مقالات
بسپارهای زیست پایه: وضعیت امروز، چشم انداز آینده
بسپار/ایران پلیمر، در میان صنایع مختلف، صنایع شیمیایی از نظر مصرف انرژی رتبه اول جهان را به خود اختصاص میدهند. محصولات اصلی صنایع شیمیایی، مواد آلی و ترکیبات بسپار هستند. در سال ۲۰۱5 میلادی، میزان تولید بسپار به بیش از ۳۱۵ میلیون تن رسید که مواد اولیه ی 94 درصد آنها از منابع فسیلی (نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ) تامین شده است.
از ابتدای قرن بیست و یکم، کاهش ذخیرهی منابع هیدروکربوری و افزایش قیمت نفت به دلیل منازعات سیاسی از یک سو و بروز پدیدهی گرمایش جهانی در نتیجه افزایش میزان گازهای گلخانهای و فشار سازمانهای دوستدار محیط زیست بر دولتها برای کاهش این گازها از سوی دیگر سبب شدهاند تا توجه جامعهی جهانی به سمت آن دسته از محصولات شیمیایی و بسپارها جلب شود که نه از منابع فسیلی بلکه از منابع تجدیدپذیر (Renewable) و زیستپایه (Biobased) قابل تولید باشند. هر چند مدت زیادی از این تغییر دیدگاه نگذشته و عملکرد تعدادی از کشورها هم به دلایلی با سیاستهای جامعه جهانی همراستا نبوده است؛ با این همه، اتفاقاتی که توسط بازیگران مهم و در جای جای دنیا در حال انجام است چشم انداز روشن و امیدوارکنندهای را برای افزایش سهم واحدهای سازنده (Building blocks) تجدیدپذیر و در نتیجه توسعه بسپارهای زیست پایه به تصویر میکشد. این امیدواری زمانی افزایش مییابد که بدانیم غولهای بزرگ تجارت و فناوری مانند کوکاکولا، BASF، DuPont و فورد برای کسب دانش فنی تولید بسپارهای زیست پایه و نیز تجاری سازی آنها سرمایه گذاری قابل ملاحظهای کردهاند. توسعهی چشمگیر پلاستیکهایی که به طور کامل و یا جزئی زیست پایه اند (مانند PLA و PET-30)، خود گواهی بر این مدعا است. زمینههای کاربرد بسپارهای زیستپایه جدید، بسیار گستردهاند، اما این بسپارها صنعت بستهبندی را بیشتر از هر صنعت دیگری تحت تاثیر قرار دادهاند (شکل 1).
شکل 1- سهم صنایع مصرف کننده ی بسپارهای زیست پایه در سال 2015 (هزار تن)
زیست پایه چیست و زیست تخریب پذیر (Biodegradable) کدام است؟
ممکن است واژه های «بسپار زیستی (Bio-polymer)»، «بسپار زیستپایه» و «بسپار زیست تخریب پذیر» یکسان فرض شوند؛ در حالیکه چنین نیست. در خیلی از مواقع میتوان دو واژهی بسپار زیستی و بسپار زیستپایه را به جای هم بهکار برد؛ اما بهطور کلی، هیچ نسبت مشخص و معنیداری بین بسپارهای زیست پایه و بسپارهای زیست تخریب پذیر وجود ندارد. طبق استاندارد ASTM مواد زیست پایه موادی هستند که محتوای کربن آنها در یک دورهی زمانی کوتاه (چند ساله)، به وسیلهی یک فرایند زیستی و از منابع تجدیدپذیر تولید شده باشد. بر اساس این تعریف، چوب، ذرت، سویا، گندم و بهطور کلی همه ی اجزای تشکیل دهنده ی گیاهان و جانوران را میتوان جزء مواد زیست پایه به حساب آورد. در واقع، زیست تودههای (Biomass) گیاهی مرسومترین مواد زیست پایه هستند؛ زیرا گیاهان واکنشگاه های زیستی پیچیدهای هستند که در یک دوره زمانی کوتاه، از طریق فرایند سنتز نوری (فتوسنتز)، دیاکسیدکربن موجود در محیط را تثبیت کرده و به زیستتوده تبدیل میکنند. در نتیجه، مواد زیستپایه تجدیدشونده اند و در یک دوره زمانی کوتاه مدت خود را باز تولید میکنند. این دوره زمانی ممکن است کمتر از یک سال (مانند گندم، نیشکر و ذرت) و یا معادل عمر متوسط یک انسان باشد (مانند درختان).
مواد زیست تخریب پذیر، موادی هستند که وقتی در محیط زیست قرار میگیرند، ریزجانداران (میکروارگانیسمها) (نظیر آنزیمها، باکتریها، قارچها و جلبکها) میتوانند پیوندهای شیمیایی میان اتمهای آنها را بشکنند و ساختار آنها را تخریب و تجزیه نمایند؛ به گونه ای که در نهایت آن ماده در یک دورهی زمانی نه چندان طولانی به طور کامل به دی اکسیدکربن، آب، متان، نمک های معدنی و یک زیست توده جدید (اعضای بدن ریزجاندار) تبدیل میشود. نکته مهم و ظریف در این تعریف، تاکید کردن بر تجزیه کامل ماده و تبدیل شدن آن به دیاکسید کربن، آب، متان، نمکهای معدنی و زیستتوده است. با توجه به این نکته، موادی که مولکولهای آنها پس از قرار گرفتن در محیط بهطور کامل تجزیه نمیشوند بلکه قطعه قطعه شده (Fragmentation) و به مولکولهای کوچکتر تبدیل میشوند و همینطور موادی که دوره تجزیه کامل آنها خیلی طولانی باشد را نمیتوان زیست تخریب پذیر نامید.
سعید امامی- مدیر پژوهش و فناوری پتروشیمی شهید تندگویان
(ادامه دارد…)
متن کامل این مقاله را در شماره 184ام ماهنامه بسپار که در دی ماه منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکارخانم ارشاد .تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد.