آشنایی با مفهوم زیست تخریب پذیری

یکی از مواد مصنوعی که در انواع و اقسام مدل‌های مختلف تولید می‌شود و کاربردهای مختلف آن روز به روز در حال افزایش است، پلاستیک و ترکیبات پلاستیکی است.

اگرچه بسته بندی‌های پلاستیکی با هزینه کم، امکان حفاظت از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم می‌کنند، ولی متاسفانه معضلات بزرگ زیست محیطی را به دنبال دارد.

پلاستیک ها، پلیمرهایی هستند که از سنتز مواد اولیه به نام مونومر تهیه می شوند.

مونومرها موادی سمی و برای سلامت انسان مضر هستند ، در حالی که پلیمرها خنثی هستند و خطری برای سلامتی انسان ندارند، اما اشکال کار اینجاست که معمولاً در فرایند تهیه پلیمر مقداری مونومر باقی می ماند.

از آنجایی که اکثر پلاستیک های معمول در بازار از فرآورده های نفتی و زغال سنگ تولید می شوند، غیرقابل بازگشت به محیط زیست هستند و تجزیه آنها چند صد سال طول می کشد.

استفاده از ظروف پلی استایرن هم برای مواد غذایی گرم و داغ از نظر بهداشتی به هیچ عنوان مناسب نیست؛ چون ظروف پلی استایرنی فوم و غیرفوم همیشه مقداری استایرن آزاد در ترکیبات پلیمری خود دارند که فوق العاده سرطان زا است.

زمانی که ظروف پلی استایرن (PS) با مواد غذایی گرم و داغ و به ویژه چرب تماس پیدا می کنند، استایرن آزاد آن وارد ماده غذایی می شود و افرادی که به طور مستمر از غذاهای درون این ظروف استفاده می کنند، دچار بیماری های خطرناکی از جمله سرطان می شوند.

چاره ی رفع این مشکل، تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر از منابع تجدید شونده مثل گیاهان می باشد.

با توجه به اینکه در حال حاضر دنیا به سمت تولید و استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر و خوراکی پیش می رود، تولید پلاستیک های تجزیه پذیر (بیو پلاستیک) بسیار ضروری است.

معنی زیست تخریب پذیری

پلیمرهای زیست تخریب پذیر (biodegradable) به گونه ای ساخته شده اند تا با قرار گرفتن در معرض فعالیت ریزجانداران زنده تجزیه شوند.

بنابراین به زبان ساده عبارت زیست تخریب پذیر (زیست تجزیه پذیر) در توصیف موادی استفاده می شود که به سادگی توسط موجودات زنده و ریزجانداران به زیر واحدهای سازنده ی خود تجزیه شود و در محیط زیست باقی نماند.

تفاوت مواد زیست تجزیه پذیر با مواد کود پذیر

با توجه به اینکه مواد زیست تجزیه پذیر توسط ریزجانداران (میکرو ارگانیسم ها) به مواد تشکیل دهنده ی خود یعنی مواد یافت شدنی در طبیعت تجزیه می شوند، گاهی به اشتباه به آنها مواد کود پذیر یا کمپوست پذیر (Compostable) می گویند، در حالی که فرآیند زیست تخریب پذیری فقط به تجزیه توسط میکرو ارگانیسم ها گفته می شود ولی فرآیند کود پذیری شامل تجزیه ی هوازی یا بی هوازی است.

فرآیند تجزیه پذیری

بر اساس تعریف اتحادیه ی بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) ؛ تجزیه پذیری حاصل فرآیندی آنزیمی و به دلیل فعالیت سلول (یاخته) ها است.

می توان گفت به طور تقریبی تمام ترکیبات شیمیایی تحت تجزیه ی زیستی قرار می گیرند، ولی سرعت نسبی این فرآیند ها مهم است که درواقع میزان تجزیه پذیری را مشخص می کند.

سه عامل اصلی این فرآیند نور ، رطوبت  و اکسیژن هستند، اما با توجه به اینکه واکنش های شیمیایی در دماهای بالاتر سریعتر اتفاق می افتند، دما را نیز می توان بعنوان عامل چهارم مؤثر در سرعت تجزیه در نظر گرفت.

استفاده از مواد زیست تخریب پذیر در مصرفی های پزشکی

یکی از صنایعی که در سده اخیر، از انواع و اقسام مواد پلاستیکی استفاده می کند، صنایع بهداشت و درمان است.

امروزه با توجه به کنترل عفونتی که می بایست در محیط های درمانی و بیمارستانی رعایت شود، از پلاستیک ها در فرایند پوشاندن ادوات و دستگاه های پزشکی استفاده می شود.

پلاستیک هایی که برای این منظور استفاده می شود، اکثرا از جنس پلی اتیلن  و با ضخامت نسبتا بالا هستند که امکان پارگی و یا صدمه دیدن پلاستیک در آن ها پایین است.

بنابراین یک دسته مهم کالاهای پزشکی در این خصوص، کاورهای یکبار مصرف جراحی هستند که در حال حاضر شرکت آسیا جراح پیشرو انواع و اقسام مدل های آن را تولید می کند.

این کاورها شامل کاور دسته چراغ، کاور دوربین آندوسکوپی، کاور میکروسکوپ، کاور سی آرم ، کاور پروب سونوگرافی و…. می باشد.

