مواد قابلة للتحلل الحيوي والسماد أكثر استدامة.. إنتاج البلاستيك الحيوي من الدهون والزيوت ونشا الذرة والقش ونفايات الطعام

سلع استهلاكية جديدة مثل النايلون باستخدام الميكروبات المعدلة وراثيًا والجلود البديلة المصنوعة من جذور الفطر أو الصبار

لطالما كانت المواد ذات الأساس الحيوي والسلع الاستهلاكية جزءًا من حياتنا اليومية، بدءًا من الخشب المستخدم تقليديًا لبناء المنازل إلى الصوف والجلد المستخدم في صناعة الملابس.

وأدى ظهور البوليمرات الاصطناعية المصنوعة من البترول وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى إلى تغيير قواعد اللعبة.

تحدى البلاستيك المواد التقليدية وفتح الأبواب لإمكانيات “لا نهاية لها”، لم يعد التصنيع مقيدًا بتوافر الموارد الطبيعية.

بعد أكثر من قرن من اختراع أول بلاستيك اصطناعي (1907) ومع تغير المناخ الذي يطرق أبوابنا، انقلبت الطاولات مرة أخرى وبدأت المواد الحيوية في العودة، البحث في إنتاج وتسويق مواد جديدة وأكثر استدامة لها على الأقل نفس خصائص البلاستيك التقليدي آخذ في الازدياد.

بفضل قطاع التكنولوجيا الحيوية سريع النمو، تظهر سلع استهلاكية جديدة مثل النايلون المصنوع باستخدام الميكروبات المعدلة وراثيًا والجلود البديلة المصنوعة من جذور الفطر أو الصبار.

تتمتع هذه المواد الحيوية الجديدة ببصمة كربونية أقل مقارنة بالبلاستيك التقليدي وعادة ما تتطلب طاقة أقل لإنتاجها، لذلك، كان الطلب متزايدًا في قطاعات متعددة، على وجه الخصوص، يظهرون وعدًا كبيرًا في صناعة التعبئة والتغليف وهو قطاع مسؤول عن إنتاج أكثر من 50 مليون طن من النفايات (الورق والكرتون والبلاستيك والزجاج) في عام 2020 ، وفقًا لـ Eurostat .

يحتوي الورق والكرتون والزجاج بالفعل على معدلات تجميع عالية جدًا ويُعاد استخدامها كمواد لمنتجات جديدة، لا يزال جمع البلاستيك، وإعادة استخدامه على وجه الخصوص عند مستوى منخفض للغاية إلى جانب معدل التجميع المنخفض، تسبب أنواع مختلفة من البلاستيك تحديات في إعادة الاستخدام، حيث يجب فصلها ثم إعادة استخدامها بشكل فردي للحفاظ على خصائص المواد الخاصة بها.

ما وراء البلاستيك التقليدي

في قطاع التعبئة والتغليف، تركز أبحاث المواد الحيوية الجديدة بشكل أساسي على ما يُعرف عمومًا بالبلاستيك الحيوي، على عكس المواد البلاستيكية التقليدية المشتقة من البترول، يمكن إنتاج البلاستيك الحيوي من الدهون والزيوت ونشا الذرة والقش أو حتى نفايات الطعام المعاد تدويرها، هذا يجعلها أكثر استدامة ويفتح الباب أمام المواد القابلة للتحلل الحيوي والسماد.

فإن استخدام البلاستيك الحيوي في قطاع التعبئة والتغليف لا يزال تقنية قادمة، لا تزال عمليات الإنتاج الخاصة بهم بحاجة إلى التحسين لتقليل انبعاثات الكربون الإجمالية.

في الوقت الحالي، ليست كل أنواع البلاستيك الحيوي خالية تمامًا من الزيوت، وبالتالي قد يكون لها تأثير ضار على البيئة إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح، علاوة على ذلك، نظرًا لطبيعة هذه المنتجات، لا يمكن دائمًا ضمان إعادة تدويرها بالشكل الصحيح.

قال كريستوف ماك، رئيس مجموعة تقنيات الرغوة في Fraunhofer ICT ، في الوقت الحالي، لا توجد أنظمة لجمع المواد الحيوية أو فرزها، مما يعني أنه لا يمكن دمج البلاستيك الحيوي في عمليات إعادة تدوير البلاستيك الشائعة” .

ضمن المشروع الممول من الاتحاد الأوروبي INN-PRESSME ، يعمل ماك والفريق على تطوير رغاوي جزيئية حيوية باستخدام ألياف نانوية من الكتان والقنب.

يمكن استخدام هذه الجسيمات في النهاية لبناء الصناديق العازلة والحرارة لتوصيل الطعام، من بين تطبيقات أخرى، من خلال دمج الإضافات النانوية في البوليمرات الحيوية، يأملون في زيادة الخواص الميكانيكية ووظائف المنتج النهائي.

