پایان عصر پلاستیک‌

الهام از طبیعت؛ یادگیری از مولکول‌های زیستی
ایده این پروژه از یوی گو، استاد شیمی و زیست‌شناسی شیمیایی در دانشگاه راتگرز سرچشمه گرفت. او هنگام پیاده‌روی در پارک مانتین استیت در نیویورک مشاهده کرد که بطری‌ها و بسته‌بندی‌های پلاستیکی پراکنده در طبیعت باقی مانده‌اند. گو از خود پرسید: چرا پلیمرهای طبیعی مانند DNA، RNA و پروتئین‌ها پس از انجام وظیفه‌شان تجزیه می‌شوند، اما پلاستیک‌های مصنوعی این کار را نمی‌کنند؟ مولکول‌های طبیعی، زنجیره‌های بلند مولکولی هستند که طراحی شده‌اند تا بعد از مدت مشخص یا در شرایط خاص از هم جدا شوند. گو و تیمش تصمیم گرفتند این «پیوندهای قابل شکست هدفمند» را در پلاستیک‌های مصنوعی تقلید کنند تا در زمان مناسب تجزیه کنترل‌شده رخ دهد.

پلاستیک‌هایی که «قابل برنامه‌ریزی» تجزیه می‌شوند
پژوهشگران موفق شدند ساختار شیمیایی پلاستیک‌ها را به گونه‌ای طراحی کنند که هم مقاوم و کاربردی باقی بمانند و هم پس از انجام وظیفه، به‌تدریج تجزیه شوند. کلید این فناوری، طراحی نقاط ضعف کنترل‌شده در ساختار مولکولی پلاستیک است. این نقاط شبیه خط‌چین روی کاغذ هستند که با وجود محرک مشخص، به‌سرعت جدا می‌شوند بی‌آن‌که به استحکام کلی ماده آسیبی وارد کنند.یکی از ویژگی‌های برجسته این فناوری، توانایی کنترل زمان تجزیه است. پژوهشگران نشان داده‌اند می‌توان همین نوع پلاستیک را طوری طراحی کرد که در چند روز یا چند سال بسته به کاربرد محصول فرو بریزد. به‌عنوان‌مثال، بسته‌بندی‌های مواد غذایی می‌توانند طی چند روز تجزیه شوند، درحالی‌که قطعات خودرو یا تجهیزات صنعتی ممکن است سال‌ها دوام بیاورند.

فعال‌سازی با نور و محرک‌های شیمیایی
این فناوری امکان فعال‌سازی تجزیه با محرک‌های خارجی را نیزفراهم می‌کند.این محرک‌هامی‌توانندشامل نور ماوراءبنفش (UV) یا مواد شیمیایی ساده باشند که فرآیند تجزیه را آغاز می‌کنند. در نتیجه، پلاستیک می‌تواند در زمان و مکان مورد نظر روشن یا خاموش شود و این انعطاف‌پذیری آن را برای کاربردهای پزشکی، بسته‌بندی و صنعتی بسیار جذاب می‌کند.

آزمایش‌های اولیه و ایمنی زیست‌محیطی
در آزمایشگاه، پژوهشگران دریافتند که مایع و ذرات تولیدشده در فرآیند تجزیه پلاستیک، غیرسمی هستند و به محیط زیست آسیبی وارد نمی‌کنند. بااین‌حال، آنها تأکید کرده‌اند که مطالعات بیشتری برای بررسی اثرات بلندمدت و بی‌خطری کامل آنها ضروری است. همچنین تیم تحقیقاتی در حال بررسی است که آیا این فناوری می‌تواند در مقیاس صنعتی و با پلاستیک‌های رایج بازار مورد استفاده قرار گیرد یا خیر.

کاربردهای گسترده فراتر از محیط زیست
این نوآوری نه‌تنها نوید کاهش آلودگی پلاستیکی را می‌دهد، بلکه در صنایع پیشرفته نیز کاربرد دارد. به‌عنوان‌مثال، پژوهشگران می‌گویند که همین روش می‌تواند برای دارورسانی زمان‌بندی‌شده در پزشکی، پوشش‌های خود تجزیه‌شونده و محصولات بسته‌بندی حساس به محیط مورد استفاده قرار گیرد. کنترل دقیق مدت زمان تجزیه، امکان تولید پلاستیک‌های ویژه برای کاربردهای خاص مانند بسته‌بندی مواد غذایی و لوازم پزشکی یک‌بارمصرف را فراهم می‌کند.

چرا این فناوری اهمیت دارد؟
برای سال‌ها، دانشمندان به دنبال پلاستیک‌هایی بودند که هم پایدار و کاربردی باشند و هم تجزیه شوند. بیشتر راه‌حل‌ها به دماهای بسیار بالا، مواد شیمیایی قوی یا فرآیندهای پرهزینه نیاز داشتند. اما این فناوری جدید با الهام از زیست‌مولکول‌ها، امکان تجزیه پلاستیک در شرایط محیطی طبیعی را فراهم می‌کند، بدون آن‌که مقاومت و کاربردی بودن آن کاهش یابد. یوی گو دراین‌باره می‌گوید: «هدف ما ساده است: پلاستیک باید وظیفه خود را انجام دهد و سپس از محیط حذف شود.» این ایده که روزی در یک پارک متولد شد، امروز به نوآوری شیمیایی بزرگی بدل شده و توانایی آن را دارد که مسیر جهانی مصرف پلاستیک را دگرگون کند.

آینده و چالش‌ها
تیم تحقیقاتی اکنون در حال بررسی است که چگونه می‌توان این فناوری را در تولید پلاستیک‌های رایج دنیا پیاده کرد و آیا ذرات باقیمانده پس از تجزیه برای محیط زیست و موجودات زنده خطری دارند یا خیر. در صورت رفع چالش‌های مورد اشاره، این فناوری قادر خواهد بود پلاستیک‌های یک‌بارمصرف و صنعتی را به محصولاتی کاملا تجزیه‌پذیر و پایدار تبدیل کند.پژوهشگران معتقدند همکاری با تولیدکنندگان بزرگ پلاستیک و صنایع بسته‌بندی، می‌تواند این فناوری را به محصولات روزمره بیاورد و به یک گام مهم در کاهش آلودگی پلاستیکی جهانی تبدیل شود.

پیامدهای زیست‌محیطی و اجتماعی
اگر این فناوری به مقیاس صنعتی برسد، می‌تواند بحران جهانی پلاستیک را به‌شکل چشمگیری کاهش دهد. میلیاردها بطری، بسته‌بندی و محصولات پلاستیکی که هر سال به طبیعت وارد می‌شوند، می‌توانند تجزیه شده تا چرخه طبیعی زندگی را برهم نزنند. این فناوری همچنین پیامدهای مثبت اقتصادی دارد، زیرا می‌تواند هزینه‌های جمع‌آوری و بازیافت زباله پلاستیکی را کاهش دهد.کشف اخیر پژوهشگران دانشگاه راتگرز نشان می‌دهد که با الهام از طبیعت و ساختار مولکولی زیست‌پلیمری می‌توان پلاستیک‌هایی ساخت که هم پایدار و کاربردی باشند، هم در انتهای عمر مفید خود تجزیه شوند. این دستاورد می‌تواند دوران پلاستیک‌های «ماندگار برای همیشه» را به پایان برساند و به کاهش بحران زیست‌محیطی و آلودگی جهانی کمک کند.با ادامه توسعه و آزمایش این فناوری، آینده‌ای قابل تصور است که در آن پلاستیک‌ها نه یک تهدید، بلکه ابزاری دوستدار محیط زیست و هوشمند خواهند بود.