پلیمرهای زیست تخریب پذیر

پلیمر زیست تخریب پذیر انواع مختلفی دارد که باعث می‌شود استفاده از آنها در صنایع مختلف افزایش یابد. ما در این مقاله به بررسی انواع پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و مسائل مربوط به آنها می‌پردازیم.

پلیمر زیست تخریب پذیر چیست؟

پلیمر زیست تخریب پذیر پلیمری است که می‌تواند توسط میکروب‌ها در محیط‌زیست تجزیه و به مواد ساده‌تری مانند آب، دی‌اکسیدکربن، مواد معدنی و سایر مواد بیولوژیکی تبدیل شود. این پلیمرها در مقایسه با پلیمرهای سنتی، مانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن که در طبیعت تجزیه نمی‌شوند، از مزایای زیست‌محیطی زیادی برخوردار هستند. پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر می‌توانند از منابع طبیعی مانند نشاسته، سلولز، پروتئین و چربی یا از منابع مصنوعی مانند پلی‌استر یا پلی‌وینیل الکل تشکیل شوند. این پلیمرهای طبیعی معمولاً از طریق تخمیر مواد طبیعی ایجاد می‌گردند. پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر مصنوعی نیز می‌توانند از طریق فرایندهای شیمیایی تولید شوند.

کاربردهای پلیمر زیست تخریب پذیر

پلیمر زیست تخریب پذیر کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. از جمله کاربردهای این پلیمرها یا بسپارها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی

پلیمر زیست تخریب پذیر می‌تواند جایگزینی برای پلاستیک‌های سنتی دربسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی باشد. این پلیمرها می‌توانند به کاهش آلودگی محیط‌زیست کمک کنند، زیرا در طبیعت تجزیه می‌شوند و به مواد ساده‌تری مانند آب، دی‌اکسیدکربن، مواد معدنی و سایر مواد بیولوژیکی تبدیل می‌شوند. از جمله کاربردهای پلیمرهای زیست تخریب پذیر دربسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی می‌توان به این موارد اشاره کرد: تولید کیسه‌های پلاستیکی، تولید ظروف پلاستیکی، تولید ظروف بسته‌بندی، تولید ظروف یکبار مصرف.

تولید محصولات پزشکی و دارویی

پلیمر زیست تخریب پذیر در تولید محصولات پزشکی و دارویی مانند ایمپلنت‌ها، داروهای خوراکی و داروهای موضعی نیز استفاده می‌شود. این پلیمرها می‌توانند به بهبود عملکرد محصولات پزشکی و دارویی و کاهش عوارض جانبی کمک کنند. از جمله کاربردهای پلیمرهای زیست تخریب پذیر در تولید محصولات پزشکی و دارویی می‌توان به این موارد اشاره کرد: تولید ایمپلنت‌های دندانی، تولید بخیه‌ها، تولید داروهای خوراکی، تولید داروهای موضعی. از این پلیمرها به‌عنوان روان‌کننده و قوام‌دهنده در محصولات پزشکی و دارویی استفاده می‌شود.

پلیمر زیست تخریب پذیر در مهندسی بافت

یکی دیگر از کاربردهای پلیمر زیست تخریب پذیر در مهندسی بافت است. پلیمرهای زیست تخریب پذیر در مهندسی بافت برای تولید ساختارهای بافتی مورداستفاده قرار می‌گیرند این پلیمرها می‌توانند عنوان ساختارهای پایه برای سلول‌ها و بافت‌ها به کار روند و به دلیل خاصیت تخریب‌پذیری که دارند، می‌توانند در زمان مشخص بازیافت شوند و از بین روند (مانند نخ بخیه‌های جذبی). این ویژگی‌ها این پلیمرها را به گزینه‌ای مطلوب برای استفاده در مهندسی بافت تبدیل می‌کند.

محصولات کشاورزی

پلیمر زیست تخریب پذیر در صنایع کشاورزی نقش مهمی در کاهش آلودگی محیط‌زیست و بهبود بهره‌وری محصولات ایفا می‌کند. یکی از کاربردهای این پلیمرها در صنایع کشاورزی مالچ پلاستیکی زیست تخریب پذیر است. مالچ پلاستیکی یک‌لایه پلاستیکی نازک است که روی خاک قرار می‌گیرد تا از تبخیر آب، رشد علف‌های هرز و آلودگی خاک جلوگیری کند. مالچ پلاستیکی زیست تخریب پذیر از پلیمرهای زیست تخریب پذیر مانند PLA، PCL و PGA ساخته می‌شود. این نوع مالچ پس از مدتی در خاک تجزیه شده و به مواد مغذی تبدیل می‌گردد.

ضرورت استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر

ضرورت استفاده از پلیمر زیست تخریب پذیر به دلیل مزایای زیست‌محیطی آن است. پلیمرهای سنتی مانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن که از منابع تجدیدناپذیر نفت و گاز تولید می‌شوند، در طبیعت تجزیه نمی‌شوند و می‌توانند سال‌ها در محیط‌زیست باقی بمانند. این امر می‌تواند منجر به مشکلات زیست‌محیطی مختلفی شود از جمله: آلودگی خاک، آلودگی آب، انتشار گازهای گلخانه‌ای، آسیب به اکوسیستم‌ها. پلیمرهای زیست تخریب پذیر می‌توانند جایگزینی برای پلیمرهای سنتی باشند و به کاهش این مشکلات کمک کنند. در ادامه برخی از مزایای استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر را توضیح می‌دهیم:

کاهش آلودگی محیط‌زیست: پلیمرهای زیست تخریب پذیر می‌توانند در محیط‌زیست تجزیه و به مواد ساده‌تری تبدیل شوند. این امر می‌تواند به کاهش آلودگی خاک، آب و اکوسیستم‌ها کمک کند.

