كيف يتحول البلاستيك إلى جسيمات بلاستيكية دقيقة ونانوية خطيرة ويصل لأعضاء جسمك؟

إنها في كل مكان – في المحيطات، والتربة، والغذاء، ودم الإنسان، وحتى ثلوج القارة القطبية الجنوبية، تريليونات من البلاستيك الدقيق والنانوي، كثير منها أصغر من الفيروس، تطفو في البيئة، صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها، ويكاد يكون من المستحيل التخلص منها.

تكشف دراسة جديدة بالضبط كيف تتشكل هذه الشظايا البلاستيكية ولماذا ينتهي المطاف بالعديد منها حيث لا ينبغي لها أن تصل – داخل الخلايا الحية، حيث يمكن أن تغير الحمض النووي وتشكل مخاطر خطيرة على صحة الإنسان.

نُشرت الدراسة في مجلة Nature .

تمكن باحثون في جامعة كولومبيا للهندسة، بقيادة سانات كومار، أستاذ الهندسة الكيميائية، من اكتشاف الآلية الجزيئية وراء تكوين هذه الجسيمات.

تشرح النتائج، كيف أن معظم المواد البلاستيكية الشائعة تطلق قطعًا نانوية في البيئة- ليس فقط عندما يتم حرقها أو سحقها، ولكن ببطء وهدوء، بمجرد تركها في العراء.

فهم المواد البلاستيكية النانوية

تعتبر المواد البلاستيكية النانوية عبارة عن جزيئات بلاستيكية صغيرة للغاية، وعادة ما يكون حجمها أقل من ميكرومتر واحد.

وعلى عكس المواد البلاستيكية الدقيقة، التي لا تزال مرئية تحت المجهر، فإن المواد البلاستيكية النانوية صغيرة للغاية بحيث يمكنها عبور الحواجز البيولوجية – ودخول الخلايا والأنسجة، وحتى الدماغ في بعض الحالات.

إن حجمها وقدرتها على السفر داخل الكائنات الحية يجعلها مثيرة للقلق بشكل خاص من الناحية الصحية والبيئية.
بسبب حجمها المجهري، من الصعب للغاية إزالتها بمجرد دخولها إلى البيئة.

كيف تفقد المواد البلاستيكية بنيتها

معظم المواد البلاستيكية المستخدمة اليوم – حوالي 75% منها – مصنوعة من بوليمرات شبه بلورية، تتميز هذه المواد ببنية طبقية تجعلها قوية ومرنة وطويلة الأمد، تبدو تحت المجهر كأكوام من مواد صلبة وناعمة متناوبة.

تتكون الطبقات الصلبة من بلورات مترابطة، بينما تشبه الطبقات اللينة كتلةً متشابكة، تعمل هذه الطبقات اللينة كغراء، إذ تربط الأجزاء البلورية الصلبة معًا.

يمنح هذا التوازن الدقيق البلاستيك قوته الفريدة- ولكنه يمنحه أيضًا هشاشته.

ووجد كومار وفريقه، أن الطبقات الناعمة تتدهور أولاً، وخاصة عندما تتعرض لظروف بيئية مثل الحرارة والضوء والرطوبة.

وأوضح قائلاً: “ما نظهره في الدراسة الجديدة هو مدى سهولة كسر هذه الموصلات الناعمة حتى في ظل ظروف هادئة مثل مكبات النفايات”.

وبمجرد أن تتفكك الطبقات الناعمة، فإن القطع البلورية الصلبة لم تعد قادرة على حمل أي شيء في مكانه – وتنتشر في البيئة.

كيف تتساقط الجسيمات البلاستيكية النانوية

عندما تنفصل هذه الشظايا البلورية، تتحول إلى جسيمات بلاستيكية دقيقة أو نانوية، هذه الجسيمات لا تتحلل بسهولة.

