أعلنت مجموعة من العلماء في جامعة واشنطن في سانت لويس (الولايات المتحدة الأمريكية) مؤخرًا عن مادة بلاستيكية حيوية جديدة تُسمى LEAFF، وهي اختصار لـ "ورقة حيوية متعددة الطبقات متطورة". صُنعت هذه المادة ببنية تُحاكي أوراق الشجر، حيث تتكون الطبقة الأساسية من ألياف نانوية من السليلوز، محاطة من الجانبين ببلاستيك PLA (حمض البولي لاكتيك).
يعمل هذا الهيكل المكون من ثلاث طبقات على زيادة قوة الشد والصلابة ومقاومة الماء وقابلية الطباعة، مع السماح للمادة بالتحلل البيولوجي بشكل طبيعي دون الحاجة إلى معدات التسميد الصناعي.
تتميز مادة LEAFF بقوة شد أعلى بكثير من المواد البلاستيكية الشائعة مثل البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP). في الاختبارات الميكانيكية، أظهرت مادة LEAFF قوة مضاعفة مقارنةً بـ PLA النقي، متفوقةً بذلك على غيرها من المواد البلاستيكية الحيوية التجارية. بالإضافة إلى ذلك، تتميز هذه المادة بمقاومتها للرطوبة والغازات، وتحافظ على ثباتها الميكانيكي لأيام عديدة في البيئة، ولا تتشوه عند تعرضها للماء.
تتميز مادة LEAFF بقدرتها على التحلل الحيوي في البيئة الطبيعية. لا تتحلل بلاستيكيات PLA التقليدية بسرعة إلا في ظروف التسميد الصناعي ذات درجات الحرارة العالية والرطوبة المُتحكم فيها. ومع ذلك، عند دمجها مع لب من ألياف السليلوز النانوية وإعادة تصميمها بهيكل متعدد الطبقات قائم على المواد الحيوية، تبدأ LEAFF بالتحلل عند تعرضها للكائنات الدقيقة في التربة أو الماء دون الحاجة إلى ظروف معالجة خاصة. بعد حوالي أسبوعين، يمكن للمادة أن تُقلل كتلتها بشكل ملحوظ في البيئات الغنية بالبكتيريا، مثل مياه البحيرات أو التربة الرطبة.
يُوسّع هذا العمل أيضًا إمكانيات إنتاج المواد من خلال اختبار مصادر مختلفة للكتلة الحيوية. استخدم الفريق ثاني أكسيد الكربون، ونفايات الذرة، واللجنين (من الخشب)، ونفايات الطعام لتصنيع البوليمرات الحيوية، من خلال تأثير بكتيريا الزائفة الكريهة. هذه البكتيريا قادرة على امتصاص المركبات العضوية المعقدة وتحويلها إلى بولي هيدروكسي ألكانوات (PHA) أو بولي هيدروكسي بيوتيرات (PHB)، وهما نوعان من البلاستيك الحيوي يتمتعان بإمكانيات كبيرة للتحلل الحيوي والسلامة الحيوية.
بالإضافة إلى PLA، تم اختبار LEAFF أيضًا مع PHB لتحسين خصائصها الميكانيكية. عند دمجه مع نواة من السليلوز، أنتج غشاء PHB ثلاثي الطبقات مادةً تتمتع بمرونة أكبر مع الحفاظ على قابلية تحلل فعالة. والجدير بالذكر أنه لا يزال من الممكن إنتاج هذه الأنواع باستخدام عمليات بثق الأغشية التقليدية المستخدمة في صناعة التعبئة والتغليف.
من مزايا طابعة LEAFF أيضًا إمكانية طباعة المعلومات مباشرةً على السطح باستخدام الأحبار الحيوية دون الحاجة إلى طلاء. تُعدّ هذه الخاصية مناسبةً بشكل خاص لتطبيقات تغليف المواد الغذائية، ووضع الملصقات، والتغليف الطبي ، حيث تتطلب هذه التطبيقات خصائص مضادة للبكتيريا وصديقة للبيئة.
تعتبر مادة LEAFF حاليًا واحدة من أحدث الحلول التقنية التي تحل محل المواد البلاستيكية التقليدية في التطبيقات التي تتطلب متانة عالية ولكنها لا تزال تضمن قابلية التحلل البيولوجي في الظروف العادية.
المصدر: https://khoahocdoisong.vn/my-phat-trien-loai-nhua-sinh-hoc-moi-than-thien-voi-moi-truong-post2149043234.html
تعليق (0)