اختصاصی بسپار/ نوآوری در بسپارهای زیست‌تخریب‌پذیر: چندسازه‌ی POC-CC با الگوبرداری از صدف برای آینده‌ای پایدار
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر در دورانی که آلودگی ناشی از پلاستیک‌های سنتی مرزهای بحران را پشت سر گذاشته است، توسعه‌ی چندسازه‌های زیست‌تخریب‌پذیر، به ضرورتی فوری برای حفظ اقیانوس‌ها و گونه‌های زیستی تبدیل شده است. یکی از تازه‌ترین و نویدبخش‌ترین دستاوردها در این حوزه، معرفی چندسازه‌ی نوینی بر پایه‌ی پلی(۱٬۸ـ‌اکتاندی‌ال‌ـ‌هم‌بسپار سیترات) یا POC به همراه کلسیم‌کربنات (Calcium Carbonate) است.
پلاستیکی از جنس صدف و استخوان
POC، یک کشپار (Elastomer) انعطاف‌پذیر و زیست‌تخریب‌پذیر است که از ترکیب اسید سیتریک و دی‌ال تهیه می‌شود. این بسپار در ساختار خود ویژگی‌هایی مشابه کلاژن استخوان دارد. از سوی دیگر، کلسیم‌کربنات که به‌طور طبیعی در صدف‌ها، پوسته‌ی تخم‌مرغ و استخوان یافت می‌شود، خاصیت معدنی و استحکام‌بخش دارد.
ترکیب این دو ماده منجر به تولید چندسازه‌ی POC-CC در گونه‌های مختلف شامل ۰ درصد، ۱۵ درصد و ۳۰ درصد CC شده است. پژوهشگران این ترکیب را به‌منظور ایجاد ماده‌ای جایگزین برای پلاستیک‌های صنعتی با قابلیت تخریب‌پذیری دریایی طراحی کرده‌اند.
تخریب‌پذیری در محیط دریایی؛ توازن اسیدی ـ بازی و محافظت از زیست‌بوم
یکی از نقاط قوت این چندسازه، رفتار تخریب تدریجی آن در آب شبیه‌سازی‌شده‌ی اقیانوس در طی شش ماه است. پژوهش‌ها نشان دادند که با افزایش میزان CC، سرعت تخریب کاهش می‌یابد اما هم‌زمان، اثر بافر اسیدی‌ـ‌بازی افزایش می‌یابد. این پدیده باعث خنثی‌سازی محصولات جانبی اسیدی حاصل از تخریب POC می‌شود و از نوسانات pH که معمولا به زیست‌بوم‌های دریایی آسیب می‌زنند، جلوگیری می‌کند.
این ویژگی برای کاربردهای دریایی که نیازمند مواد زیست‌پایدار هستند، حیاتی محسوب می‌شود.
خواص مکانیکی: تعادلی بین استحکام و انعطاف
آزمایش‌های فنی روی نمونه‌های دیسک و دمبلی نشان دادند که نمونه‌ی POC-30CC بالاترین مدول کشسانی (Elastic Modulus) اولیه، برابر با حدود ۴۸۹۵.۵ کیلوپاسکال را دارد. در مقابل، نمونه‌ی POC-15CC انعطاف‌پذیرتر بوده اما به‌دلیل تشکیل حفره در فرایند بسپارش، کم‌ترین مقاومت کششی را نشان داده است.
جالب آن‌که پس از شش ماه، کاهش مدول POC-30CC فقط ۲۴.۶ درصد بود، در حالی که نمونه‌ی خالص POC تا ۷۵.۳ درصد از سختی خود را از دست داد. این داده‌ها نشان می‌دهند که ترکیب با کلسیم‌کربنات نه‌تنها خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشد، بلکه مقاومت در برابر تخریب محیطی را نیز افزایش می‌دهد.
زیست‌سازگاری با جلبک‌های دریایی؛ بدون اثر مخرب
به‌منظور بررسی زیست‌سازگاری، پژوهشگران جلبک Scenedesmus sp را در معرض مواد شناور روی آب (supernatant) حاصل از تخریب POC-CC قرار دادند. پس از ۴۸ ساعت، هیچ تفاوت معناداری در میزان بقای سلولی یا تغییر شکل در جلبک‌ها مشاهده نشد. این نتیجه اهمیت زیادی دارد، چون جلبک‌ها به‌عنوان تولیدکنندگان اولیه در زنجیره‌ی غذایی دریایی، نقش بنیادین در پایداری زیست‌بوم‌ها دارند.
در نتیجه، این چندسازه نه‌تنها زیست‌تخریب‌پذیر است، بلکه از نظر سمیت محیطی نیز تهدیدی برای زیست‌بوم دریایی محسوب نمی‌شود.
از آزمایشگاه تا کاربرد صنعتی
برای اثبات قابلیت واقعیت
یک نگهدارنده‌ی سه‌تایی قوطی را با استفاده از ترکیب POC-15CC ساخته شد که توانست وزنی برابر با ۱۹۰.۵ گرم را تحمل کند. این نمونه‌ی اولیه نشان‌دهنده‌ی قابلیت گرماشکل‌دهی، انعطاف‌پذیری و استحکام کافی برای جایگزینی با پلاستیک‌های رایج در بسته‌بندی است.
پژوهشگران در نظر دارند در آینده با کاهش تخلخل ساختاری و به‌کارگیری دی‌ال‌های متنوع، خواص مکانیکی و کشسانی این ماده را ارتقاء دهند. هم‌چنین بررسی‌های سمیت گسترده‌تری روی گونه‌های دریایی مانند ماهی گورخری (Zebrafish) و مرجان‌ها در دستور کار قرار دارد تا تاییدیه‌ی کامل زیست‌سازگاری در محیط طبیعی به‌دست آید.
گامی به‌سوی صنعت سبز؛ تهدیدی برای پلاستیک‌های سنتی
با وجود توسعه‌ی برنامه‌های بازیافت، اکثر پلاستیک‌ها به‌دلیل مقاومت در برابر تخریب در نهایت سر از اقیانوس‌ها درمی‌آورند. انتشار ریزپلاستیک‌ها در زنجیره‌ی غذایی، خطرات جدی برای سلامت انسان و حیات‌وحش به‌همراه دارد. در چنین شرایطی، چندسازه‌های زیست‌تخریب‌پذیر مانند POC-CC می‌توانند بخشی از راه‌حل باشند.
با توجه به مزایایی چون فرایند پذیری خوب در سامانه‌های تولید صنعتی، خواص مکانیکی قابل تنظیم، تخریب‌پذیری در محیط‌های دریایی بدون تغییر pH و عدم سمیت برای جانداران اولیه در زیست‌بوم‌ها، این ماده می‌تواند راه را برای تحولی راهبردی در صنعت بسپار و پلاستیک هموار کند.
