زیست تخریب پذیری یکی از مفاهیم کلیدی در حفاظت از محیط زیست است که به توانایی مواد در تجزیه‌ شدن به عناصر طبیعی توسط میکروارگانیسم‌ها اشاره دارد. این ویژگی به کاهش اثرات زیان‌بار ضایعات بر اکوسیستم کمک می‌کند و در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این مقاله به بررسی مفهوم زیست تخریب پذیری (زیست تجزیه پذیری) و اهمیت آن در زندگی مدرن پرداخته می‌شود.

آشنایی با مفهوم زیست تخریب پذیری

پلاستیک و ترکیبات پلاستیکی از جمله مواد مصنوعی پرکاربردی هستند که در انواع مختلف تولید می‌شوند و روز به‌ روز استفاده از آن‌ها در صنایع گوناگون افزایش می‌یابد. پلاستیک‌ها از پلیمرهایی تشکیل شده‌اند که از سنتز مواد اولیه‌ای به نام مونومر به دست می‌آیند. مونومرها اغلب سمی و برای سلامت انسان مضر هستند، در حالی که پلیمرها به‌ طور کلی خنثی بوده و خطر مستقیمی برای سلامتی ندارند.

مشکل اینجاست که در فرایند تولید پلیمر معمولاً مقداری مونومر باقی می‌ماند که می‌تواند اثرات منفی به‌ جا بگذارد. بنابراین، اگرچه بسته‌بندی‌های پلاستیکی با هزینه‌ای کم، محافظت مؤثر از محصولات به‌ ویژه مواد غذایی را فراهم می‌کنند، اما متأسفانه اثرات زیست‌ محیطی جدی به همراه دارند.

از طرفی، با توجه به اینکه اکثر پلاستیک‌های موجود از فرآورده‌های نفتی و زغال‌ سنگ تولید می‌شوند، این مواد غیر قابل بازگشت به چرخه طبیعت بوده و تجزیه آن‌ها قرن‌ها زمان می‌برد. علاوه بر این، استفاده از ظروف از جنس پلی‌استایرن برای مواد غذایی داغ و چرب به‌ هیچ‌ وجه بهداشتی نیست، زیرا این ظروف حاوی استایرن آزاد هستند؛ ماده‌ای به‌ شدت سرطان‌ زا که با تماس ظروف با غذای گرم وارد مواد غذایی می‌شود. مصرف مداوم چنین غذاهایی می‌تواند منجر به بیماری‌های خطرناکی مانند سرطان شود.

راه‌ حل این مشکل، تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر از منابع تجدیدپذیر مانند گیاهان است. با توجه به حرکت جهانی به سمت استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر و خوراکی، توسعه و تولید بیوپلاستیک‌ها به‌عنوان جایگزینی پایدار بیش از پیش ضروری به نظر می‌رسد.

معنی زیست تخریب پذیری

پلیمرهای زیست تخریب پذیر یا زیست تجزیه پذیر (biodegradable) موادی هستند که به گونه‌ای طراحی و تولید شده‌اند تا تحت تأثیر فعالیت موجودات زنده به‌ ویژه میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها و قارچ‌ها تجزیه شوند. این فرآیند شامل شکستن ساختار ماده به زیرواحدهای سازنده آن مانند آب، دی اکسید کربن و ترکیبات آلی طبیعی است.

به‌ بیان دیگر، زیست تخریب پذیری به خاصیتی اطلاق می‌شود که طی آن مواد به آسانی توسط ریزجانداران تجزیه شده و از بین می‌روند، به گونه‌ای که هیچ اثری از آن‌ها در محیط زیست باقی نمی‌ماند.

این ویژگی نه تنها از تجمع ضایعات در طبیعت جلوگیری می‌کند، بلکه به حفظ تعادل اکوسیستم کمک شایانی می‌کند. مواد زیست تخریب پذیر در مقایسه با مواد سنتی که قرن‌ها برای تجزیه شدن زمان نیاز دارند، جایگزین‌هایی پایدار و دوستدار محیط زیست به شمار می‌روند.

تفاوت مواد زیست تخریب پذیر با مواد کودپذیر

مواد زیست تخریب پذیر (Biodegradable) و مواد کودپذیر (Compostable) هر دو قابلیت تجزیه شدن دارند، اما این دو مفهوم یکسان نیستند و تفاوت‌های کلیدی دارند. مواد زیست تخریب پذیر به موادی گفته می‌شود که توسط ریزجانداران (مانند باکتری‌ها و قارچ‌ها) به ترکیبات طبیعی تجزیه می‌شوند. این فرآیند به فعالیت میکروارگانیسم‌ها محدود بوده و معمولاً در شرایط طبیعی یا کنترل شده رخ می‌دهد.

