مواد سازگار با محیط زیست

[mim-shimi 25,686]

چندسازه های چوب- پلاستیك

بسیاری از تولیدكنندگان اسباب بازی و لوازم خانگی مواد سازگار با محیط زیست ایجاد كردند كه موافق CPSIA بوده و با چند سازه های چوب- پلاستیك باعث كاهش وابستگی این مواد به پلاستیك های پتروشیمیایی میشود. یك گروه جدید از مواد كه در تولید اسباب بازی كاربرد پیدا كرده اند زیست چندسازه های گرمانرمی هستند كه توسط شركت كانادائی JER به همراه انجمن علمی محققان كانادا (NRC) برای اولین بار ایجاد شده است. این اختراع از مواد زاید و یا محصولات جانبی صنایع مانند لیف های چوب یا پوش برنج برای تولید گروهی از مواد سازگار با محیط زیست استفاده می كند و دوام پلاستیك را با كارایی و ظاهر چوب دارا است. فناوری زیست چندسازه های JER موادی با عمر طولانی و مقاوم در برابر پوسیدن، قالب گیری، حشرات و آب دارا میباشد.

 

 

 

درحالیكه چندسازه های چوب پلاستیك (WPC) یكی از شاخه های در حال رشد در صنایع پلاستیك امروزی میباشد، اغلب محصولات رایج WPC (ازآنجایی كه این مواد قابلیت قالب گیری تزریقی ندارند) در مواردی مانند عرشه كشتی و یا نرده به كار میروند. برعكس، تركیبات مهندسی شده زیست چندسازه گرمانرم JER میتواند با تزریق به شكل های موردنظر قالب گیری شوند. فناوری ثبت شده JER و فرآیندهای خاص تولید به آن این اجازه را می دهد كه برای قالب گیری تزریقی فرمول هایی با 30 تا 50 درصد الیاف و یا فرمول های با مقدار 60 درصد الیاف مستربچ تهیه شود. وابسته به نیازهای كاربری نهایی ضایعات یا مواد جانبی، یا مواد الیافی پوست بلوط، كاج یا برنج با گرمانرم اولیه یا گرمانرم بازیافت شده شامل پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن پرچگالی (HPE)، پلی استایرن (PS)، یا الفین گرمانرم (TPO) تركیب میشوند. برای قالب گیری این محصولات، دمای قالب گیری كمتری موردنیاز میباشد كه امكان ذخیره انرژی تا 30 درصد را برای مشتری فراهم می كند.

 

راه حل های پایدار و سازگار با محیط زیست

دیگر تولیدكنندگان اسباب بازی و لوازم خانگی نیز به سوی استفاده از مواد پلاستیكی بازیافت شده سازگار با محیط زیست متمایل هستند. برای یاری كردن مشتری ها، PolyOne Corporation ماده ای تهیه كرده كه محصولات را از نظر رسیدن به استانداردهای قابلیت نوسازی، بازیافت، كار مجدد و تركیبات تعیین می كند. رسیدن به رنگهای مختلف كه معمولاً در اسباب بازیها یا لوازم خانگی به كار می روند، میتواند یك نكته قابل رقابت در كاربرد پلاستیك های بازیافتی باشد. رنگ های رایج طراحی شده توسط PolyOne به مشتریان كمك می كند كه به رنگ های موردنظر خود برسند.

 

اسباب بازی ها و لوازم خانگی زیست چندسازه

قطعات بازی زیست چندسازه Rolco

تولیدكننده قطعات بازی خاص Rolco اخیراً یك خط تولید قطعات بازی تخته تشكیل شده از تركیبات زیست چندسازه گرمانرم فناوری JER راه اندازی كرده است. Rolco بخش تحقیق و توسعه را در ارتباط با مواد و خصوصاً رنگ و قالب گیری تزریقی چندگانه، برای ایجاد قابلیت های بیشتر در تولید با مواد جدید هدایت می كند. Rolco به دنبال رسیدن به تعدادی از مزایای استفاده از زیست چندسازه های گرمانرم JER بعنوان جایگزین بسپارهای خالص میباشد. زیست چند سازه ها نسبت به بسپارهای خالص بسیار در قیمت مؤثرند و ضربه پذیری تولیدكننده را با بی ثباتی شدید قیمت نفت خام كاهش می دهد. قطعات بازی می توانند در دماهای كمتری قالب گیری شوند كه منجر به كاهش مصرف انرژی تا 30 درصد میشود. این قطعات سازگار با محیط زیست همچنین محصولاتی با ویژگی هایی یكنواخت ارائه می دهند كه میتواند قطعات بازی Rolco را از بقیه رقیبان متمایز سازد. مشابه دیگر تولیدكنندگان اسباب بازی صنعت بازی صفحات تخت نیز از طرف مشتریان و فروشندگان برای سازگاری بیشتر با محیط زیست تحت فشار میباشد. توجه به مسائل زیست محیطی توسط انجمن صنایع اسباب بازی به عنوان یكی از پنج نكته كلیدی رقابت در زمینه فروش اسباب بازی در آمریكای شمالی میباشد.

 

اسباب بازی های سازگار با محیط زیست Sprig

شركت اسباب بازی Sprig از ابتدا بر تولید اسباب بازی های بدون باتری، سازگار با محیط زیست و بدون رنگ برای بچه ها متمركز بود. انرژی درصورت لزوم با حركت خود كودك یا پمپ اسباب بازی تولید میشود. علاوه بر این، كمپانی میخواست از یك زیست چندسازه پلی پروپیلن قابل قالب گیری تزریقی استفاده كند كه آنها چوب Sprig را برای تولید اسباب بازی های سازگار با محیط زیست و بدون رنگ ابداع كردند. آنها برای ایجاد مواد موردنیاز براساس فناوری محیطی JER و برای قالب گیری انواع اسباب بازی به سمت فنآوری Bay متمایل شدند. محصولات محیط زیستی Sprig از سری پیشرفته با بهترین فروش اسباب بازی و كامیون های اسباب بازی جدید سازگار با محیط زیست از چندسازه های چوبی Sprig ساخته شده است كه خود چندسازه متشكل از ضایعات محصولات چوبی و پلاستیك های بازیافتی میباشد كه از رزانه ها (dyes) برای حذف استفاده از پوشرنگ های تزئینی كمك می گیرد. برای محصولات سازگار با محیط زیست حداقل بسته بندی استفاده میشود كه آن هم از كاغذ و مقوای بازیافتی میباشد.

JER فرمول بندی مواد برای خطوط جدید تولید اسباب بازی توسط Sprig را ادامه داد و جایگزین هایی براساس بسپارهای مختلف را به منظور تولید ماده ای برای Sprig كه بیشترین محتوای مواد بازیافتی را داشته باشد، امتحان كرد. اسباب بازی های اخیر Sprig مربوط به بازی با شن، آب و باغچه قادر به استفاده از 10 تا 20 درصد چوب بیشتر نسبت به سری های قبلی میباشند.

 

لوازم خانگی مبتنی بر پلاستیك های زیست محیطی شركت Coza

شركت Coza از برزیل خطی از محصولات آشپزخانه و حمام را از مخلوط پلی پروپیلن و 40 تا 50 درصد از چوب یا الیاف نارگیل به ترتیب با عنوان Bios و Native ایجاد كرده است. تمام محصولات در گروه محصولات Bios كه هم زیستی بین چوب و پلاستیك میباشد شامل lignin نیز میباشند. محصولات گروه Native از 40 درصد الیاف نارگیل تهیه شده است و توجه Coza به آنها جلب شده است. این لوازم خانگی زیست پایه كه در برزیل به خوبی فروش رفتند، توجه دیگران را نیز به خود جلب كردند.

 

اسباب بازی های با پلاستیك بازیافتی و لوازم خانگی "سبز"

اسباب بازی های سبز محصولات HDPE بازیافت شده موفق را ارائه می دهد. شركت اسباب بازی های سبز، اسباب بازی های سازگار با محیط زیست (برای مثال وسایل بچه، وسایل پخت، ظروف غذاخوری و چای خوری، وسایل بازی با شن و ماشین های اسباب بازی)تولید می كند كه در ایالات متحده آمریكا از HDPE بازیافتی از پاكت های شیر و بسته های غذای ساخته شده از مقوا بدون استفاده از مواد سلفون قالب گیری میشود. هیچگونه BPA فتالات یا رنگ مصوبه در این اسباب بازی های مطابق CPSIA استفاده نمی شود، همچنین استانداردهای غذایی FDA نیز در آنها رعایت شده است.

 

لوازم خانگی سبز

در نمایشگاه بین المللی اخیر لوازم خانگی در شیكاگو ظروف پلاستیك زیست و بر پایه غلات از طرف طراح لوازم خانگی نیویورك كازابلا به نمایش گذاشته شد و به خرده فروشان معرفی شد. طراحی لوازم خانگی كازابلا از نظر ظاهری بسیار مدرن میباشد.

 

منبع : بسپار

[mim-shimi 25,686]

چندسازه های چوب- پلاستیك

بسیاری از تولیدكنندگان اسباب بازی و لوازم خانگی مواد سازگار با محیط زیست ایجاد كردند كه موافق CPSIA بوده و با چند سازه های چوب- پلاستیك باعث كاهش وابستگی این مواد به پلاستیك های پتروشیمیایی میشود. یك گروه جدید از مواد كه در تولید اسباب بازی كاربرد پیدا كرده اند زیست چندسازه های گرمانرمی هستند كه توسط شركت كانادائی JER به همراه انجمن علمی محققان كانادا (NRC) برای اولین بار ایجاد شده است. این اختراع از مواد زاید و یا محصولات جانبی صنایع مانند لیف های چوب یا پوش برنج برای تولید گروهی از مواد سازگار با محیط زیست استفاده می كند و دوام پلاستیك را با كارایی و ظاهر چوب دارا است. فناوری زیست چندسازه های JER موادی با عمر طولانی و مقاوم در برابر پوسیدن، قالب گیری، حشرات و آب دارا میباشد.

 

 

 

درحالیكه چندسازه های چوب پلاستیك (WPC) یكی از شاخه های در حال رشد در صنایع پلاستیك امروزی میباشد، اغلب محصولات رایج WPC (ازآنجایی كه این مواد قابلیت قالب گیری تزریقی ندارند) در مواردی مانند عرشه كشتی و یا نرده به كار میروند. برعكس، تركیبات مهندسی شده زیست چندسازه گرمانرم JER میتواند با تزریق به شكل های موردنظر قالب گیری شوند. فناوری ثبت شده JER و فرآیندهای خاص تولید به آن این اجازه را می دهد كه برای قالب گیری تزریقی فرمول هایی با 30 تا 50 درصد الیاف و یا فرمول های با مقدار 60 درصد الیاف مستربچ تهیه شود. وابسته به نیازهای كاربری نهایی ضایعات یا مواد جانبی، یا مواد الیافی پوست بلوط، كاج یا برنج با گرمانرم اولیه یا گرمانرم بازیافت شده شامل پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن پرچگالی (HPE)، پلی استایرن (PS)، یا الفین گرمانرم (TPO) تركیب میشوند. برای قالب گیری این محصولات، دمای قالب گیری كمتری موردنیاز میباشد كه امكان ذخیره انرژی تا 30 درصد را برای مشتری فراهم می كند.

 

راه حل های پایدار و سازگار با محیط زیست

دیگر تولیدكنندگان اسباب بازی و لوازم خانگی نیز به سوی استفاده از مواد پلاستیكی بازیافت شده سازگار با محیط زیست متمایل هستند. برای یاری كردن مشتری ها، PolyOne Corporation ماده ای تهیه كرده كه محصولات را از نظر رسیدن به استانداردهای قابلیت نوسازی، بازیافت، كار مجدد و تركیبات تعیین می كند. رسیدن به رنگهای مختلف كه معمولاً در اسباب بازیها یا لوازم خانگی به كار می روند، میتواند یك نكته قابل رقابت در كاربرد پلاستیك های بازیافتی باشد. رنگ های رایج طراحی شده توسط PolyOne به مشتریان كمك می كند كه به رنگ های موردنظر خود برسند.

 

اسباب بازی ها و لوازم خانگی زیست چندسازه

قطعات بازی زیست چندسازه Rolco

تولیدكننده قطعات بازی خاص Rolco اخیراً یك خط تولید قطعات بازی تخته تشكیل شده از تركیبات زیست چندسازه گرمانرم فناوری JER راه اندازی كرده است. Rolco بخش تحقیق و توسعه را در ارتباط با مواد و خصوصاً رنگ و قالب گیری تزریقی چندگانه، برای ایجاد قابلیت های بیشتر در تولید با مواد جدید هدایت می كند. Rolco به دنبال رسیدن به تعدادی از مزایای استفاده از زیست چندسازه های گرمانرم JER بعنوان جایگزین بسپارهای خالص میباشد. زیست چند سازه ها نسبت به بسپارهای خالص بسیار در قیمت مؤثرند و ضربه پذیری تولیدكننده را با بی ثباتی شدید قیمت نفت خام كاهش می دهد. قطعات بازی می توانند در دماهای كمتری قالب گیری شوند كه منجر به كاهش مصرف انرژی تا 30 درصد میشود. این قطعات سازگار با محیط زیست همچنین محصولاتی با ویژگی هایی یكنواخت ارائه می دهند كه میتواند قطعات بازی Rolco را از بقیه رقیبان متمایز سازد. مشابه دیگر تولیدكنندگان اسباب بازی صنعت بازی صفحات تخت نیز از طرف مشتریان و فروشندگان برای سازگاری بیشتر با محیط زیست تحت فشار میباشد. توجه به مسائل زیست محیطی توسط انجمن صنایع اسباب بازی به عنوان یكی از پنج نكته كلیدی رقابت در زمینه فروش اسباب بازی در آمریكای شمالی میباشد.

 

اسباب بازی های سازگار با محیط زیست Sprig

شركت اسباب بازی Sprig از ابتدا بر تولید اسباب بازی های بدون باتری، سازگار با محیط زیست و بدون رنگ برای بچه ها متمركز بود. انرژی درصورت لزوم با حركت خود كودك یا پمپ اسباب بازی تولید میشود. علاوه بر این، كمپانی میخواست از یك زیست چندسازه پلی پروپیلن قابل قالب گیری تزریقی استفاده كند كه آنها چوب Sprig را برای تولید اسباب بازی های سازگار با محیط زیست و بدون رنگ ابداع كردند. آنها برای ایجاد مواد موردنیاز براساس فناوری محیطی JER و برای قالب گیری انواع اسباب بازی به سمت فنآوری Bay متمایل شدند. محصولات محیط زیستی Sprig از سری پیشرفته با بهترین فروش اسباب بازی و كامیون های اسباب بازی جدید سازگار با محیط زیست از چندسازه های چوبی Sprig ساخته شده است كه خود چندسازه متشكل از ضایعات محصولات چوبی و پلاستیك های بازیافتی میباشد كه از رزانه ها (dyes) برای حذف استفاده از پوشرنگ های تزئینی كمك می گیرد. برای محصولات سازگار با محیط زیست حداقل بسته بندی استفاده میشود كه آن هم از كاغذ و مقوای بازیافتی میباشد.

JER فرمول بندی مواد برای خطوط جدید تولید اسباب بازی توسط Sprig را ادامه داد و جایگزین هایی براساس بسپارهای مختلف را به منظور تولید ماده ای برای Sprig كه بیشترین محتوای مواد بازیافتی را داشته باشد، امتحان كرد. اسباب بازی های اخیر Sprig مربوط به بازی با شن، آب و باغچه قادر به استفاده از 10 تا 20 درصد چوب بیشتر نسبت به سری های قبلی میباشند.

 

لوازم خانگی مبتنی بر پلاستیك های زیست محیطی شركت Coza

شركت Coza از برزیل خطی از محصولات آشپزخانه و حمام را از مخلوط پلی پروپیلن و 40 تا 50 درصد از چوب یا الیاف نارگیل به ترتیب با عنوان Bios و Native ایجاد كرده است. تمام محصولات در گروه محصولات Bios كه هم زیستی بین چوب و پلاستیك میباشد شامل lignin نیز میباشند. محصولات گروه Native از 40 درصد الیاف نارگیل تهیه شده است و توجه Coza به آنها جلب شده است. این لوازم خانگی زیست پایه كه در برزیل به خوبی فروش رفتند، توجه دیگران را نیز به خود جلب كردند.

 

اسباب بازی های با پلاستیك بازیافتی و لوازم خانگی "سبز"

اسباب بازی های سبز محصولات HDPE بازیافت شده موفق را ارائه می دهد. شركت اسباب بازی های سبز، اسباب بازی های سازگار با محیط زیست (برای مثال وسایل بچه، وسایل پخت، ظروف غذاخوری و چای خوری، وسایل بازی با شن و ماشین های اسباب بازی)تولید می كند كه در ایالات متحده آمریكا از HDPE بازیافتی از پاكت های شیر و بسته های غذای ساخته شده از مقوا بدون استفاده از مواد سلفون قالب گیری میشود. هیچگونه BPA فتالات یا رنگ مصوبه در این اسباب بازی های مطابق CPSIA استفاده نمی شود، همچنین استانداردهای غذایی FDA نیز در آنها رعایت شده است.

 

لوازم خانگی سبز

در نمایشگاه بین المللی اخیر لوازم خانگی در شیكاگو ظروف پلاستیك زیست و بر پایه غلات از طرف طراح لوازم خانگی نیویورك كازابلا به نمایش گذاشته شد و به خرده فروشان معرفی شد. طراحی لوازم خانگی كازابلا از نظر ظاهری بسیار مدرن میباشد.

 

منبع : بسپار

[mim-shimi 25,686]

مواد زیستی ، موادی هستند كه در تماس با اعضای بدن (چه درونی و چه بیرونی) هیچگونه واكنش نامطلوبی را در اعضا موجب نشوند و در كل زیست سازگاری مناسبی داشته باشند. كاربرد مواد زیستی در ترمیم، جایگزینی كامل، موقت یا دائم و یا تصحیح كارآیی اعضای بدن است.

 

دسته بندی كامپوزیت های زیستی

كامپوزیت های زیستی (Biocomposites) نیز همانند دیگر مواد كامپوزیتی دارای یك دسته بندی كلی (اما كمی محدودتر) هستند. برخی نیز، شماری از مواد مركب طبیعی (مانند چوب، استخوان و...) را جزء كامپوزیتهای زیستی میدانند.

 

 

 

1- سرامیك های تقویت شده: كه از جملۀ آنها میتوان آلومینا و زیركونیا (كه جزء سرامیك های زیستی خنثی- bioinert- هستند)، هیدروكسی آپاتیت، شیشه ها و شیشه سرامیك های زیست (كه جزء سرامیك های زیستی فعالی – bioactive – هستند) و تری فسفات كلسیم (از سرامیك های زیستی قابل جذب) را نام برد.

