پلیمر سبز
بدون پلیمرها، زندگی مدرن غیرممکن خواهد بود زیرا پلیمرها به عنوان ضربان ساز برای فناوری های مدرن عمل می کنند. هر ساله صدها میلیون تن پلیمر از نفت در مجتمع های پتروشیمیایی تولید می‌شود. بسیاری از این پلیمرها در محل‌های دفن زباله برای سال‌ها باقی می‌مانند و در بستر محیط زیست خطرات بهداشتی قابل توجهی برای اکوسیستم طبیعی به وجود می‌آورند. با این حال زندگی معمولی انسان بدون این پلیمرها قابل تصور نمی باشد. یک راه حل برای این معضل، استفاده از پلیمرهای سبز (تخریب پذیر) می باشد. این پلیمرها یک مزیت عمده دارند که با گذشت زمان تجزیه می‌شوند.
پلیمر سبز چیست
این روزها یکی از کلمه های کلیدی در همه صنایع “پایداری” است زیرا همه ما تلاش می کنیم تا راه هایی برای حفظ منابع زمین برای نسل های آینده و کاهش اثرات مضر تغییرات آب و هوایی پیدا کنیم. در بازارهای پلاستیک و لاستیک، این به معنای دور شدن از سوخت های فسیلی به عنوان منابع مواد شیمیایی اساسی و حرکت به سمت منابع تجدیدپذیر مانند گیاهان و محصولات زائد است. نوآوری هایی در سراسر جهان در صنایع مواد شیمیایی با نیروی محرکه قوی برای یافتن منابع سوخت پایدار وجود دارد و فناوری که برای سوخت توسعه می یابد اکنون به صنعت پلیمر بالادستی منتقل می شود. با این حال، مانند نفت، رقابت برای منابع همیشه وجود خواهد داشت.
هدف استفاده از پلیمرهای سبز و تخریب پذیر ، اقتصاد سبز، کاهش تقاضا برای منابع انرژی، به حداقل رساندن ضایعات، جلوگیری از آلودگی و خطرات زیست محیطی، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، بهینه سازی فرآیندهای تولید و ایجاد بازیافت موثر زباله می باشد.
انواع پلیمر سبز
پلیمرهای سبز را بر مبنای طبیعت و منشا آن ها تقسیم بندی می کنند. یکی از مهم ترین گروه‌های پلیمرهای سبز، پلی استرها هستند. پلی استرها می‌توانند به چندین روش از جمله تراکم مستقیم الکل ها و اسیدها، پلیمریزاسیون حلقه باز (ROP) و واکنش های پلیمریزاسیون فلزی کاتالیز سنتز شوند.
پلیمرهای سبز به صورت مصنوعی و یا طبیعی وجود دارند که مشترکات کمی بین آنها از قبیل ساختار و خواص وجود دارد و در صنایع مختلف از قبیل داروسازی، کشاورزی و بسته بندی کاربرد فراوانی دارند.
پلیمر سبز زیست تخریب پذیر
واژه زیست تخریب پذیر (BiODEGRADABLE) به معنی قابلیت تجزیه ساختار شیمیایی یک ماده به مواد ساده تر مثل کربن دی اکسید، آب، متان و زیست توده است که در اثر فعالیت آنزیمی میکروارگانیسم ها انجام می پذیرد.
بسیاری از پلیمرهای زیست تخریب پذیر موجود در صنعت بسته بندی از منابع تجدید پذیر می آیند.
این بدان معنی است که اتم های کربن در زنجیره مولکولی آن ها از طبیعت گرفته شده است. این همان چیزی است که ما معمولا از آن به عنوان داشتن “منشا زیستی” یاد می کنیم.
به طور معمول، پلیمرهای زیستی موجود در بخش پلاستیک های زیستی از منابع زیستی مانند نیشکر، ذرت یا چغندرقند بدست می آیند .
لازم به ذکر است که همه پلیمرهای زیست تخریب پذیر در فرآیند تجزیه زیستی خود تحت تأثیر ماهیت شیمیایی مواد و البته محیط زیست تخریبی است که در آن یافت می شود.
به عنوان مثال، کمپوست سازی محیطی است که سرعت تجزیه زیستی صنعتی ظروف مختلف و بسته بندی های ساخته شده از پلیمرهای زیستی قابل کمپوست را تسریع می کند.