از سوی دیگر، مواد کودپذیر موادی هستند که تحت شرایط خاصی، معمولاً در حضور اکسیژن (فرآیند هوازی) یا در غیاب آن (فرآیند بی هوازی)، تجزیه شده و به مواد غنی از مواد مغذی (کود) تبدیل می‌شوند که برای تقویت خاک مفید است. به طور خلاصه تمام مواد کودپذیر، زیست تخریب پذیر هستند، اما همه مواد زیست تخریب پذیر الزاماً کودپذیر نیستند.

مواد زیست تخریب پذیر ممکن است به مواد ساده‌ای تجزیه شوند که برای خاک مفید نباشند، در حالی که مواد کودپذیر به طور خاص برای تولید کود و بهبود کیفیت خاک طراحی شده‌اند.

فرآیند تجزیه پذیری

بر اساس تعریف اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC، تجزیه پذیری فرآیندی آنزیمی است که به فعالیت سلولی وابسته است. در این فرآیند، موجودات زنده به کمک آنزیم‌ها، مواد را به ترکیبات ساده‌تر تجزیه می‌کنند.

تقریباً تمامی ترکیبات شیمیایی قابلیت تجزیه زیستی دارند، اما آنچه اهمیت دارد، سرعت انجام این فرآیند است که میزان تجزیه پذیری ماده را تعیین می‌کند. برخی مواد در مدت زمان کوتاهی تجزیه می‌شوند، در حالی که تجزیه برخی دیگر ممکن است سال‌ها یا حتی قرن‌ها طول بکشد.

عوامل مؤثر بر فرآیند تجزیه پذیری شامل نور، رطوبت و اکسیژن هستند که شرایط مناسبی برای فعالیت ریزجانداران فراهم می‌کنند. علاوه بر این، دما نیز نقش مهمی در سرعت این واکنش‌ها دارد؛ زیرا واکنش‌های شیمیایی در دماهای بالاتر با سرعت بیشتری انجام می‌شوند. به همین دلیل، محیط‌هایی با دمای بالاتر معمولاً فرآیند تجزیه را تسریع می‌کنند.

به طور کلی، ترکیب مناسب این عوامل می‌تواند سرعت و کارایی تجزیه زیستی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و در حفظ تعادل اکوسیستم نقش کلیدی ایفا کند.

استفاده از مواد زیست تخریب پذیر در محصولات مصرفی پزشکی

یکی از صنایعی که در دهه‌های اخیر به‌ شدت به مواد پلاستیکی متکی بوده، صنعت بهداشت و درمان است. استفاده از پلاستیک در این حوزه نقش کلیدی در کنترل عفونت در محیط‌های درمانی و بیمارستانی دارد. پلاستیک‌های مورد استفاده برای این منظور، عمدتاً از جنس پلی‌اتیلن با ضخامت بالا هستند تا خطر پارگی یا آسیب دیدگی به حداقل برسد.

در میان محصولات مصرفی پزشکی، کاورهای یکبار مصرف جراحی جایگاه ویژه‌ای دارند. این کاورها شامل انواع مختلفی از جمله کاور دسته چراغ، کاور دوربین آندوسکوپی، کاور میکروسکوپ، کاور سی آرم، کاور پروب سونوگرافی و … می‌باشند که با هدف حفظ استریلیته، جلوگیری از انتقال آلودگی‌ها و تضمین بهداشت در فرآیندهای جراحی و درمانی طراحی و تولید شده‌اند. 

با توجه به یکبار مصرف بودن این محصولات و نیاز به استفاده از کاورهای استریل جدید برای هر عمل جراحی، حجم بالایی از پلاستیک در بیمارستان‌ها و مراکز درمانی مصرف و به تبع آن زباله‌های عفونی و پلاستیکی تولید می‌شود. این موضوع، اهمیت استفاده از مواد زیست تخریب پذیر را به شدت برجسته می‌کند. زیرا این مواد با قابلیت تجزیه در طبیعت می‌توانند به طور مؤثری از انباشت زباله‌های پلاستیکی جلوگیری کرده و اثرات منفی آن‌ها بر محیط زیست را کاهش دهند. 

مواد زیست تخریب پذیر که در این محصولات استفاده می‌شوند باید ویژگی‌های مکانیکی و دوام خود را در طول مدت انبارش، تولید و استفاده حفظ کنند و دچار افت کیفیت نشود. این امر چالشی جدی و نیازمند دانش فنی پیشرفته است. شرکت آسیا جراح پیشرو با در نظر گرفتن مسئولیت خود در حفاظت از محیط زیست، سال‌ها در واحد تحقیق و توسعه به دنبال راهی برای استفاده از پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر در کاورهای جراحی بوده است.