2- پلیمرهای تقویت شده:كه مهمترین آنها پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی كلرید وینیل، پلی آرامید و سیلیكون رابر هستند. بیشتر پلیمرهای زیستی، خنثی و كمی از آنها قابل جذب هستند.

 

ویژگی ها

در هریك از این مواد، فاز تقویت كننده میتواند سرامیكی، فلزی یا پلیمری باشد. همجنین شكل آنها ذره ای، رشته ای یا به صورت ورقك (platelet) است. نوع، اندازه، شكل و چگونگی پراكندن فاز دوم، تعیین كننده ویژگیهای فیزیكی، مكانیكی، شیمیایی و زیستی بدنۀ نهایی خواهد بوددر بین این ویژگیها، مهم ترین آنها ویژگی زیستی بدنه است، چراكه مادۀ كامپوزیت با داشتن بهترین ویژگیهای فیزیكی و مكانیكی، اگر زیست سازگار نباشد، از سوی بافت زنده پس زده میشود و نمیتواندكاربرد دلخواه را داشته باشد. پس كامپوزیت های زیستی- مانند دیگر مواد زیستی- باید پیش از هرچیز غیر سمی بوده با محیط بدن و عضو كنار خود سازگاری داشته باشند؛ بدین گونه كه یا به آن جوش خورده یا هیچگونه واكنشی با آن نداشته و خنثی باشند یا پس از مدتی به مقدار معین جذب بدن شوند.

كاربردها

كامپوزیت های زیستی د رساخت اعضاء و اندام مصنوعی، كاربرد گسترده ای دارند. دو بخش مهم كاربرد این كامپوزیت ها- به ویژه كامپوزیتهای زیستی زمینه سرامیكی- در دندان و استخوان است. كامپوزیتهای دندانی كاربردهای بسیاری در ترمیم های جزئی، كاشت ها و جایگزین های كامل دندان دارند. به دلیل ساخت رنگ هماهنگ با دیگر دندان ها، بیشترین فاز تقویت كنندۀ به كار رفته در كامپوزیت های دندانی زمینه سرامیكی پلیمر است؛ چرا كه بیشتر فلزها رنگ تیره ای دارند و سرامیك ها چقرمگی كمی داشته و نمیتوانند به خوبی پلیمرها ویژگی های مكانیكی را بهبود بخشند. كامپوزیتهای زیستی زمینه پلیمری به جز دندان و استخوان در ترمیم یا جایگزینی دیگر بخش های بدن (مانند قلب و دریچه های آن، پوست مصنوعی، كاشت های سینه ای و دیگر ترمیم های جراحی پلاستیك) نیز كاربرد داشته و در این زمینه های كاربردی، فاز تقویت كننده در آنها پلیمری و نرم است.

از دیگر كاربردهای كامپوزیت های زیستی، ساخت ابزار و وسایل به كار رفته در پزشكی و دندانپزشكی است كه میتوان به برخی از آنها اشاره كرد: پمپ بالن درون آئورتی، حسگرها، ابزار جراحی و...

 

منبع : انجمن کامپوزیت

[mim-shimi 25,686]

نانو کامپوزیت های زیست تخریب پذیر

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

[*mishi* 11,920]

● ارمغان بیوتكنولوژی برای محیط زیست

اطرافمان انباشته از پلاستیك شده است. هر كاری كه انجام می دهیم و هر محصولی را كه مصرف می كنیم، از غذایی كه می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیك سروكار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است. در كشوری مثل استرالیا سالانه حدود یك میلیون تن پلاستیك تولید می شود كه ۴۰ درصد آن صرف مصارف داخلی می شود. در همین كشور هرساله حدود

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

میلیون بسته یا كیسه پلاستیكی مصرف می شود. گرچه بسته بندی پلاستیكی با قیمتی نازل امكان حفاظت عالی از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم می كند ولی متاسفانه معضل بزرگ زیست محیطی حاصل از آن گریبان گیر بشریت شده است. اكثر پلاستیك های معمول در بازار از فرآورده های نفتی و ذغال سنگ تولید شده و غیرقابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول می كشد. به منظور رفع این مشكل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازواره ها و گیاهان هستند.

واژه زیست تخریب پذیر یا Biodegradable به معنی موادی است كه به سادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیرواحدهای سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقی نمی مانند. استانداردهای متعددی برای تعیین زیست تخریب پذیری

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

محصول وجود دارد كه عمدتاً به تجزیه ۶۰ تا ۹۰ درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود می شود. این استاندارد در كشورهای مختلف متفاوت است. اما دلیل اصلی زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیك های معمولی، طویل بودن طول مولكول پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده كه تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه كننده با مشكل مواجه می كند.

با این حال تولید پلاستیك ها با استفاده از منابع طبیعی مختلف، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیه كنندگان طبیعی می شود.

برای این منظور و با هدف داشتن صنعتی در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیست بوم های طبیعی، تولید نسل جدیدی از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیندهای طبیعی در دستور كار بسیاری از كشورهای پیشرفته قرار گرفته است. به طور مثال دولت آمریكا طی برنامه ای بنا دارد تا سال ،۲۰۱۰ تولید مواد زیستی را با استفاده از كشاورزی و با بهره برداری از انرژی خورشید با درآمد تقریبی ۱۵ تا ۲۰ میلیارد دلار انجام دهد. در این بین تولید پلیمرهای زیستی جایگاه خاصی دارند. تولید اینگونه پلیمرها توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باكتری ها صورت می گیرد. چون این مواد اساس طبیعی دارند، بنابراین توسط سایر موجودات نیز مورد مصرف قرار می گیرند و تجزیه كنندگان از جمله مهم ترین این موجودات زنده در موضوع مورد بحث ما هستند. برای بهره برداری از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد:

▪ دید محیط زیستی: این مواد باید سریعاً در محیط مورد تجزیه قرار گیرند، بافت خاك را بر هم نزنند و به راحتی با برنامه های مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج شوند.

▪ دید صنعتی: این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و كارایی داشته باشند و از همه مهم تر، پس از برابری یا بهبود كیفیت نسبت به مواد معمول، قیمت تمام شده مناسبی داشته باشند.

در هر دو بخش، مخصوصاً بخش دوم، استفاده از مهندسی تولید مواد برای دستیابی به اهداف مورد انتظار ضروری است.

همانطور كه ذكر شد، تولید پلیمرهای تجدیدشونده با بهره برداری از كشاورزی، یكی از روش های تولید صنعتی پایدار است. برای این منظور دو روش اصلی وجود دارد: نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه است. پلیمرهایی كه از این روش تولید می شوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئین ها، فیبرها و چربی های گیاهی هستند كه به عنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی كاربرد دارند. دسته دیگر موادی هستند كه پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز می توانند به عنوان مونومر پلیمرهای مورد نیاز صنعت استفاده شوند

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مونومرهای زیستی همچنین می توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند كه مثال بارز آن پلی هیدروكسی آلكانوات ها هستند.

باكتری ها از جمله موجوداتی هستند كه این دسته از مواد را به صورت گرانول هایی در پیكره سلولی خود تولید می كنند. این باكتری به سهولت در محیط كشت رشد داده شده و محصول آن برداشت می شود.

رهیافت دیگر جداسازی ژن های درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان است كه پروژه هایی در این زمینه از جمله انتقال ژن های باكتریایی تولید PHA به ذرت انجام شده است. نكته ای كه نباید از نظر دور داشت این است كه به رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر، چه بسا قیمت واقعی آنها بسیار كمتر از پلاستیك های سنتی باشد؛ چرا كه بهای تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچ گاه مورد محاسبه قرار نمی گیرد. در ادامه مبحث، تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر PHA به طور اختصاصی مورد بررسی قرار می گیر

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

تقریباً تمامی پلاستیك های معمول در بازار از محصولات پتروشیمی كه غیرقابل برگشت به محیط هستند، به دست می آیند. راه حل جایگزین برای این منظور، بهره برداری از باكتری های خاكزی مانند Ralstonia eutrophus است كه تا ۸۰ درصد از توده زیستی خود قادر به انباشتن پلیمرهای غیرسمی و تجزیه پذیر پلی هیدروكسی آلكانوات (PHA) هستند. PHAها عموماً از زیرواحد بتاهیدروكسی آلكانوات و به واسطه مسیری ساده با سه آنزیم از استیل-كوآنزیم A ساخته شده و معروف ترین آنها پلی هیدروكسی بوتیرات (PHB) است. در خلال دهه ۸۰ میلادی شركت انگلیسی ICI فرآیند تخمیری را طراحی و اجرا كرد كه از آن طریق PHB و سایر PHAها را با استفاده از كشت E.coli اصلاح ژنتیكی شده كه ژن های تولید PHA را از باكتری های تولیدكننده این پلیمرها دریافت كرده بود، تولید می كرد.

متاسفانه هزینه تولید این پلاستیك های زیست تخریب پذیر، تقریباً ۱۰ برابر هزینه تولید پلاستیك های معمولی بود. با وجود مزایای بی شمار زیست محیطی این پلاستیك ها مثل تجزیه كامل آنها در خاك طی چند ماه، هزینه بالای تولید آنها باعث اقتصادی نبودن تولید تجارتی در مقیاس صنعتی بود. با این وجود بازار كوچك و پرسودی برای این محصولات ایجاد شد و از پلاستیك های زیست تخریب پذیر برای ساخت بافت های مصنوعی بهره برداری شد. با وارد كردن این پلاستیك ها در بدن، آنها به تدریج تجزیه شده و بدن بافت طبیعی را در قالب پلاستیك وارد شده دوباره سازی می كند. در این كاربرد تخصصی پزشكی، قیمت اینگونه محصولات زیستی قابل مقایسه با كاربردهای كم ارزش اقتصادی پلاستیك در صنایع اسباب بازی، تولید خودكار و كیف نیست.