نکته مهم در استفاده از کاورهای جراحی که توجه به محیط زیست را مهم می کند، این است که با توجه به یکبار مصرف بودن و استریلیته در استفاده بعدی می بایست کاور، با کاور استریل جدید جایگزین شود. بدین ترتیب حجم پلاستیک تولیدی مصرفی در بیمارستان ها و مراکز درمانی بسیار بالا می رود.

با توجه به این نکته و تولید حجم زیادی از زباله های عفونی و پلاستیکی، اهمیت فرایند زیست تخریب پذیری بسیار با ارزش و با اهمیت است.  

از طرف دیگر این اقلام در صورت تجزیه پذیر شدن بایستی به گونه ای طراحی و تولید شوند که در مدت زمان انبارش، تولید و در نهایت زمان ماندگاری استریل تغییر کیفیت نیافته و فرسوده نشوند و این موضوع کار را بسیار دشوار و حساس می نماید.

شرکت آسیا جراح پیشرو که یکی از اهداف و ماموریت های خود را در این سال ها خدمت رسانی به مردم و همین طور نگهداری و حفاظت از محیط زیست قرار داده است، چندین سال در واحد تحقیق و توسعه به دنبال فرمولی برای زیست تخریب پذیر کردن پلاستیک های مورد استفاده در کاورها بوده و در نهایت با تلاش تیم تحقیقاتی خود و با صرف هزینه های فراوان، در نهایت به فرمولاسیون تبدیل پلاستیک های استفاده شده در کاورها به پلاستیک های زیست تخریب پذیر رسیده است و از اسفند ماه سال ۱۴۰۱ بخش عمده ای از مواد اولیه پلاستیک خود را زیست تخریب پذیر کرده است.

اهمیت تولید مواد زیست تخریب پذیر و چالش های پیش رو

امروزه پیشرفت های بسیار خوبی در زمینه ی توسعه ی فرآیندها و محصولات کاربردی از موادی مثل نشاسته، سلولز و اسید لاکتیک (در جهت ساخت مواد پلاستیکی زیست تجزیه پذیر) صورت گرفته است.

همچنین نیاز به ایجاد پلیمرهای زیست تخریب پذیر و محلول در آب برای جایگزینی با محصولاتی که برای کوتاه مدت استفاده می شوند و سریعاً بعد از مصرف، ظرف آنها وارد چرخه ی فاضلاب می شود (مثل مواد شوینده، مواد آرایشی و بهداشتی، یکبار مصرف های پزشکی، ظروف غذاهای بیرون بر و…) اهمیت زیادی پیدا کرده است.

اما با وجود اهمیت بالای تجزیه پذیری و تاثیر آن بر سلامت محیط زیست، متاسفانه بیشتر مصرف کننده ها ارزش زیادی برای خواص زیست تخریب پذیری قائل نیستند، که این موضوع صنایع را مجبور می کند برای رقابت، قیمت های خود را به قیمت های محصولات مشابه پلیمرهای سنتی (تجزیه ناپذیر) نزدیک کنند.

از طرفی هم بازارها هنوز به اندازه ی کافی برای پلیمرهای زیست تخریب پذیر شامل مواد بسته بندی (مثل کیسه زباله، کاغذ دیواری، ظروف غذا، کارتن های بسته بندی، دستمال کاغذی و…)، منسوجات نبافته و محصولات بهداشتی (مثل پوشک و پدهای بهداشتی)، کالاهای یکبار مصرف پزشکی (همچون پارچه های یکبار مصرف، کاور های تجهیزات جراحی و…) ، کالاهای یکبار مصرف (مثل کارد وچنگال، ظرف ها و…)، و کالاهای بیو پلاستیکی تمایلی نشان نداده اند و این مانع تجاری سازی پلیمرهای زیست تخریب پذیر است.

در صورتی که پلیمرهای سنتی مثل پلی اتیلن تا سال ها بعد از مصرف در محیط زیست باقی می مانند.

بنابراین، پلیمرهای زیست تجزیه ناپذیر برای کاربردهایی که برای دوره های زمانی کوتاه مورد استفاده قرار می گیرند و دور ریخته می شوند مناسب نیستند و باید برای کاربردهای طولانی تری استفاده شوند.

به علاوه این که پلاستیک ها توسط غذاها و مواد زیستی کثیف می شوند که بازیافت فیزیکی این مواد را هم عملاً غیر ممکن می کند.

در مقابل، پلیمرهای زیست تجزیه پذیر با قرارگرفتن در محیط های زیست توسط فعالیت آنزیمی ریزجاندارانی مثل باکتری ها، قارچ ها و جلبک ها تخریب می شوند و زنجیره های پلیمری آن ها نیز ممکن است از طریق فرآیندهای غیرآنزیمی مثل الکترولیز شیمیایی در محیط زیست شکسته شود.

چرا باید از مواد زیست تخریب پذیر استفاده کرد؟

مصرف جهانی پلیمرهای زیست تخریب پذیر از ۱۴ میلیون کیلوگرم در سال ۱۹۹۶ به میزان تخمینی ۶۸ میلیون کیلوگرم در سال ۲۰۰۱ افزایش یافته است و این آمار در سال های اخیر با گسترش استفاده از مواد پلاستیکی افزایش چشمگیری را نیز تجربه کرده است.

با توجه به این آمار و بر مبنای ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی می توان گفت تجاری سازی پلیمرهای زیستی به جهت افزایش ارائه ی این محصولات با طول عمر استفاده ی نسبتا کوتاه در بازارهای جهانی رو به گسترش است.