تولید سلولز با کمک باکتری؛ جایگزینی طبیعی برای پلاستیک

جهان صنعت نیوز، وبگاه سای‌تِک‌دِیلی در گزارشی آورده است:

پسماندهای پلاستیکی یکی از معضلات اصلی محیط‌زیست هستند. پلاستیک‌های مصنوعی به‌تدریج خرد می‌شوند و به ذرات ریز پلاستیک تبدیل می‌گردند که می‌توانند مواد مضری آزاد کنند. به همین دلیل، دانشمندان به دنبال جایگزین‌های طبیعی و زیست‌تخریب‌پذیر برای پلاستیک هستند.

سلولز باکتریایی چیست؟

گروه پژوهشی به سرپرستی محمد مقصود رحمان (Muhammad Maksud Rahman)، استاد دانشگاه هوستون، روی سلولز باکتریایی تمرکز کرده است. سلولز باکتریایی همان ماده‌ای است که باکتری‌ها تولید می‌کنند و یکی از خالص‌ترین و فراوان‌ترین مواد طبیعی روی زمین به‌شمار می‌رود. دکتر رحمان توضیح می‌دهد: ما به دنبال جایگزینی پایدار و دوستدار محیط‌زیست برای پلاستیک هستیم. سلولز باکتریایی گزینه‌ای بسیار امیدوارکننده است.

روش جدید؛ آموزش باکتری‌ها برای حرکت منظم

مشکل اصلی سلولز باکتریایی معمولی این است که الیاف آن به صورت تصادفی رشد می‌کنند. این پراکندگی، استحکام و کارآیی ماده را محدود می‌کند. پژوهشگران با طراحی یک دستگاه استوانه‌ای چرخان (بیوراکتور چرخشی)، که باکتری‌ها درون آن رشد می‌کنند، توانستند حرکت باکتری‌ها را در حین رشد هدایت کنند؛ به عبارت دیگر، به جای اینکه باکتری‌ها به طور تصادفی حرکت کنند، دانشمندان آن‌ها را به حرکت در یک جهت مشخص راهنمایی کردند.

دکتر اِم. اِی. اِس. آر. سعدی (M.A.S.R. Saadi)، نویسنده اول پژوهش و دانشجوی دکتری در دانشگاه رایس، می‌گوید: دستگاهی ساختیم که حرکت باکتری‌ها را در حین رشد هماهنگ می‌کند. این روش ماده‌ای می‌سازد که به اندازه فلزات مقاوم، اما در عین حال انعطاف‌پذیر، شفاف و دوستدار محیط‌زیست است.

چقدر مقاوم است؟

الیاف سلولز تولیدشده با این روش، استحکامی معادل برخی فلزات و شیشه‌ها دارد؛ به عبارت دقیق‌تر، استحکام کششی این ماده به ۴۳۶ مگاپاسکال می‌رسد؛ یعنی از نظر استحکام به اندازه فولاد نرم است، اما انعطاف‌پذیری پلاستیک را دارد.

پژوهشگران در ادامه، نانوورقه‌هایی از نیترید بور، ماده‌ای بسیار مقاوم در برابر حرارت، نیز به آن اضافه کردند؛ نتیجه، ماده ترکیبی با استحکام ۵۵۳ مگاپاسکال بود. این ماده اصلاح‌شده گرما را سه برابر سریع‌تر از نمونه‌های معمولی دفع می‌کند.

چه کاربردی دارد؟

از آنجا که این فرآیند تولید در یک مرحله انجام می‌شود و قابلیت تولید در مقیاس صنعتی را دارد، پژوهشگران معتقدند می‌توان از آن در طیف وسیعی از صنایع استفاده کرد.

کاربردهای پیش‌بینی‌شده این ماده عبارت‌اند از:

مصالح ساختمانی و قطعات صنعتی (مانند قطعات خودرو)؛
بسته‌بندی؛
منسوجات (پارچه‌ها)؛
لوازم الکترونیکی دوستدار محیط‌زیست؛
فناوری‌های ذخیره انرژی.
دکتر سعدی توضیح می‌دهد: این روش به ما اجازه می‌دهد خواص ماده را برای کاربردهای خاص تنظیم کنیم. می‌توانیم انواع افزودنی‌ها را مستقیماً درون سلولز باکتریایی ادغام نماییم.

آینده؛ جایگزینی پلاستیک در صنایع مختلف

دکتر رحمان در پایان می‌گوید: این کار نمونه عالی از تحقیقات میان‌رشته‌ای در مرز علوم مواد، زیست‌شناسی و نانوفناوری است. پیش‌بینی می‌کنیم که این ورقه‌های سلولز باکتریایی روزگاری همگانی شوند و جایگزین پلاستیک در صنایع مختلف گردند و به کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی کمک کنند.

منبع: ایرنا

دانش و فناوری