هزینه تولید PHAها با تولید آنها در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده و كشت وسیع در زمین های كشاورزی، به نحو قابل ملاحظه ای كاهش خواهد یافت. این موضوع باعث شد كه شركت مونسانتو در اواسط دهه ۹۰ میلادی امتیاز تولید PHA را از شركت ICI كسب كند و به انتقال ژن های باكتری به گیاه منداب بپردازد. مهیا كردن شرایط برای تجمع PHAها در پلاستید به جای سیتوسل، امكان برداشت محصول پلیمری را از برگ و دانه ایجاد كرد. مهم ترین مشكل لاینحل باقی مانده در بخش فنی این پروژه، نحوه استخراج این پلیمر از بافت های گیاهی با روشی كم هزینه و كارآمد است

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مشكل دیگر در زمینه PHB است كه در حقیقت مهم ترین گروه از PHAها بوده ولی متاسفانه شكننده بوده و در نتیجه برای بسیاری از كاربردها مناسب نیست. بهترین پلاستیك های زیست تخریب پذیر، كوپلیمرهای پلی هیدروكسی بوتیرات با سایر PHAها مثل پلی هیدروكسی والرات هستند. تولید اینگونه كوپلیمرها در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده بسیار سخت تر از تولید پلیمرهای تك مونومر است. در سال ۲۰۰۱ این مشكلات به همراه مسائل مالی شركت مونسانتو باعث شد تا این شركت امتیاز تولید PHA اصلاح ژنتیكی شده را به شركت Metabolix واگذار كند. شركت Metabolix در قالب یك پروژه مشاركتی با وزارت انرژی آمریكا به ارزش تقریبی ۸/۱۴ میلیون دلار، برای تولید PHA در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده تا پایان دهه ۲۰۱۰ میلادی تلاش می كند. گروه های دیگری نیز برای تولید PHA در گیاهانی مثل نخل روغنی تلاش می كنند. باید منتظر بود تا سرانجام شاهد تولید اقتصادی این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده ای نزدیك بود.

[*mishi* 11,920]

طراحي محصولات پلاستيك¬های زیستی برای قالبگيري تزريقي

 

برگردان: مهندس فاطمه جعفريان

 

خلاصه

نياز به كاهش حدس و خطا در طراحي محصول، به ويژه محصولات پلاستيكي و بيش از آن زيست پلاستيك¬ها همواره احساس شده است. بهينه¬سازي نقاط ضعيف اجتناب¬ناپذير در محصولات قالبگيري شده به روش تزريق مانند خط جوش از موضوعات مهم و اساسي به شمار مي¬رود. در اين مقاله خواص مهم يك پلي¬هيدروكسي بوتيرات (PHB) پر شده با چوب و يك پلي¬استايرن با خواص عمومي، براي مقايسه مورد بررسي قرار گرفتند. نمونه¬هاي تهيه شده از محصولات قالب¬گيري شده پلي هيدروكسي بوتيرات، استحكام ضربه نسبتاً بهتري در مناطق مرزي جوش از خود نشان دادند. در اين كار تنظيمات مشخصي در قالب¬گيري تزريقي اعمال شد كه باعث كاهش استحكام ضربه در مناطق خالص محصول اما بهبود خواص جوش قطعه گرديد.

 

معرفي

استفاده از زيست¬پلاستيك¬ها، به رغم محدوديت¬هاي آن، به سرعت در حال رشد است. بخش اعظمي از اين رشد در دهه هاي اخير به كاربردهاي بسته¬بندي به خصوص زرورق¬هاي(foils) پلاستيكي و محصولات با عمر كوتاه كه داراي قابليت بازيافت فوري هستند، اختصاص يافته است. كاربردهاي زيست¬پلاستيك¬هاي قالبگيري شده به روش تزريق تا كنون زياد نبوده كه بخشي از آن به علت عدم امكان توليد آن¬ها با حجم بالا در قالب¬گيري تزريقي كه توليد در مقياس بالا از ويژگي¬هاي متعارف آن است، مي¬باشد.

هدف يكي از برنامه¬هاي تحقيقاتي مهندسي طراحي صنعتي دانشكده Delft، بهبود راهبردها و روش-هاي طراحي مهندسي محصولات قابل اطمينان و با دوام است كه در اين روش¬ها بر موقعيت¬هايي كه توسط مواد و فناوری¬هاي جديد پيشنهاد شده و داراي نوآوري هستند، تمركز دارد. در بخشي از اين برنامه فعاليت¬هاي تحقيقاتي متعددي انجام شده است كه يكي از اين فعاليت¬ها بررسي كاربردهاي بالقوه بعضي از زيست¬پلاستيك¬ها و ساير مواد جديد براي محصولات قالبگيري شده به روش تزريق مي¬باشد. قالب¬هاي كمي براي كارهاي آزمايشگاهي در دسترس بود كه يكي از اين قالب¬ها مربوط به قطعه¬اي داراي خط جوش بود.

مزاياي مواد جديد زماني به طور كامل در محصولات قابل دستيابي است كه نقاط ضعيف مانند خطوط جوش در محصولات قالبگيري تزريقي به راحتي قابل رديابي باشند. براي برخي پلاستيك¬هاي گرمانرم خطوط جوش به علت تاثير بر كيفيت، بسيار حياتي و مهم هستند. بنابراين، مطالعه اثرات تغيير تنظيمات قالبگيري تزريقي همراه با آزمايش¬هاي مكانيكي، در بهبود طراحي راهبردهايي براي قالبگيري تزريقي محصولات زيست پلاستيك مفيد خواهد بود.

اين مقاله گزارشي از نتايج بدست آمده از يك پلي¬هيدروكسي بوتيرات خالص (PHB) و يك PHB پر شده با چوب را ارائه مي دهد. اين كار يك پروژه تحقيقاتي معتبر دوره کارشناسی است كه توسط Dijken و Lobke van Erve انجام شده است.

 

زمينه

پلاستيك¬هاي پايه نفتي از جمله مواد آلي محسوب مي¬شوند. سرعت توليد و از كار افتادگي آنها همچون ساير مواد آلي طبيعي عموماً در تعادل با هم نيست. اكثر جوامع توانايي مقابله با اين عدم تعادل را ندارند كه نشانه آن هم حجم بالاي ضايعات محصولات دور انداختني است. از راه¬هاي ممكن براي هماهنگ كردن سرعت توليد و از كار افتادگي پلاستيك¬ها، استفاده از خاصيت¬ زيست¬تخريب¬پذيري است كه در اكثر مواد پلاستيكي قابل دسترس مي¬باشد. نكته مهم ديگري كه كشف ساير كاربردهاي زيست¬پلاستيك¬ها را الزامي مي¬كند، عدم قطعيت در مورد امكان تهيه نفت در آينده و قيمت بالاي آن براي كشورهاي وارد كننده نفت مي¬باشد.

عوامل لازم براي موفق بودن محصولات زيست پلاستيك شامل فرآيندپذيري، پيش¬بيني¬پذيري و دستيابي به خواص مطلوب محصول بر اساس ويژگي¬هاي ماده و پارامترهاي فرآيند، پايداري ماده در طول عمر خود و زيست¬تخريب¬پذيري سريع محصول بعد از پايان طول عمر آن مي¬باشد.

لازم به ذكر است مواد زيست¬پايه از منابع تجديدپذير بدست مي¬آيند اما عموماً اين مواد نياز دارند تا به مواد مناسب جهت تهيه محصول تبديل شوند. مواد زيست¬تخريب¬پذير و مواد بر پايه منابع تجديدپذير دو دسته متفاوت هستند كه هميشه هم با يكديگر مشترك نيستند.

سرعت تخريب يك محصول تنها به توانايي زيست¬تخريب¬پذيري ماده بستگي ندارد بلكه به شكل هندسي محصول نيز بستگي دارد چه زيست¬تخريب¬پذيري از طریق سطوح محصول عمل مي¬كند.

 

قالبگيري تزريقي PHBPHB يك ماده كاملاً زيست¬تخريب¬پذير است كه پايه آن نيز به طور كامل منابع تجديدپذير هستند. اين ماده محل تجمع بالاي باكتري¬ها و جلبك¬ها مي¬باشد. PHB در حالت مصنوعي بر خلاف حالت طبيعي، داراي بلورينگي بالا است.

بازه قالبگيري PHB تقريباً باريك بوده و براي جلوگيري از شكننده شدن و رسيدن به خواص مورد قبول، فرآيند ذوب و پارامترهاي فرآيندي خاصي مورد نياز است. به حداقل رساندن اثر تركيبي زمان باقي ماندن و دماهاي افزايش يافته در سیلندر (در دستگاه قالبگيري تزريقي) از مسائل ضروري است كه به كمك يك توالی دمايي معكوس قابل دستيابي است.

 

خطوط جوش

خطوط جوش هنگامي ايجاد مي¬شوند كه در حين قالبگيري دو جريان مذاب همگرا شده يا به هم بپيوندند. محدوده خط جوش يك محصول ممكن است به علت نفوذ محدود زنجيرهاي مولكولي از عرض فصل مشترك (به ويژه نزديك سطح سرد)، تمركز تنش در انتهاي شكاف¬هاي V- شكل در سطوح محصول و آرايش يافتگي مختلف درشت¬مولكول¬ها نزديك خطوط جوش كه توسط جريان منبع در جلو مذاب ايجاد شده، از نظر مكانيكي ضعيف شود.

براي مواد بي¬ريخت يا مواد با درصد بي¬ريختي زیاد، استحكام خط جوش ممكن است با افزایش دماهاي ذوب و گرانروی¬ مذاب نزديك پوسته در محدوده خط جوش بیفزاید.

براي پلاستيك¬هاي گرمانرم بلوري درجه بلورينگي اثر مهمي بر خواص خط جوش دارد زيرا خط جوش از رشد بلورها ممانعت نمي¬كند بلكه ممكن است در جهت عمود بر جريان مذاب آن را رشد نیز بدهد. هر چه مقدار بلورينگي بيشتر باشد، خط جوش كمتر ضعيف مي¬شود.

ولی به هر حال خط جوش برای موادی که به مرور ترد می¬شوند و یا تقویت¬کننده¬های میکرونی دارند یک نگرانی است.

 

بخش تجربي

قسمتي از قطعه كه داراي خط جوش است. با مونتاژ چهار يا پنج بخش داراي خط جوش مي¬توان يك سيني حمل فنجان قهوه ساخت. مواد مورد استفاده براي قالبگيري اين قسمت، پلي¬استايرن با خواص عمومي، گونه 638 توليد شركت Dow، به عنوان مرجع، PHB گونه P226 ساخت شركت Biomer و يك گونه آزمايشگاهي P226 كه با 25% الياف چوب پر شده و نقش الياف در آن هسته¬سازي برای بلورينگي است، مي¬باشد.

قالبگيري PHB پر شده با الياف چوب تا حدودي چالش برانگيز بود چون گرماي ورودي از سیلندر در دستگاه تزريق آنقدر مناسب نبود تا بتواند از بيش¬گرم شدن چوب جلوگيري كند و هم¬زمان دماهاي کم نيز قادر به پر كردن مناسب قالب براي اين قالب ويژه با ورودي¬هاي باريك نیستند. مقدار مواد براي آزمايش¬هاي بيشتر و گسترده¬تر كافي نبود در نتيجه خواص مواد قالبگيري شده ممكن است بهينه نباشد.

قالبگيري PHBخالص مشكلات كمتري داشت با وجود آن¬كه بيش گرم شدن مذاب به خصوص در دورهاي شروع اتفاق افتاد.

نمونه¬هاي گرفته شده از قطعات، با دستگاه آزمون ضربه پاندولي با حداكثر انرژي شكست معادل با J4 آزمايش شدند. شكل2، مكان¬هايي كه نمونه¬هاي به كار رفته در آزمون ضربه از آن انتخاب شده¬اند (چپ) و محل قرارگيري نمونه¬ها در دستگاه آزمون ضربه براي ضربه زدن به كناره¬ها (راست) را نشان مي¬دهد. ده نمونه براي هر كدام از تنظيمات پارامترهاي قالب و تركيب مواد، با خط جوش و بدون آن، مورد آزمون قرار گرفتند.

 

نتايج

استحكام ضربه متوسط براي تنظيمات مختلف تركيب مواد و پارامترهاي قالبگيري، هم با خط جوش و هم بدون آن، در شكل 3 خلاصه شده است. شكل 4، محدوده¬هاي اطمينان 95%را براي اكثر نتايج آزمون ضربه و محدوده¬هاي اطمينان 68% را براي حالاتي كه محدوده¬هاي اطمينان 95% قادر به تمايز اختلافات نيست، نشان مي¬دهد.

براي نمونه¬هاي PS تنها تفاوت چشمگير بين اثرات پارامترهاي قالبگيري، همان¬طور كه از محدوده¬هاي اطمينان 95% نتيجه گرفته شد، با تنظيم دماهاي بالاتر نرم شدن پلاستيك به وجود آمد. براي خط جوش همان طور كه انتظار مي¬رفت دماهاي نرم شدن بالاتر مطلوب بوده در حالي¬كه اين دماي زیاد براي نمونه¬هاي بدون خط جوش به دليل آرايش يافتگي مولكولي كمتر در جهت كشش، نامطلوب است.

براي نمونه هاي PHB، براي داشتن استحكام بالاتر خط جوش، سرعت تزريق كمتر مطلوب¬تر است. در محدوده هاي اطمينان 95%، هيچ تمايز چشمگيري بين ساير تنظيمات قالبگيري ايجاد نشد. نمونه-هاي بدون خط جوش، نمونه¬هاي با فشار تزريق بالاتر و نمونه¬هاي با دماي سردتر قالب، كمترين استحكام ضربه را در كمترين سرعت تزريق نشان دادند. تفاوت زيادي بين اين سه تنظيم وجود نداشت.

به خوبي قابل مشاهده است كه الياف چوب باعث كاهش استحكام ضربه شدند. اين كاهش چشمگير نيست اما براي استحكام ضربه خط جوش، تعيين كننده بلورينگي افزايش يافته در عرض خط جوش است. حتي محدوده¬هاي اطمينان 68% براي نمونه¬هاي پر شده با چوب به نسبت پهن بوده و هيچ اثر قابل توجهي از پارامترهاي قالبگيري قابل تشخيص نبود.

نمونه¬هاي پر نشده PHB، استحكام ضربه فوق العاده¬اي نسبت به نمونه هاي PS نشان دادند كه اكثر اين نمونه¬ها بدون خط جوش و تعداد كمي هم با خط جوش بودند. تقريباً همه PHBهاي پر شده با چوب مقادير استحكام ضربه مشابه با نمونه¬هاي PS داشتند.

 

نكات مهم

مهم¬ترين نتايج كارهاي آزمايشگاهي انجام شده عبارتند از:

• PHB خالص استحكام ضربه بهتري نسبت به PS دارد حتي در خط جوش

• تنظيمات قالبگيري براي بهترين استحكام ضربه خط جوش هم در PS و هم در PHB، كمترين استحكام ضربه را در ساير مناطق موجب مي¬شود.

• عامل خط جوش براي اين شكل و نوع آزمون، براي PHB كمتر است (در حدود 3/0-2/0براي PHB و در مقابل 55/0-2/0 براي PS).

• برخي نتايج بدست آمده با PHB خالص ممكن است به دليل بيش گرم شدن الياف چوب در حين قالبگيري تزريقي كمتر از حد قابل دسترس باشد.

• نتايج بدست آمده با PHB پر شده با الياف چوب به علت بيش گرم شدن اين الياف در حين قالبگيري تزريقي احتمالاً كمتر از مقادير قابل دستيابي است.

• وجود الياف چوب در PHB استحكام ضربه را كاهش مي دهد.

• براي PHB پر شده با الياف چوب، هيچ اثر مهمي از تنظيمات قالبگيري مشاهده نشد (ممكن است فرآيند بهينه نشده غالب بوده باشد).

• الياف چوب در PHB بلورينگي را افزايش مي دهد (كاهش كمتر استحكام خط جوش).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

واژه نامه

زيست پلاستيك Bioplastic

پلي هيدروكسي بوتيرات Poly-hydroxybutyrate(PHB)

خط جوش Weld line پلاستيك پايه نفتي Oil-based plastic

منابع تجديدپذير Renewable resources

زيست¬تخريب¬پذيري Biodegradation

بي¬ريختAmorphous

نيمه بلوري Semi-crystalline

محدوده اطمينان Confidence interval

ايران پليمر

[maryam 2009 369]

ممنون مهندس

[*mishi* 11,920]

ترجمه و تلخیص: زهرا آجیلی – مرضیه ریاحی نژاد

 

مقدمه:

پلاستیک¬ها مولکول¬های بسپاری بلند زنجیری هستند که به دست بشر به وجود آمده¬اند. بیش از نیم قرن پیش جایگزینی بسپارهای طبیعی با بسپارهای مصنوعی در بسیاری از کاربردها آغاز شد، به طوری¬که امروزه پلاستیک¬ها بخش جدایی ناپذیر زندگی روزمره شده¬اند. با گذر زمان و بهبود پایداری و دوام پلاستیک¬ها، امروزه این گروه از مواد به عنوان مواد مقاوم در برابر بسیاری از تاثیرات محیطی نام برده می¬شوند. کلمه¬ی پلاستیک از واژه¬ی یونانی "پلاستیکوز" به معنای "قابل قالب¬گیری به اشکال مختلف" گرفته شده است. پلاستیکی که ما امروزه مصرف می¬کنیم از مواد خام آلی و غیر آلی مانند کربن، سیلیکون، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و کلر ساخته شده است. مواد اصلی برای ساختن پلاستیک¬ها از نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی استخراج می¬شود.

از آن¬جایی¬که در طی حضور کوتاه مدت پلاستیک در چرخه¬ی طبیعت، ساختارهای آنزیمی جدیدی با قابلیت تخریب بسپارهای مصنوعی طراحی نشده است، می¬توان چنین نتیجه گرفت که پلاستیک¬ها در مقابل حمله¬ی میکروبی مقاوم¬اند. امروزه مقادیر قابل توجهی از این مشتقات نفتی - حدود 140 میلیون تن در سال- در سرتاسر دنیا تولید می¬شود که بخش قابل توجهی از این تولیدات به عنوان زباله¬های صنعتی وارد بوم سازگان می¬گردد.

