آیا وقت خداحافظی با پلاستیک فرا رسیده؟

جهان صنعت نیوز، این فناوری از یک زیست‌رآکتور چرخشی استفاده می‌کند تا نانوالیاف سلولزی را هم‌راستا کند و ورقه‌هایی با استحکام کششی تا ۵۵۳ مگاپاسکال ایجاد کند. این ماده زیست‌تخریب‌پذیر، سازگار با محیط‌زیست است و می‌تواند جایگزین پلاستیک در بسته‌بندی، تجهیزات الکترونیکی و صنایع دیگر شود.  

به نقل از اس‌تی‌دی، این فناوری جدید برای تولید سلولز باکتریایی می‌تواند به ساخت موادی مستحکم و چندمنظوره منجر شود که توانایی جایگزینی پلاستیک را دارند.

شاید نسل بعدی مواد پیشرفته نه در کارخانه‌ای پر از پلاستیک‌های مبتنی بر نفت، بلکه توسط باکتری‌های زنده تولید شود.

زباله‌های پلاستیکی همچنان یکی از مشکلات بزرگ زیست‌محیطی به شمار می‌روند، زیرا پلاستیک‌های مصنوعی به‌تدریج به میکروپلاستیک‌ها تجزیه می‌شوند؛ ذراتی که می‌توانند مواد مضری مانند بیسفنول A (Bisphenol A یا BPA)، فتالات‌ها (Phthalates) و مواد سرطان‌زا را آزاد کنند.  

برای بررسی یک جایگزین پایدارتر، گروهی به سرپرستی محمد مقصود رحمان (Muhammad Maksud Rahman)، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه هیوستون (University of Houston) و استادیار وابسته علوم مواد و نانومهندسی در دانشگاه رایس (Rice University)، بر سلولز باکتریایی تمرکز کرد؛ ماده‌ای که یکی از خالص‌ترین و فراوان‌ترین زیست‌پلیمرهای طبیعی روی زمین محسوب می‌شود.

ام. ای. اس. آر. سعدی (M.A.S.R. Saadi) می‌گوید: رویکرد ما شامل توسعه یک زیست‌رآکتور چرخشی بود که حرکت باکتری‌های تولیدکننده سلولز را هدایت می‌کند و مسیر حرکت آن‌ها را در طول رشد هم‌راستا می‌سازد. این هم‌راستایی به‌طور قابل‌توجهی ویژگی‌های مکانیکی سلولز میکروبی را بهبود می‌بخشد و ماده‌ای ایجاد می‌کند که به اندازه برخی فلزات و شیشه‌ها مستحکم است، اما در عین حال انعطاف‌پذیر، تاشو، شفاف و سازگار با محیط‌زیست باقی می‌ماند.

این گروه همچنین در هنگام فرایند سنتز، نانوورقه‌های نیترید بور (Boron Nitride Nanosheets) را به ترکیب اضافه کرد و ماده‌ای هیبریدی با استحکام بیشتر، در حدود ۵۵۳ مگاپاسکال، به دست آورد. این ماده اصلاح‌شده همچنین ویژگی‌های حرارتی بهتری از خود نشان داد و گرما را سه برابر سریع‌تر از نمونه‌های کنترل دفع کرد.

ام. ای. اس. آر. سعدی (M.A.S.R. Saadi) می‌گوید: فرآیند سنتز اساسا شبیه آموزش دادن به یک گروه منظم از باکتری‌هاست. به‌جای آنکه باکتری‌ها به‌طور تصادفی حرکت کنند، ما به آن‌ها دستور می‌دهیم در یک جهت مشخص حرکت کنند و به این ترتیب تولید سلولز آن‌ها را با دقت هم‌راستا می‌کنیم. این حرکت منظم و انعطاف‌پذیری فناوری زیست‌سنتز به ما امکان می‌دهد هم‌زمان هم هم‌راستایی و هم چندمنظوره بودن ماده را مهندسی کنیم.
  
از آنجا که این فرآیند مقیاس‌پذیر است و تنها در یک مرحله انجام می‌شود، پژوهشگران معتقدند می‌توان از آن در طیف گسترده‌ای از صنایع استفاده کرد. کاربردهای احتمالی آن شامل مواد سازه‌ای، سامانه‌های مدیریت حرارتی، بسته‌بندی، منسوجات، تجهیزات الکترونیکی سبز و فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی است.

محمد مقصود رحمان (Muhammad Maksud Rahman) می‌گوید: این پژوهش نمونه‌ای عالی از تحقیقات میان‌رشته‌ای در نقطه تلاقی علوم مواد، زیست‌شناسی و نانومهندسی است. ما تصور می‌کنیم این ورقه‌های سلولزی باکتریایی مستحکم، چندمنظوره و سازگار با محیط‌زیست به‌تدریج همه‌جا مورد استفاده قرار گیرند، جایگزین پلاستیک در صنایع مختلف شوند و به کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی کمک کنند.

ایسنا

دانش و فناوری