يمكنها البقاء في البيئة لقرون، والأسوأ من ذلك، أن حجمها الصغير يسمح لها بالانتقال عبر الهواء والماء، وحتى جسم الإنسان.

تتمتع بعض أصغر الجسيمات البلاستيكية النانوية بحجم صغير بما يكفي للمرور عبر أغشية الخلايا البشرية.

قال كومار: “تطفو هذه القطع في كل مكان، وينتهي بعضها في أجسام البشر، تمر القطع الأصغر عبر الخلايا إلى النواة، حيث يمكنها أن تبدأ بالتأثير على الحمض النووي”.

بسبب شكلها وثباتها، قد تتصرف هذه الشظايا بشكل مشابه للأسبستوس، يثير هذا التوجه المقلق مخاوف بشأن ارتباطها المحتمل بالسرطان وأمراض القلب وغيرها من المشاكل الصحية طويلة الأمد.

المواد التي تفرز كميات أقل من البلاستيك النانوي

يقترح كومار أن أحد الحلول يكمن في هندسة مواد بلاستيكية أفضل، وتشير نتائج الفريق إلى أن تقوية الطبقات اللينة من البوليمرات شبه البلورية يجعلها أكثر مرونة.

يمكن للمهندسين تصميم مواد تطلق كميات أقل من البلاستيك النانوي بمرور الوقت.

وقال كومار: “يجب التركيز على هذه النقطة، لتقليل كمية البلاستيك الدقيق والنانوي الناتج عن تحلل البوليمر الطبيعي”.

إن تغيير تركيب هذه الطبقات لا يعني بالضرورة التضحية بقوة البلاستيك أو مرونته، ولكنه قد يؤدي إلى إبطاء عملية التحلل التي تؤدي إلى تساقط ضار بشكل كبير.

لماذا يهمنا أي شيء من هذا؟

اليوم، يُعاد تدوير حوالي 2% فقط من البلاستيك، بالنسبة للعديد من الشركات، يُعدّ التخلص منه أرخص، لكن كومار يُجادل بأن هذه الطريقة في التفكير لا تُراعي التكاليف الصحية الخفية للتلوث.

وقال كومار: “إذا قمت فقط بإلقاء البلاستيك في البيئة، فإنه يخلق جزيئات بلاستيكية دقيقة ونانوية تبدو وكأنها ستسبب مشاكل صحية”.

إن إعادة صياغة هذه القضية قد تُشكّل دافعًا قويًا لاستثمارات إضافية في إعادة التدوير، فالتكاليف الطبية للأمراض المرتبطة بالبلاستيك النانوي باهظة.

يكون التأثير المالي جليًا عند النظر إلى السرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية، أوضح كومار، قائلًا: “ربما يكون إعادة التدوير أرخص في الواقع”.

بلاستيك أكثر ذكاءً وأمانًا

هذا الفهم الجديد لكيفية تكوّن البلاستيك النانوي يفتح الباب أمام تصميم بلاستيكي أكثر ذكاءً وأمانًا، وتُؤكد الأبحاث الحديثة على خطورة أزمة البلاستيك العالمية هذه.

يمكن للبشر تقليل هذه الجزيئات الضارة من خلال حلول مبتكرة لإدارة النفايات وزيادة إعادة التدوير.

وتعد النتائج التي توصل إليها فريق كولومبيا بمثابة تذكير صادم بأن المواد البلاستيكية التي نعتمد عليها يوميًا – من عبوات الطعام إلى زجاجات المياه – لا تختفي عندما نتخلص منها.

تتحلل المواد البلاستيكية بهدوء إلى جزيئات غير مرئية، والتي يمكن أن تنتقل إلى أجسامنا والنظام البيئي الأوسع، مع عواقب بدأنا للتو في فهمها.

واختتم كومار حديثه قائلاً: “إذا فكرت في الأمر بهذه الطريقة، فجأة لم تعد تكلفة التقاعس عن العمل تبدو منخفضة إلى هذا الحد”.