پلاستیک¬های مصنوعی به طور گسترده¬ای در بسته بندی مواد غذایی، دارویی، آرایشی، شوینده¬ها و مواد شیمیایی به کار می¬روند. حدود 30 درصد از پلاستیک¬ها کاربرد این چنینی دارند و این گونه مصارف با سرعت زیادی - 12 درصد در سال- هم¬چنان رو به پیشرفت است. پلاستیک¬ها جایگزین محصولات کاغذی و سلولزی می¬شوند زیرا خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب¬تری مانند استحکام، سبکی، مقاومت در برابر آب و بیشتر ریزجاندار¬های موجود در آب را دارا هستند. اغلب پلاستیک¬هایی که برای بسته¬بندی به کار می¬روند عبارتند از: پلی اتیلن (LDPE، MDPE، HDPE و LLDPE)، پلی پروپیلن، پلی استایرن، پلی وینیل کلرید، پلی یورتان، پلی اتیلن ترفتالات، پلی بوتیلن ترفتالات و نایلون¬ها

کاربرد پلاستیک¬های مصنوعی

پلاستیک کاربرد

پلی اتیلن کیسه¬های پلاستیکی، بطری آب و شیر، فیلم بسته¬بندی غذایی، اسباب بازی¬ها، لوله¬های آبیاری و قوطی روغن موتور

پلی استایرن بسته¬بندی مواد، کالاهای آزمایشگاهی و ابزارهای الکترونیکی خاص

پلی یورتان تایر، عایق¬بندی یخچال، اسفنج و جلیقه¬ی نجات

پلی وینیل کلرید پوشش صندلی ماشین، بارانی، بطری و شلنگ¬های باغبانی

پلی پروپیلن نی¬های نوشدنی، صندلی ماشین، باتری ماشین و قوطی دارو

پلی اتیلن ترفتالات بطری¬های نوشیدنی و الیاف نساجی

نایلون یاتاقان¬های کوچک، جوهرها و سلوفن

پلی کربنات لنزهای عینک، چراغ¬های خیابان و سقف گلخانه¬ها

پلی تترافلرواتیلن (تفلون) به عنوان پوشش بر روی ظروف نچسب آشپزخانه مانند ماهی¬تابه

 

کاربرد گسترده¬ی پلاستیک¬ها نه تنها به جهت خواص مکانیکی و گرمائی مطلوب آن¬هاست بلکه دلیل اصلی، پایداری و دوام آن¬ها می¬باشد. در سال 1993 تقاضای جهانی برای پلاستیک¬ها بیش از 107 میلیون تن بوده که این رقم در سال 2000 به 146 میلیون تن رسیده است. برای روشن¬تر شدن این مطلب می¬توان به سرعت رشد صنعت پلاستیک در پاکستان اشاره کرد که به طور میانگین 15 درصد در سال است.

افزایش بی¬رویه¬ی تولید و عدم زیست تخریب پذیری بسپارهای تجاری به خصوص پلاستیک¬های مورد استفاده در بسته¬بندی (مانند بسته¬بندی مواد غذایی)، صنعت و کشاورزی، توجه عام را به مشکل انباشتگی عظیم آلودگی محیطی که ممکن است برای قرن¬ها باقی بماند، جلب نمود. زباله¬های پلاستیکی از طریق خاک کردن، سوزاندن در دمای زیاد و بازیافت دور ریخته می-شوند. به دلیل ماندگاری این زباله¬ها در محیط اطراف ما، امروزه گروه¬های بسیاری به مسئله¬ی تاثیر زباله¬های باقیمانده بر طبیعت – شامل تاثیرات مخرب آن¬ها بر روی حیات¬وحش و زیبایی شهرها و جنگل¬ها- توجه نشان می¬دهند. مواد پلاستیکی باقیمانده در طبیعت یک منبع مهم آلودگی زیست¬محیطی هستند که تهدیدی برای حیات به شمار می¬روند. به علاوه در اثر سوزاندن پلاستیک¬های پلی وینیل کلرید، آلاینده¬های آلی پایدار (POPs) تولید می¬شوند که به فوران¬ها و دیوکسین¬ها معروف¬اند. محاسبه¬ی میزان زباله¬های پلاستیکی در کشوری مانند پاکستان آماری معادل 32/1 میلیون تن در سال را نشان می¬دهد که این میزان پلاستیک در زباله¬های جامد به راستی قابل توجه است. زباله¬های پلاستیکی در تمامی مراحل تولید و پس از مصرف به وجود می¬آیند و در واقع هر محصول پلاستیکی یک زباله محسوب می¬شود!

اگرچه امروزه اغلب پلاستیک¬های مصرفی زیست¬تخریب ناپذیرند و یا تجزیه¬ی آن¬ها چند دهه طول می¬کشد، اما برخی از پلاستیک¬های مصنوعی مانند پلی¬استر پلی¬یورتان، پلی¬اتیلن با آمیزه¬ی نشاسته زیست¬تخریب¬پذیر می¬باشند. این قضیه موجب افزایش توجه به بسپارهای تخریب¬پذیر گردیده و سبب گسترش تحقیقات جهانی برای بهبود تخریب¬پذیری این محصولات و یا تولید محصولات جایگزین جدید شده است. این جایگزین¬ها باید قابلیت تخریب در حداقل یکی از سامانه¬های زیر را داشته باشند: تخریب زیستی، تخریب نوری، فرسایش محیطی و تخریب گرمایی.

در دهه¬ی هشتاد میلادی دانشمندان شروع به تحقیق برروی طراحی پلاستیک¬هایی نمودند که در مقابل حمله¬های میکروبی آسیب¬پذیر باشند و در محیط¬های فعال میکروبی تجزیه گردند. پلاستیک¬های زیست¬تخریب پذیر راه را برای تحقیقات جدید بر روی شیوه¬های مدیریت زباله گشودند، چرا که این مواد به گونه¬ای طراحی شدند که تحت شرایط محیطی یا شهری و صنعتی تخریب¬پذیر باشند.

به دلیل تشابه ویژگی¬¬های این پلاستیک¬ها با پلاستیک¬های متداول، مصرف پلاستیک¬های زیست¬تخریب پذیر (پلی¬استرها) به نام¬های پلی هیدروکسی آلکانوآت (PHA)، پلی لاکتید، پلی کاپرولاکتون، پلی استرهای آلیفاتیک، پلی ساکاریدها و هم¬بسپار یا آمیزه¬ی آن¬ها به طور موفقیت آمیزی در سال¬های اخیر رواج یافته است. مهم¬ترین این ترکیب¬ها، پلی (3-هیدروکسی بوتیرات) و پلی (3-هیدروکسی بوتیرات -کو- 3- هیدروکسی والرات) هستند.

زيست¬پلاستيك¬ها (زيست بسپارها) كه از رشد دادن ریزجاندار¬ها و يا گياهاني كه از نظر ‍ژنتيكي مهندسي شده¬اند، به دست مي¬آيند احتمالا حداقل در برخي از زمينه¬ها مي¬توانند جايگزين پلاستيك¬هاي مصرفي كنوني شوند. از قابليت¬هاي كليدي PHA خاصيت زيست تخريب پذيري، زيست سازگاري قابل توجه و قابل توليد بودن از منابع تجديدپذير است. علاقه¬ي جهاني نسبت به PHA ها زياد است چراكه آن¬ها به عنوان جايگزين بسپارهاي مصنوعی مانند پلي¬پروپيلن، پلي¬اتيلن به كار مي¬روند و در موارد گوناگون براي بسته¬بندي، ابزار پزشكي، وسايل بهداشتي شخصي يك¬بار مصرف و كاربردهاي مربوط به كشاورزي از آن¬ها استفاده مي¬شود. جدول شمارۀ 2 موارد استفاده¬ي پلاستيك¬هاي زيست¬تخريب¬پذير را بيان مي¬كند.

كاربرد پلاستيك¬هاي زيست¬تخريب¬پذير

پلاستيك كاربرد

پلي¬گليكوليك اسيد (PGA) رهايش كنترل شده دارو، چندسازه¬هاي كاشتنی در بدن

پلي¬لاكتيك اسيد (PLA) بسته¬بندي و پوشش¬دهي كاغذ، فيلم¬هاي كود گياهي

پلي¬كاپرو لاكتون (PCL) موارد مصرف طولاني مدت مانند سامانه¬هاي رهايش آهسته¬ي دارو

پلي¬هيدروكسي بوتيرات (PHB) بطري، كيسه و نيز به عنوان داربست¬ در مهندسي بافت

پلي¬هيدروكسي والرات (PHBV) كاربردهاي زيست پزشكي، پوشش فيلم و كاغذ

پلي¬وينيل الكل (PVOH) بسته¬بندي و كيسه¬هاي محلول در آب در كاربردهايي مانند ماده شوینده¬ی لباس¬شويي

پلي¬وينيل استات (PVAc) چسب¬ها، كيسه¬هاي پلاستيكي

 

طي ده سال گذشته پلاستيك¬هاي زیست¬تخريب¬پذير متعددي به بازار عرضه شده¬اند. اگرچه هيچ يك از اين محصولات، به طور موثری هنگام خاک کردن تجزيه نمي¬شوند. به همين علت هيچ¬كدام يك از آن¬ها در طيف گسترده مورد استفاده قرار نگرفته¬اند. در حال حاضر پلاستيك¬هاي زيست¬تخریب¬پذير در مقايسه با مشتقات نفتي موجود، بازار بسيار اندكي را به خود اختصاص داده¬اند. هرچند كه با افزايش صعودي قيمت نفت اين پلاستيك¬ها ارزان¬تر تمام مي¬شوند. براي نمونه مي¬توان کیسه¬هاي خريد پلاستيكي را از پلي¬لاكتيك¬اسيد (PLA) كه يك بسپار زيست-تخريب¬پذير مشتق شده از اسيد لاكتيك است، تهيه نمود. پلي¬لاكتيك¬اسيد يك زيست پلاستيك گياهي است كه در طبیعت تخریب مي¬شود و از خود باقي¬مانده¬ي سمي به جاي نمي¬گذارد. اگرچه در هر صورت زيست پلاستيك¬ها بسته به شيوه¬ي توليدشان تاثير خود را بر طبيعت مي-گذارند. براي حل اين مشكل جهاني، نيازي فوري به توسعه¬ي ریزجاندارهاي موثر و محصولات آن¬ها وجود دارد.

