اختصاصی بسپار/ پلاستیکی که با فعالسازی، خود را بدون تولید ریزپلاستیک تجزیه میکند
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر گروهی از پژوهشگران موفق شدهاند نوعی ماده پلاستیکی جدید بسازند که درون آن باکتریهای غیرفعالِ تجزیهکننده بسپار تعبیه شدهاند و این ماده میتواند در زمان موردنظر فعال شده و بهطور کامل تجزیه شود. نتایج این پژوهش که در نشریه ACS Applied Polymer Materials منتشر شده، نشان میدهد این سامانه نوآورانه توانسته در مدت تنها ۶ روز به تجزیه کامل برسد؛ آن هم بدون تشکیل ریزپلاستیک.
این پژوهش که در ۱۲ مه ۲۰۲۶ (۲۲ اردیبهشت ۱۴۰۵) منتشر شد، به یکی از چالشهای اساسی صنعت پلاستیک میپردازد: اختلاف بزرگ میان عمر کوتاه استفاده از بسیاری از محصولات پلاستیکی و ماندگاری چندصدساله خود ماده در محیطزیست.
بستهبندیها، تجهیزات پزشکی یکبارمصرف و بسیاری از محصولات روزمره تنها برای مدت کوتاهی استفاده میشوند، اما پسماند آنها میتواند دههها یا حتی قرنها در طبیعت باقی بماند.
«تجزیه» بهعنوان بخشی از چرخه عمر ماده
ژوئوجون دای، نویسنده مسئول این پژوهش، توضیح میدهد که ایده اصلی پروژه از همین تناقض شکل گرفته است. او میگوید: «وقتی متوجه شدیم پلاستیکهای سنتی صدها سال در محیط باقی میمانند، در حالیکه بسیاری از کاربردها مانند بستهبندی عمر بسیار کوتاهی دارند، این پرسش مطرح شد که آیا میتوان قابلیت تجزیه را مستقیما در چرخه عمر ماده طراحی کرد؟»
پژوهشگران در این پروژه از توانایی برخی میکروبها برای تولید زیمایه یا آنزیمهای تجزیهکننده بسپار استفاده کردهاند. اما برخلاف دیدگاه رایج که فعالیت میکروبی را نوعی آلودگی یا تهدید برای مواد میداند، این گروه آن را به یک ویژگی مهندسیشده پایان عمر محصول تبدیل کردهاند.
دای در ادامه میگوید: «با تعبیه این میکروبها در ساختار پلاستیک، ماده میتواند بهنوعی زنده شود و در زمان مشخص، خود را تخریب کند. به این ترتیب، دوام ماده از یک مشکل به یک ویژگی قابلبرنامهریزی تبدیل میشود.»
استفاده از دو زیمایه برای جلوگیری از ریزپلاستیک
یکی از نکات کلیدی این پژوهش، استفاده همزمان از دو زیمایه مکمل برای تجزیه بسپار است.
در تلاشهای قبلی، معمولا تنها از یک زیمایه استفاده میشد؛ موضوعی که باعث باقی ماندن ذرات میانی و تشکیل ریزپلاستیک میشد. اما در این پروژه، پژوهشگران باکتری Bacillus subtilis را بهگونهای مهندسی کردند که دو زیمایه متفاوت را بهصورت زنجیرهای تولید کند.
زیمایه نخست، زنجیرههای بلند بسپار را به قطعات کوتاهتر میشکند و زیمایه دوم این قطعات را بهتدریج از دو انتها به واحدهای تکپاری تبدیل میکند.
به گفته پژوهشگران، همکاری این دو زیمایه باعث شد فرایند تجزیه بدون تجمع ذرات میانی انجام شود و در نتیجه ریزپلاستیک تولید نشود؛ موضوعی که تفاوت مهمی با بسیاری از روشهای قبلی دارد.
فعالسازی در دمای ۵۰ درجه
بسپار مورد استفاده در این پژوهش پلیکاپرولاکتون بود؛ مادهای که پیشتر نیز در برخی رشتههای چاپ سهبعدی و بخیههای جراحی کاربرد داشته است.
پژوهشگران هاگهای غیرفعال باکتری مهندسیشده B. subtilis را مستقیما در ماتریس این بسپار ترکیب کردند. بررسیها نشان داد ماده نهایی در شرایط عادی، خواص مکانیکی مشابه فیلمهای استاندارد پلیکاپرولاکتون را حفظ میکند و حضور باکتریها باعث افت کارکرد معمول ماده نشده است.
فعالسازی این سامانه از طریق قرار گرفتن در محیط کشت مغذی و در دمای ۵۰ درجه سلسیوس انجام شد. در این شرایط، هاگها فعال شدند و ماده در مدت ۶ روز بهطور کامل به دستههای تکپاری اولیه تجزیه شد.
ساخت الکترود پوشیدنی از پلاستیک زنده
پژوهشگران برای نمایش کاربرد عملی این فناوری، یک الکترود پوشیدنی نیز از همین ماده تولید کردند. این الکترود در زمان استفاده کارکرد مورد انتظار را داشت، اما پس از پایان عمر مصرف، طی دو هفته بهطور کامل تجزیه شد.
به گفته نویسندگان مقاله، این فناوری میتواند در آینده برای طیف گستردهای از محصولات کوتاهعمر مورد استفاده قرار گیرد؛ از بستهبندی گرفته تا تجهیزات پزشکی و الکترونیک مصرفی.
گام بعدی: فعالسازی با آب و توسعه به سایر بسپارها
پژوهشگران اکنون دو مسیر اصلی را برای توسعه آینده این فناوری دنبال میکنند. نخست، طراحی سامانهای که بهجای محیط کشت مغذی، با آب فعال شود؛ موضوعی که اهمیت زیادی دارد، زیرا بسیاری از پسماندهای پلاستیکی سرانجام وارد محیطهای آبی میشوند. دوم، گسترش این فناوری به سایر انواع بسپارها؛ بهویژه پلاستیکهایی که در محصولات یکبارمصرف رایج استفاده میشوند.
کارشناسان معتقدند اگر این فناوری در مقیاس صنعتی قابلپیادهسازی باشد، میتواند نگاه صنعت به طراحی مواد پلاستیکی را تغییر دهد؛ بهویژه در شرایطی که بحران ریزپلاستیکها و فشارهای زیستمحیطی به یکی از مهمترین چالشهای جهانی صنعت بسپار تبدیل شده است.
