاری از پلاستیک‌‌های مرسوم مورد استفاده در کشاورزی باید با Terralix که برپایه‌‌ی بسپار‌‌های زیستی خطی است و با افزودنی‌‌های با منشاء گیاهی ترکیب شده است، جایگزین شود که هر دو مزایای زیست محیطی و اقتصادی را به دلیل سهولت در دفع زباله، به ارمغان می‌‌آورد.

پروژه‌‌ی کوچک
پروژه‌‌ی تحقیقاتی Pan-European شرکت Biomac آماده‌‌ی ارائه‌‌ی خدمات خود به شرکت‌‌های کوچک و متوسط است. این پروژه هم‌‌چنین مواد پایه‌‌ی زیستی قابل تبدیل به مقیاس نانو ((nano-enabled bio-based materials (NBMs) را برای محصولات کشاورزی و بسته‌‌بندی مواد غذایی توسعه می‌‌دهد. به عنوان بخشی از Biomac، سازمان تحقیقاتی اسپانیایی Aimplas یک خط نیمه‌‌صنعتی رانشگر واکنشی توسعه داده است که در شکل 1، نشان داده شده است.

شکل1: خط رانشگری واکنشی نیمه صنعتی Aimplas برای تولید نانوچندسازه‌‌های PLA.

مرحله‌‌ی بعدی، افزایش مقیاس کاربردها و آماده‌‌سازی آن‌‌ها برای تجاری‌‌سازی است. پروژه‌‌ی Biomac Ecosystem، دسترسی به 17 خط نیمه‌‌صنعتی و خدمات را فراهم کرده است که کل زنجیره‌‌ی ارزش از تجزیه زیست‌‌توده‌‌ها و مواد شیمیایی واسط تا مواد NBM‌‌ نهایی را پوشش می‌‌دهد. شرکت Aimplas مسئول خط آزمایشی شماره 11، یک خط آزمایشی رانشگری واکنشی (Rex) برای بسپارش پلی‌‌لاکتیک اسید (PLA) و هم‌‌بسپارهای آن و تولید نانوچندسازه‌‌‌های بر پایه PLA، است.
خط نیمه‌‌صنعتی Aimplas، در دو موقعیت آزمایشی مختلف در پروژه‌‌ی Biomac کار می‌‌کند. در کاربرد‌‌های کشاورزی، مستربچ‌‌های PLA را با ترکیب نانوذرات تولید خواهد کرد که برای فرمول‌‌بندی‌‌های مورد استفاده در خاکپوش‌‌ها استفاده می‌‌شود. در بسته‌‌بندی مواد غذایی، فرمول‌‌بندی‌‌های نانوچندسازه‌‌های PLA برای کاربردهای فیلم دمشی تولید خواهد شد.
مرحله‌‌ی بعدی اعتبارسنجی خطوط نیمه‌‌صنعتی با 5 مورد آزمون داخلی در زمینه‌‌ی خودروسازی، کشاورزی و بسته‌‌بندی مواد‌‌غذایی، ساخت‌‌و‌‌ساز و قطعات الکترونیکی چاپ شده، است.
شرکت Aimplas هم‌‌چنین همکار پروژه‌‌ی BeonNet نیز می‌‌باشد که پلاستیک‌‌های زیستی را برای بسته‌‌بندی فعال برای کاربرد‌‌های آرایشی، تولید می‌‌کند.
این پروژه برپایه‌‌ی استفاده از منابع زیست‌‌توده از درختان و درختچه‌‌هایی که در زمین‌‌‌‌های حاشیه‌‌ای رشد می‌‌کنند، استوار است. این پروژه، کشت و برداشت گونه‌‌های انتخاب شده، استخراج و خالص‌‌سازی روغن‌‌های ویژه و استخراج شده‌‌های گیاهی و تولید مواد بسته‌‌بندی متنوع شامل کربن فعال و پلاستیک‌‌های زیستی را پوشش می‌‌دهد.
هم‌چنین شرکت Aimplas، از لاکتیک اسید با تخمیر قند‌‌ها در پسماند زیست‌‌توده گیاهی، PLA تولید می‌‌کند. روغن‌‌های ضروری با خواص فعال مختلف هم‌‌چون فعالیت ضدباکتریایی، به PLA اضافه شده و برای بسته‌‌بندی محصولات آرایشی استفاده می‌‌شود. هم‌‌چنین شرکت Aimplas با آزمایشگاه‌‌های Maverick برای تولید بسته‌‌بندی و Idoasis برای تامین مواد فعال همکاری می‌‌کند.

برگردان: مهسا امیرشاهرخی

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 257 ماهنامه بسپار که در نیمه اسفند ماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.