اين مقاله به بررسي تحقيقات اخير در مورد تخريب پلاستيك¬هاي زيست تخريب¬پذير و نيز پلاستيك¬هاي مصنوعی مرسوم و آميزۀ آن¬ها و چگونگي استفاده از روش¬هاي مختلف براي تحليل تخريب اين مواد در طبيعت مي¬پردازد.

 

تخريب پلاستيك¬ها:

به هرگونه تغيير فيزيكي يا شيميايي در بسپار كه در اثر عوامل محيطي مانند نور، گرما، رطوبت، شرايط شيميايي يا فعاليت¬ زيستي اتفاق بيفتد، تخريب گفته مي¬شود. فرآيندهاي ايجاد كننده تغييرات در خواص بسپارها (از بين رفتن عامليت) به دليل واكنش¬هاي شيميايي، فيزيكي يا زيستي كه منجر به شكسته شدن پيوند و متعاقبا تغيير شكل شيميايي مي¬شود نيز به عنوان تخريب بسپارها در نظر گرفته مي¬شود. تخريب در قالب تغييراتي كه در خواص مواد رخ مي¬دهد مانند خواص مکانیکی، نوري يا الكتريكي، ترکچه¬شدن، ترك خوردگي، فرسايش، تغيير رنگ، جدايي فازي يا لايه لايه شدن بروز مي¬كند. تغييرات شامل شكستن پيوند، تغيير شکل شيميايي و تشكيل گروه¬هاي عاملي جديد در مواد مي¬شود. تخريب ممكن است نوري، گرمايي يا زيستي باشد

عوامل تخريب بسپارها

عوامل تخريب نوري تخریب حرارتی-اکسایشی تخریب زیستی

عامل فعال نور فرابنفش یا تابش یا انرژی زیاد گرما و اکسیژن عوامل میکروبی

نیازمندی گرمایی بدون نیاز بیشتر از دمای محیط بدون نیاز

سرعت تخریب شروع آهسته، گسترش سریع سریع متوسط

دیگر ملاحظات دوست¬دار محیط زیست اگر تابش با انرژی زیاد به کار نرود از نظر زیست محیطی غیر قابل قبول دوست¬دار محیط زیست

پذیرش کلی قابل قبول ولی پرهزینه غیر قابل قبول ارزان و بسیار قابل قبول

 

ميزان حساسيت بسپارها به تخريب نوري به توانایی جذب پرتو¬هاي خورشيدي مضر وردسپهر (تروپوسفر) بستگي دارد كه شامل پرتو¬ي فرابنفش مي¬باشد. نور مرئي خورشيد با حرارت خود موجب تسريع در تخريب بسپارها مي¬گردد. تابش زير قرمز به اكسيد شدن گرمايي سرعت مي-بخشد. به نظر مي¬رسد كه بيشتر پلاستيك¬ها تابش پر انرژی فرابنفش خورشيد را كه سبب فعال¬تر شدن الكترون¬هايشان، اكسيد شدن، شكستن و ديگر تخريب¬ها مي¬شود را جذب مي-كنند.

تخريب گرمايي بسپارها، زوال مولكولي در نتيجه¬ي¬ گرم شدن زیاد است. در دماهاي زياد اجزاي تشكيل دهنده¬ي زنجير بلند بسپاري شروع به جدا شدن (شكستن مولكولي) و واكنش دادن با هم براي تغيير خواص بسپار مي¬كنند. واكنش¬هاي شیميايي دخيل در تخريب گرمايي منجر به ايجاد تغيير خواص فيزيكي و نوري مرتبط با خواص اوليه¬ي ماده مي¬شوند. تخریب گرمايي عموما در تغييرات وزن مولكولي بسپارها (و توزيع وزن مولكولي) و نيز كاهش اغلب خواص فيزيكي مطلوب مانند چقرمگي و شكنندگي، گچي شدن، تغيير رنگ، ترك خوردن نقش دارد.

در فرآيند تخريب زيستی-اكسيدي از دو روش براي شروع تخریب زیستی استفاده مي¬گردد. اين روش¬ها شامل تخريب نوری (فرابنفش) و اكسایش است. تخريب فرابنفش از نور فرابنفش براي تخريب محصول نهايي استفاده مي¬كند. فرآيند اكسایش از زمان و گرما براي شكستن ساختمان پلاستيك استفاده مي¬نماید. هر دو روش باعث كاهش وزن مولكولي پلاستيك و در نهايت تخريب زیستی آن مي¬گردد.

تخريب زیستی فرآيندي است كه در آن مواد آلي توسط جاندار¬هاي زنده شکسته مي¬شوند. اغلب از اين اصطلاح در ارتباط با بوم¬شناسی،‌ مديريت زباله، تجديد محيط و مواد پلاستيكي كه چرخه¬ي زندگي طولاني دارند استفاده مي¬شود. مواد آلي به دو صورت هوازي در معرض اكسيژن و غير هوازي بدون وجود اكسيژن تخريب مي¬شوند. يكي از اصطلاحات مرتبط با تخریب زیستی ، زیست کانی گردانی است كه طي آن مواد آلي به مواد معدني تبديل مي¬گردند. پلاستيك¬ها در محيط طبيعت به صورت هوازي، در رسوبات و زير زمين به صورت غير هوازي و در خاك و كود بخشي به صورت هوازي و بخشي به صورت غير هوازي تخريب مي¬شوند. در جريان تخریب زیستی هوازي آب و كربن دي اكسيد و در جريان تخریب زیستی غيرهوازي آب، كربن دي اكسيد و متان توليد مي¬شود. به طور كلي شكستن بسپارهاي سنگين به كربن دي اكسيد (معدني شدن) نياز به جاندار¬هاي متعدد و بسياري دارد كه طي يكی از آن¬ها بسپار به تكپارهاي سازنده¬ي خود تبديل شود و از تكپارها و تركيبات زايد ساده¬تر دور ريخته شده به عنوان محصول جانبي استفاده گردد.

 

تخریب زیستی پلاستيك¬ها :

ریزجاندارهايي مانند باكتري و قارچ در تخريب پلاستيك¬هاي طبيعي و سنتزي نقش دارند. تخریب زیستی به عوامل متعددي چون خصوصيات بسپارها، نوع جاندار و طبيعت پيش آمايش بستگي دارد. خصوصيات بسپار نظير تحرك، نظم فضايي، بلورينگي، وزن مولكولي، نوع گروه¬هاي عاملي موجود در ساختار آن و نرم كننده¬ها و افزودني¬هاي اضافه شده به آن همگي نقش مهمي در تخريب به عهده دارند.

طي فرآيند تخريب ابتدا بسپار به تكپارهاي خود و سپس اين تكپارها به مواد معدني تبديل مي-شوند. بيشتر بسپارها به اندازه¬اي بزرگ هسنتد كه نمي¬توانند وارد غشاي سلولي شوند، پس بايستي ابتدا پيش از جذب و تخريب توسط سلول¬هاي ميكروبي به تكپارهاي كوچكتر شكسته شوند. شكست اوليه¬ي بسپار ممكن است در نتيجه¬ي نيروهاي زيستي و فيزيكي متعدي صورت گيرد. نيروهاي فيزيكي نظير سرد و گرم شدن، يخ زدن و ذوب شدن يا تر و خشك شدن ممكن است باعث صدمات فيزيكي مانند ترک خوردن بسپارها شود.

رشد بسیاری از قارچ¬هايي كه به درون جامدهاي بسپاري نفوذ كرده¬اند، مي¬تواند موجب كمي تورم و تركيدگي شود. بسپارهاي سنتزي نظير پلي كاپرو لاكتون توسط آنزيم¬هاي ميكروبي وابسپارش شده و پس از آن تكپارها به داخل سلول¬هاي ميكروبي جذب شده و تخريب مي-گردند. آب¬كافت بی¬جان مهم¬ترين واكنش براي شروع تخريب محيطي بسپارهاي سنتزي مانند پلي كربوكسيلات، پلي اتيلن ترفتالات، اسيدهاي پلي لاكتيك و همبسپارهاي آن، پلي آلفا گلوتاميك اسيد و پلي دي متيل سيلوكسان يا سيليكون¬ها مي¬باشد.