سرانجام با تلاش‌های تیم تحقیقاتی و صرف هزینه‌های قابل توجه از اسفندماه سال 1401 بخش عمده‌ای از مجصولات شرکت با استفاده از پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر تولید می‌شود. با استفاده از این مواد، پسماندهای بیمارستانی و مراکز درمانی نه‌ تنها سریع‌تر به چرخه طبیعی باز می‌گردند، بلکه خطرات زیست محیطی مرتبط با دفن یا سوزاندن زباله‌های پلاستیکی به حداقل می‌رسد. 

چرا باید از مواد زیست تخریب پذیر استفاده کرد؟

همانطور که پیش از این گفته شد، در حالی که پلیمرهای سنتی مانند پلی‌اتیلن برای سال‌ها در محیط زیست باقی می‌مانند، پلیمرهای زیست تجزیه پذیر با قرار گرفتن در معرض محیط زیست، توسط فعالیت آنزیمی ریزجاندارانی مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها تجزیه می‌شوند. بنابراین، این پلیمرها برای کاربردهایی که در مدت زمان کوتاه استفاده می‌شوند و پس از آن دور ریخته می‌شوند، مناسب‌تر از پلاستیک‌های سنتی هستند و می‌توانند به کاهش آلودگی محیط زیست کمک کنند.

به همین دلیل، استفاده از مواد زیست تخریب پذیر در سال‌های اخیر افزایش پیدا کرده است. طبق آمار، مصرف جهانی پلیمرهای زیست تخریب پذیر از ۱۴ میلیون کیلوگرم در سال ۱۹۹۶ به ۶۸ میلیون کیلوگرم در سال ۲۰۰۱ افزایش یافته و در سال‌های اخیر این روند با گسترش استفاده از مواد پلاستیکی رشد چشمگیری داشته است.

این افزایش مصرف نشاندهنده نیاز فزاینده به پلاستیک‌هایی است که پس از استفاده به راحتی در محیط تجزیه شده و اثرات منفی زیست محیطی کمتری داشته باشند. با توجه به این آمار و ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی، تجاری سازی پلیمرهای زیستی به دلیل اثرات کمتر بر محیط زیست به طور چشمگیری در حال رشد است.

اهمیت تولید مواد زیست تجزیه پذیر و چالش های پیش رو

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه توسعه فرآیندها و محصولات کاربردی از موادی مانند نشاسته، سلولز و اسید لاکتیک برای تولید پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر صورت گرفته است. این پیشرفت‌ها در پاسخ به نیاز روزافزون به مواد زیستی اتفاق افتاده است که بتوانند جایگزین محصولات پلاستیکی معمولی شوند. تولید محصولاتی مانند محصولات آرایشی و بهداشتی، اقلام یکبار مصرف پزشکی و ظروف غذایی بیرون‌بر با استفاده از مواد زیست تجزیه پذیر راهی برای محافظت از محیط زیست در برابر آلودگی‌های پلاستیکی است.

با این حال، علیرغم اهمیت بالای تجزیه پذیری و تاثیر آن بر سلامت محیط زیست، بسیاری از مصرف‌کنندگان به خواص زیست تخریب پذیری محصولات توجه زیادی نمی‌کنند. این عدم توجه باعث شده که صنایع برای رقابت با محصولات مشابه پلاستیکی، قیمت‌های خود را به طور غیرمنطقی پایین بیاورند. همچنین بازار هنوز به اندازه کافی پذیرای پلیمرهای زیست تخریب پذیر در حوزه‌هایی همچون بسته‌بندی (کیسه‌های زباله، ظروف غذا، کارتن‌ها و دستمال کاغذی)، منسوجات نبافته، محصولات بهداشتی (پوشک‌ها، پدهای بهداشتی)، اقلام یکبار مصرف پزشکی (مانند کاورهای تجهیزات جراحی) و محصولات بیوپلاستیکی نبوده است.

این موضوع مانع تجاری سازی پلیمرهای زیست تخریب پذیر می‌شود.  برای تسهیل تجاری سازی این مواد، نیاز به ایجاد آگاهی بیشتر در بین مصرف‌کنندگان و صنایع وجود دارد تا اهمیت استفاده از این پلیمرها و تأثیرات مثبت آن بر محیط زیست به وضوح نشان داده شود.