کاهش مصرف منابع تجدیدناپذیر: پلیمرهای زیست تخریب پذیر می‌توانند از منابع طبیعی مانند نشاسته، سلولز، پروتئین و چربی تشکیل شوند. این امر به کاهش مصرف منابع تجدیدناپذیر مانند نفت و گاز کمک می‌کند.

بهبود چرخه مواد: بیشتر پلیمرهای زیست تخریب پذیر در فرایندهای بیولوژیکی تجزیه و به مواد ساده‌تری تبدیل شوند. این امر می‌تواند به بهبود چرخه مواد و کاهش تولید زباله کمک کند.

حفظ سلامت انسان و حیوانات: پلیمرهای زیست تخریب پذیر معمولاً سمی نیستند و خطری برای سلامت انسان و حیوانات ایجاد نمی‌کنند.

انواع پلیمر زیست تخریب پذیر

پلیمر زیست تخریب پذیر را می‌توان بر اساس منبع اولیه آن به دودسته کلی پلیمرهای زیست تخریب پذیر طبیعی و مصنوعی تقسیم کرد:

پلیمر زیست تخریب پذیر طبیعی

این پلیمرها از منابع طبیعی مانند نشاسته، سلولز، پروتئین و چربی، تشکیل می‌شوند. پلیمرهای زیست تخریب پذیر طبیعی معمولاً از طریق تخمیر مواد طبیعی تولید می‌شوند. تخمیر یک فرایند بیوشیمیایی است که توسط میکروب‌ها انجام می‌شود. در این فرایند، میکروب‌ها مواد طبیعی را به مولکول‌های ساده‌تر تجزیه می‌کنند. از جمله پلیمرهای طبیعی زیست تخریب پذیر می‌توان به نشاسته، سلولز، هیدروژل‌ها، کیتوزان و پلیمرهای زیستی مشتق شده از پروتئین‌ها اشاره کرد.

پلیمر زیست تخریب پذیر مصنوعی

این پلیمرها از منابع مصنوعی مانند پلی‌استر یا پلی‌وینیل الکل ساخته می‌شوند. بر اساس ساختار مولکولی، پلیمرهای زیست تخریب پذیر مصنوعی را می‌توان به سه دسته کلی تقسیم کرد:

پلیمرهای پلی اتر

این پلیمرها از واحدهای تکراری اسید کربوکسیلیک و الکل تشکیل می شوند. از جمله پلیمرهای پلی اتری زیست تخریب پذیر می توان به پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) و پلی هیدروکسی بوتییرات-کو-والرات (PHBV) اشاره کرد.

پلیمرهای پلی استر

این پلیمرها از واحدهای تکراری اسید کربوکسیلیک و آلدهید حاصل می‌شوند. از جمله پلیمرهای پلی‌استری زیست تخریب پذیر می‌توان پلی کاپرولاکتون (PCL) و پلی اتیلن ترفتالات (PET) را نام برد.

پلیمرهای پلی وینیل

این پلیمرها از واحدهای تکراری وینیل تشکیل می شوند. از جمله پلیمرهای پلی وینیل زیست تخریب پذیر می توان به پلی وینیل الکل (PVA) و پلی اتیلن گلیکول (PEG) اشاره کرد.

سوالات متداول پلیمرهای زیست تخریب پذیر

 ۱- سرعت تجزیه پلیمر زیست تخریب پذیر به چه عواملی بستگی دارد؟

سرعت تجزیه پلیمرهای زیست تخریب پذیر به عوامل مختلفی از جمله نوع پلیمر، شرایط محیطی و روش تولید پلیمر بستگی دارد.

 ۲- پلیمرهای زیست تخریب پذیر چه محدودیت‌هایی دارند؟

پلیمرهای زیست تخریب پذیر محدودیت‌هایی نیز دارند، از جمله: قیمت بالاتر، محدودیت‌های کاربردی و… .

 ۳- آینده پلیمرهای زیست تخریب پذیر در ایران چگونه است؟

با افزایش آگاهی مردم نسبت به اهمیت حفاظت از محیط‌زیست، استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر در ایران نیز در حال افزایش است.

 ۴- آیا پلیمرهای زیست تخریب پذیر می‌توانند جایگزین مناسبی برای پلیمرهای سنتی شوند؟

پلیمرهای زیست تخریب پذیر می‌توانند جایگزین مناسبی برای پلیمرهای سنتی باشند، اما این امر به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله قیمت، کاربرد و محدودیت‌های پلیمرهای زیست تخریب پذیر.

 ۵- آیا استفاده از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر می‌تواند به طور کامل مشکل آلودگی پلاستیک را حل کند؟

خیر، حل‌شدن این مشکل نیاز به آگاهی‌سازی و استفاده از سایر روش‌های زیست‌محیطی است.