وأوضح ماك “تبدأ العملية بمواد صلبة يتم صهرها وخلطها مع مواد مضافة مثل عوامل النفخ. بمجرد أن تتجمد المادة ، نحصل على حبيبات قابلة للتمدد والتي تعرضت للحرارة مرة واحدة، مثل الفشار، وأضاف أن هذه الجسيمات الرغوية يمكن أن تكون ، على سبيل المثال، ما تجده داخل أكياس الجلوس في مناطق الصالة.

علاوة على ذلك، يمكننا حتى أن نخطو خطوة إلى الأمام، من خلال إعادة تسخين هذه الجسيمات داخل قالب، يمكننا منحها هندسة ثلاثية الأبعاد محددة وتحويلها إلى أشياء وظيفية مثل صناديق النقل “.

علاوة على ذلك، يمكن إعطاء هذه الرغوة الحيوية طبقة إضافية من الوظائف عن طريق إضافة مركبات نشطة طبيعية يمكن أن توفر خصائص مضادة للميكروبات، مما يزيد، من بين أمور أخرى، قدراتها على حفظ الطعام.

يعد تطوير هذه الرغوة الحيوية واحدًا من 16 خطًا تجريبيًا يعمل عليها مشروع INN-PRESSME حاليًا، المشروع عبارة عن سرير اختبار مفتوح مبتكر (OITB) يهدف إلى دعم الشركات الأوروبية لتطوير منتجاتها باستخدام مواد قائمة على أساس بيولوجي.

ستعقد INN-PRESSME دعوتها المفتوحة الثانية في الفترة من 2 مايو إلى 15 يونيو 2023، يمكن للشركات الصغيرة والمتوسطة، و RTOs والشركات الكبيرة الأخرى التقدم لاختبار أفكارهم المبتكرة في قطاع المواد الحيوية والوصول إلى الخدمات التي يقدمها مشروع 16 خطوط تجريبية.

أدوات المائدة من البلاستيك الحيوي

ابتكارات أخرى في المواد الحيوية

بالتوازي مع الرغوة الحيوية النباتية ، تُظهر المواد الأخرى ذات الأساس الحيوي مثل الألجينات (عديد السكاريد من الأعشاب البحرية) أيضًا إمكانات واعدة.

وقد ثبت أن هذه لديها قدرات تشكيل الفيلم ونفاذية الأكسجين منخفضة؛ كما أنها عديمة الطعم والرائحة، مما يجعلها مرشحًا رائعًا لتغليف المواد الغذائية، على وجه التحديد، يعمل الباحثون على الاستفادة من قابليتها للذوبان في الماء لإنشاء منتجات نهائية جديدة مثل تغليف الأطعمة الصالحة للأكل.

بصرف النظر عن صناعة التعبئة والتغليف، يمكن أن تستفيد مجموعة واسعة من القطاعات الأخرى من استخدام المواد الحيوية الحديثة، على سبيل المثال، طور باحثون في جامعة أفيرو في البرتغال طريقة لإنتاج ألياف تشبه الحرير من مصل اللبن، وهو منتج ثانوي لإنتاج الجبن.

في مجال النقل ، يجري حاليًا تطوير أنواع جديدة من البطاريات والوقود. هذا هو الحال مع بطارية الميلانين الجديدة التي يتم تطويرها في جامعة كاليفورنيا.

هذه البطارية التي تعتمد على الميلانين قابلة للتحلل ويمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة الطبية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية الصغيرة.

نحتاج إلى خيارات تغليف أكثر استدامة

مع استمرار العالم في معالجة القضايا المتعددة الناجمة عن تغير المناخ ، فإن تطوير حلول أكثر استدامة وابتكارًا للتصنيع التقليدي للسلع الاستهلاكية يوفر الأمل في مستقبل أكثر اخضرارًا، ومع ذلك، في حين أن المواد الحيوية والبلاستيك الحيوي تبشر بالخير، فمن المهم التعامل مع استخدامها بحذر، حيث لا تزال عمليات الإنتاج وإعادة التدوير في المراحل الأولى من التطوير.

والمثير للدهشة، أن هذه المشكلة ليست بسبب نقص التكنولوجيا ولكن بسبب نقص الحافز.

بالنظر إلى أن استخدام المواد الحيوية الجديدة لم ينتشر بعد ، فإن دمج معالجتها في نظام إعادة تدوير البلاستيك الحالي قد يكون غير فعال تمامًا، فإن أول معمل تكرير حيوي متكامل لإنتاج وإعادة تدوير حمض polylactic ، أو PLA (البلاستيك الحيوي المنتج عادة) هو بالفعل في مرحلة التخطيط.

تعمل مبادرات مثل INN-PRESSME على تغيير النموذج من خلال الدفع نحو طرق جديدة لتقليل استخدام المنتجات البلاستيكية القائمة على الزيت من خلال حلول جديدة تعتمد على المواد القائمة على الألياف القابلة لإعادة التدوير أو البلاستيك الحيوي الجاهز لإعادة التدوير.

منتجات البلاستك وإعادة التدوير

تابعنا على تطبيق نبض