پلاستیک‌ها با آلودگی زیست‌محیطی به‌خصوص افزایش گازهای گلخانه‌ای تهدید بزرگی برای کره زمین محسوب می‌شوند. ایده تولید پلاستیک زیستی برای کاهش مصرف نفت شکل گرفت، اما پلاستیک زیستی می‌توانند جایگزین پلاستیک نفتی شوند. در این محتوا تلاش کردیم به پاسخ این سؤال، همچنین به تعریف پلاستیک زیستی و انواع آن، علت نامگذاری، کاربرد و اهمیت، مزایا و معایب پلاستیکهای زیستی بپردازیم.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
پلاستیک زیستی چیست؟
تولید پلاستیک زیستی اساساً در ماهیت تجدیدپذیر منابع مورداستفاده برای ساخت آن ناپیداست. پلاستیک سنتی بزرگ‌ترین مصرف‌کننده نفت و گاز طبیعی، هم به‌عنوان ماده خام و هم به‌عنوان انرژی موردنیاز برای ساخت و بازیافت این مواد هستند. صنعت نفت به‌تنهایی مسئول انتشار بیش از ۳۴.۶ درصد از CO2 در هوا است. علاوه بر این، ذخایر نفت در سطح جهانی در حال کاهش هستند. در نتیجه نیاز به دستیابی به جایگزین‌های پایدارتر و سازگار با محیط‌زیست را بیشتر تقویت می‌کند.
اصطلاح «پلاستیک زیستی» پلاستیکی با منبع زیستی، یعنی ساخته شده از اجزای طبیعی تجدیدپذیر به طور کامل یا جزئی، یا مواد پلاستیکی زیست‌تخریب‌پذیر است. این اصطلاح ازیک‌طرف، به پلاستیکهای با منبع زیستی گیاهی یا حیوانی اشاره دارد. در نتیجه وابستگی به نفت را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر به پلاستیکهای زیست‌تخریب‌پذیر اشاره دارد. این پلاستیک‌ها به کمک کمپوست‌های صنعتی تجزیه می‌شوند. اگرچه پلاستیکهای زیستی کارآمد هستند، اما آنها نمی‌توانند جایگزین همه پلاستیکهای نفتی شوند، زیرا پلاستیکهای زیستی همه ویژگی‌ها و خواص پلاستیکهای نفتی را ندارند. به‌عنوان‌مثال برخی از بسته‌بندی‌های پلاستیکی با منبع زیستی در برابر حرارت مقاوم نیستند و این امر می‌تواند مانعی برای برخی از تولیدکنندگان باشد.
بیوپلاستیک از چه چیزی ساخته شده اند؟
بر خلاف پلاستیک سنتی ساخته شده از کربن فسیلی، پلاستیک زیستی را می‌توان به طور جزئی یا کامل از کربن گیاهی، نشاسته استخراج شده از غلات (گندم یا ذرت) یا سیب‌زمینی، گلوکز حاصل از نشاسته یا روغن گیاهی تولید کرد. بااین‌وجود برخی از پلاستیکهای زیستی از مواد زیست‌تخریب‌پذیر از منابع فسیلی به دست می‌آیند. در حقیقت سه گروه عمده پلاستیک زیستی به شرح زیر وجود دارند:
زیستی و غیرقابل‌تجزیه: شامل پلی‌اتیلن زیستی (PE یا Bio-PE) یا پلیمرهای عملکرد فنی مبتنی بر زیستی؛ مانند پلی‌آمیدهای زیستی (PA) یا پلی اورتانها (PUR).
پایه زیستی و زیست تخریب پذیر: مانند پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA)، پلی بوتیلن سوکسینات (PBS)یا سایر پلیمرهای مبتنی بر نشاسته.
با منشأ فسیلی و زیست‌تخریب‌پذیر: شامل پلی بوتیلن آدیپات ترفتالات (PBAT) هستند.
چرا به نام بیوپلاستیک نامگذاری شده اند؟
اصطلاح بیوپلاستیک دو واقعیت متمایز را مشخص می‌کند: منشأ منبع (منبع زیستی) و مدیریت پایان عمر آن (زیست‌تخریب‌پذیر و قابل کمپوست). در واقع انتخاب این نام اشاره به پلاستیک مبتنی بر منابع زیست‌توده تجدیدپذیر مانند گیاهان دارد. از سوی دیگر به پلاستیک قابل کمپوست از طریق تجزیه بیولوژیکی اشاره دارد. اگر اکسیژن کافی برای میکروب‌ها وجود داشته باشد، مواد کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر چیزی جز CO2، آب، مواد معدنی و احتمالاً زیست‌توده با تجزیه کندتر باقی نمی‌گذارد.
کاربردهای پلاستیک زیستی
اولین‌بار پلاستیکهای زیستی وقتی وارد بازار شدند، عمدتاً با ترکیبات مبتنی بر نشاسته و PLA، برای کاربردهای یکبار مصرف به کار می‌رفتند. این کاربردها بسته‌بندی انعطاف‌پذیر (کیسه مواد غذایی و غیره) و مواد سفت (سینی، بطری، نی، فنجان، بشقاب، لیوان و غیره) را شامل می‌شوند. امروزه کاربردهای پلاستیکهای زیستی در حال گسترش است. تورهای ماهیگیری تک و چندرشته‌ای زیست‌تخریب‌پذیر، کیسه‌های جمع‌آوری زباله‌ها اسباب‌بازی، بسته‌بندی مواد غذایی (لبنیات، تخم‌مرغ، میوه‌ها و نوشیدنی‌ها)، ساخت عینک، گلدان‌های گیاهی، برخی از کاربردهای پلاستیکهای زیستی هستند.