با این حال، پلیمرهای زیستی وجود دارند که دارای منشأ گیاهی هستند اما زیست تخریب پذیر نمی باشند.
به عنوان مثال می توان به موادی مانند BioPET یا BioPE اشاره کرد. این ها پلیمرهای زیستی هستند که از طبیعت به دست می آیند (یعنی منشا گیاهی دارند) اما زیست تخریب پذیر نیستند. به عبارت دیگر در پایان عمر مفید آن ها با همان مشکلات تولید زباله مانند پلاستیک های معمولی مواجه خواهیم شد.
کاربردهای پلیمر سبز در زندگی انسان
تمام پلیمرهای تخریب پذیر باید پایدار و با دوام کافی برای استفاده در کاربرد خاص خود باشند، اما پس از دفع به راحتی باید تجزیه شوند. پلیمرها، به‌طور خاص پلیمرهای تخریب پذیر، دارای ستون کربن بسیار قوی هستند که شکستن آن ها دشوار است.
خواص پلیمرهای تخریب پذیر که برای مصارف دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از:
- غیر سمی
- قادر به حفظ استحکام مکانیکی مناسب تا زمانی که تخریب شود
- قادر به کنترل نرخ تخریب
کاربرد پلیمر سبز در صنعت بسته بندی
مهم ترین و بیشترین استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر در جامعه امروز، در صنایع بسته بندی است. همان طور که ذکر کردیم این پلیمرها با سرعت بالا تجزیه می شوند.از این رو آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند و به طبیعت آسیب نمی رسانند.
یکی از متداول ترین پلیمرها برای اهداف بسته‌بندی، پلی لاکتیک اسید ( PLA ) می باشد. PLA یک ترموپلاستیک تجاری و زیست تخریب پذیر بر پایه اسید لاکتیک است. PLA برای انواع فیلم، بسته‌بندی و ظروف (از جمله بطری و لیوان) استفاده می‌شود. مونومرهای اسید لاکتیک را می توان از منابع 100 درصد تجدیدپذیر مانند ذرت و چغندرقند تولید کرد. برای جایگزینی مواد حاصل از پتروشیمی با مواد ساخته شده از اجزای زیست تخریب پذیر تلاش قابل توجهی انجام گرفته است.
کاربرد پلیمر سبز در صنعت پزشکی
بر خلاف پلیمرهای پلاستیکی معمولی می توان از پلیمرهای زیست تخریب پذیر در زمینه های مختلف پزشکی استفاده کرد. پليمرهـای سنتزی زيسـت تخريب پذير مزيت هـای مختلفـي را نسـبت بـه مـواد ديگـر بـراي تولید ساختار در مهندســي بافــت ارائــه می دهنــد. از مهم تريــن ايــن مزايــا ميتــوان بــه قابليــت طراحــي خــواص مکانيکــی و ســينتيک تخريــب در کاربردهــای مختلــف اشــاره کــرد. پليمرهــای مصنوعــي را ميتــوان بــه اشــکال هندســی مختلفــي بــا سـاختاری دارای منافـذ بـا طراحـی دلخـواه بـرای رشـد بافت تهيـه کـرد.
مزایای پلیمر سبز
اثرات زیست محیطی کمتر
همانطور که از نام آن پیداست، پلیمرهای سبز برای محیط زیست بهتر هستند. این عمدتا به این دلیل است که این مواد سوخت فسیلی و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهند. تأثیر زیست محیطی پلیمرهای سبز به طور قابل توجهی کمتر از همتایان مبتنی بر نفت آنها است. به عنوان مثال، مطالعات اولیه کوکاکولا نشان می‌دهد که بطری‌های حاوی 30 درصد بیو پت، انتشار کربن را تا 20 درصد کاهش می‌دهند.
پلاستیک های سبز زیست تخریب پذیر به کاهش زباله هایی که محل های دفن زباله را اشغال می کنند کمک می کند. سیستم‌هایی برای جذب و کمپوست پلاستیک و تولید محصولات مفید از طریق این فرآیند وجود دارد. کمپوست همچنین می تواند در هزینه هایی که شهرداری ها و شرکت ها باید به عنوان هزینه های دفن زباله صرف کنند، صرفه جویی کند.