اهمیت پلاستیک زیستی
تولید و استفاده از پلاستیکهای زیستی به‌طورکلی در مقایسه با تولید پلاستیک از نفت را یک فعالیت پایدار در نظر می‌گیرند. در واقع منجر به کاهش سوخت‌های فسیلی به‌عنوان منبع کربن و اثر گلخانه‌ای خالص در طول تجزیه زیستی می‌شوند. به همین دلیل است که پلاستیکهای زیستی عصر جدیدی را در صنعت و فناوری بسته‌بندی باز کرده‌اند. هنگامی که این ماده برای بسته‌بندی محصولات غذایی استفاده می‌شود، طعم یا بوی آنها را تغییر نمی‌دهند. همچنین این پلاستیک‌ها حاوی مواد تهدیدکننده برای سلامتی انسان‌ها نیستند.
مزایا و معایب پلاستیک زیستی
پلاستیکهای زیستی حدود پانزده سال در طبیعت باقی می‌مانند این مواد با کاهش گازهای گلخانه‌ای، تخریب زیستی و استفاده از منابع تجدیدپذیر، زیست‌محیطی‌تر از پلاستیکهای سنتی هستند. مانع واقعی برای تولید و گسترش پلاستیکهای زیستی هزینه‌های بیش از حد بالای آنها است. پلاستیکهای قابل کمپوست دو تا سه برابر و پلاستیکهای با منبع زیستی ۳۰ تا ۵۰ درصد گران‌تر از پلاستیکهای سنتی هستند. همچنین برای تولید پلاستیک زیستی، بایستی زمین‌های کشاورزی مورداستفاده قرار گیرند. استفاده از زمین‌های زراعی برای تولید مواد زیست‌تخریب‌پذیر می‌تواند با تولید مواد غذایی رقابت کند.
برای رفع این مشکل مراکز تحقیقاتی در حال مطالعه برای تولید پلاستیکهای زیستی از بقایای کشاورزی و جنگل‌داری هستند تا از رقابت با صنایع غذایی خودداری شود. معایب بعدی پلاستیکهای زیستی بازیافت آنها است. در حال حاضر بازیافت پلاستیکهای زیستی غیرممکن است؛ زیرا پلاستیکهای گیاهی برای مخلوط‌شدن با پلاستیکهای دیگر (پلاستیکهای شماره‌های ۱، ۲ و غیره) طراحی نشده‌اند. پلاستیک زیستی در صورت مخلوط‌شدن با پلاستیکهای نفتی در هنگام بازیافت، کیفیت آن را کاهش می‌دهند و پلاستیک بادوام را آلوده می‌کنند.
سوالات متداول پلاستیکهای زیستی
۱- کاربرد پلاستیک زیستی در پزشکی چیست؟
در پزشکی از پلاستیک زیستی در بخیه‌ها و پیچهای جراحی استفاده می‌شود. برخلاف پینهای رزوه‌ای ساخته شده از تیتانیوم، نیازی به برداشتن آنها پس از مدتی یا جایگزینی آنها با موارد جدید نیست.
۲- پلاستیک زیستی را چگونه می‌توان تشخیص داد؟
پلی لاکتیک اسید (PLA)، شکل رایج پلاستیکهای زیستی است. این پلاستیک‌ها شکل نسبتاً جدیدی از بسته‌بندی هستند که به‌عنوان پلاستیک شماره ۷ شماره‌گذاری می‌شوند.
۳- چگونه بفهمیم مواد بیوپلاستیک قابلیت تجزیه یا کمپوست شدن را دارند؟
در حال حاضر هیچ مقرراتی برای شناسایی انواع پلاستیکهای زیستی موجود در بازار وجود ندارد. شناسایی بین پلاستیکهای اکسید تخریب‌پذیر، زیست‌تخریب‌پذیر یا کمپوست‌پذیر دشوار است، زیرا تولیدکنندگان ملزم به نشان‌دادن این موضوع نیستند.
۴- تجاری‌ترین پلاستیک زیستی موجود در بازار کدام است؟
اسید پلی لاکتیک (PLA) تجاری‌ترین بیوپلاستیک موجود در بازار است. استفاده از آن در بخشهای مختلف از بسته‌بندی تا جراحی است. تولید صنعتی آن مستلزم استفاده از بیوتکنولوژیهای پیشرفته است.
۵- مشکلات مواد بیوپلاستیک چیست؟
برخی از پلاستیکهای زیستی، نه زیست‌تخریب‌پذیر هستند و نه قابلیت کمپوست شدن را دارند. بقایای آنها، همان مشکلات آلودگی ناشی از نفت را ایجاد می‌کنند؛ زیرا آنها در طی تجزیه، پلاستیکهای میکرو و نانو تولید می‌کنند.