به طور كلي افزايش وزن مولكولي منجر به كاهش تخريب پذيري بسپار توسط ریزجاندار¬ها مي-شود. درصورتي¬كه تكپارها، دوپارها و چندپارهاي واحدهاي تكرار شونده¬ي یک بسپار بسيار آسان¬تر تخريب و به مواد معدني تبديل مي¬شوند. حداقل دو گروه آنزيم¬ها به نام¬هاي دي پليمراز درون سلولي و برون سلولي در تخريب زيستي بسپارها دخالت دارند. طي فرآيند تخريب، برون-آنزیم¬های اكسي آنزيم¬هاي توليد شده توسط ریزجاندارها، بسپارهاي پيچيده را به مولكول¬هاي كوچك¬تر با زنجيره¬ي كوتاه¬تر مانند چندپارها، دوپارها و تكپارها تبديل مي¬كنند كه آن¬ها به اندازه¬ي كافي كوچك هستند تا از غشاي بيروني نيمه تراواي باكتري¬ها گذشته و بعد به عنوان منابع كربن و انرژي مورد استفاده قرار گيرند. اين فرآيند وابسپارش ناميده مي¬شود. چنان¬چه محصول نهايي كربن دي اكسيد، آب يا متان باشد، اين نوع تخريب، کانی شدن نام دارد. بايد به اين نكته توجه داشت كه زوال زیستی و تخريب مواد بسپاري به ندرت به طور صد درصد انجام مي¬گيرد و علت آن است كه مقدار كمي از بسپار با زيست¬توده¬ي ميكروبي، گياخاك و ساير محصولات طبيعي تركيب مي¬شود. ریزجاندار¬هاي غالب و روش¬هاي تخريب بسپارها به شرايط محيطي _ براي نمونه وجود هوا براي هوازي بودن و غيره_ بستگي دارد.

 

روش¬هاي آزمون استاندارد:

مشاهدات چشمي

ارزيابي تغييرات قابل مشاهده در پلاستيك¬ها مانند سخت شدن سطح، ايجاد سوراخ يا ترك، تغيير رنگ يا تشكيل فيلم¬هاي زيستي بر روي سطح، می¬تواند در همه¬ي آزمايش¬ها انجام ¬گيرد. اگرچه اين تغييرات وجود فرآيند زيست تخريب شدن را بر حسب دگرگشت ثابت نمي¬كند اما مشاهده¬ی چشمی تغييرات می¬تواند به عنوان اولين نشانه از حمله¬ي ميكروبي مدنظر قرار گیرد. براي به دست آوردن اطلاعات در مورد سازوكار تخريب مي¬توان از ميكروسكوپ الكتروني پويشي (SEM)، ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) طيف نمايي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR)، گرماسنجي پويشي تفاضلي (DSC)، تشدید مغناطيسي هسته (NMR)، پراش پرتو¬ي ايكس XRD)) استفاده نمود.

 

اندازه¬گیری کاهش وزن: تعیین بسپار باقی¬مانده

کاهش وزن نمونه¬های آزمون مانند فیلم¬ها به طور گسترده¬ای در آزمون¬های تخریب مورد استفاده قرار می¬گیرد؛ اگرچه باز هم هیچ¬گونه مدرک مستقیمی برای اثبات تخریب زیستی به دست نمی¬دهد. برای نمونه¬های بسپاری مانند پودرها، کاهش در بسپار باقیمانده را می¬توان به کمک روش جدایی مناسب یا استخراج به دست آورد (بسپار از زیست توده جدا می¬شود و یا بسپار از خاک یا کود ترکیبی استخراج می¬گردد).

 

تغییرات در خواص مکانیکی و جرم مولی

همانند مشاهدات چشمی، تغییر در خواص ماده را نیز نمی¬توان دلیل مستقیمی از دگرگشت بسپار به شمار آورد. خواصی چون استحکام کششی، نسبت به تغییرات جرم مولی بسپار بسیار حساس هستند، به¬طوری¬که اغلب به طور مستقیم بیانگر تخریب می¬باشند. در حالی¬که، در یک وابسپارش ایجاد شده توسط آنزیم¬ها خواص مواد تنها در صورتی تغییر می¬کند که کاهش قابل ملاحظه¬ای در جرم مشاهده شود (نمونه به سبب فرآیند فرسایش در سطح، باریک¬تر می¬شود؛ باوجودی¬که قسمت¬های داخلی ماده تحت تاثیر فرآیند تخریب قرار نگرفته¬اند). در واکنش¬های تخریب بی¬جان (که اغلب در کل ماده رخ می¬دهد و شامل آبکافت پلی¬استرها یا اکسایش پلی¬اتیلن¬ها می¬شود)، خواص مکانیکی ممکن است تغییرات قابل ملاحظه¬ای داشته باشد، باوجودی¬که تقریبا هیچ کاهش جرمی بر اثر انحلال واسطه¬های تخریب در این مرحله رخ نمی¬دهد. در نتیجه از این نوع اندازه¬گیری اغلب برای موادی که در آن¬ها فرآیندهای بی¬جان مسئول اولین مرحله¬ی تخریب هستند، استفاده می¬شود.

 

تولید کربن¬دی¬اکسید / مصرف اکسیژن

میکروب¬ها تحت شرایط هوازی برای اکسایش کربن و تولید کربن¬دی¬اکسید به عنوان یکی از محصولات نهایی دگرگشتی، اکسیژن مصرف می¬کنند. در نتیجه، مصرف اکسیژن یا تشکیل کربن¬دی¬اکسید شاخص¬های خوبی برای تخریب بسپارها هستند که اغلب به عنوان روش اندازه¬گیری تخریب زیستی در آزمایشگاه¬ها مورد استفاده قرار می¬گیرند. در فرآیندهای تخریب آهسته، تجمع کربن¬دی¬اکسید و کاهش در غلظت اکسیژن، بسیار کند است و بنابراین احتمال بروز خطا افزایش می¬یابد. برای تخریب بسپار در خاک به علت سرعت تخریب آهسته¬تر که منجر به زمان طولانی آزمایش (تا دو سال) و نیز تولید کم کربن¬دی¬اکسید در مقایسه با میزان کربن موجود در خاک می¬شود، به نظر می¬رسد که بررسی کربن¬دی¬اکسید پیچیده باشد.

 

نشانه¬دار کردن از طریق رادیو

این روش آزمون، اندازه¬گیری CO2 خالص و CO214 تولید شده، ساده و غیرمخرب است و تخریب زیستی نهایی را اندازه می¬گیرد. به این شیوه مواد حاوی نشانگر 14C که به طور تصادفی پخش شده¬اند، می¬توانند در معرض محیط میکروبی مشخصی قرار گیرند و سپس میزان 14C کربن¬دی-اکسید آزاد شده اندازه¬گیری می¬شود. این روش درصد زیادی از دقت و ثبات را نشان می¬دهد اما مواد نشانه¬گذاری شده، گران بوده و همیشه در دسترس نمی¬باشند. مشکلات مربوط به تایید استفاده از مواد رادیواکتیو و از بین بردن زباله¬های آن نیز از جمله موانع موجود به شمار می¬آید.

 

تشکیل منطقه¬ی شفاف

یک روش بسیار ساده¬ی نیمه کمی، آزمون منطقۀ شفاف است. این روش یک آزمون صفحه¬ی آگار است که در آن بسپار درون آگار مصنوعی، به صورت ذرات بسیار کوچک پخش می¬شود. این کار باعث می¬شود تا آگار ظاهری تیره پیدا کند. پس از تلقیح ریزجاندارها، تشکیل یک هالۀ شفاف نشانگر آن است که ریزجاندارها حداقل قادر به وابسپارش بسپار هستند، که این اولین مرحلۀ تخریب زیستی است.

 

آزمون کمپوست¬سازی کنترل شده

این آزمون روش ارزشمندی برای آمایش و بازیافت زباله¬های آلی است. تهیه¬ی کمپوست از پلاستیک¬ها و بسته¬بندی¬های زیست¬تخریب¬پذیر، نوعی بازیافت زباله محسوب می¬شود که می-تواند نیاز رو به افزون به مکان¬های جدید خاک کردن زباله را کاهش دهد. تنها مواد قابل تبدیل به کمپوست می¬توانند طی آمایش¬های زیستی بازیافت شوند، چراکه موادی که قابلیت تبدیل شدن به کمپوست را ندارند، می¬توانند باعث کاهش کیفیت محصول و نیز کاهش ارزش تجاری آن شوند.. این روش آزمون بر پایه¬ی تعیین میزان تولید کربن¬دی¬اکسید خالص استوار است. یک شرط لازم و مهم این است که مواد بسته¬بندی تحت مطالعه نباید در جریان تخریب، ترکیبات سمی به درون کمپوست آزاد کنند که این ترکیبات از طریق ورود به زنجیره¬ی غذایی باعث ضرر رساندن به گیاهان و جانوران و بشر می¬شود.

 

واژگان:

بی¬جان abiotic

آبکافت hydrolysis

آرایشمندی tacticity

آلاینده¬های آلی پایدار Persistent Organic Pollutants (POPs)

برون سلولی extracellular

بوم¬شناسی Ecology

بوم¬سازگان Ecosystem

پراش پرتوي ايكس X-ray diffraction

پیش آمایش pretreatment

تخریب زیستی biodegradation

تخریب زیستی-اکسیدی Oxo-biodegradation

تخریب نوری Photo degradation

ترکچه¬زايي crazing

تغییرشکل شیمیایی transformation chemical

جاندار organism

چندپار Oligomer

چندسازه¬هاي كاشتنی Implantable composites

خا¬کچال کردن landfilling

دگرگشت metabolism

دوپار dimer

دوستدار محیط زیست friendly environment

رشدمایه substrate

رهایش کنترل شده دارو Controlled drug releases

ریزجاندار microorganism

زوال زیستی Biodeterioration

زيست پلاستيك bioplastic

زيست¬تخريب¬پذيري Biodegradability

زيست توده biomass

زیست¬کانی¬گردانی biomineralisation

سوزاندن در دمای زیاد incineration

شوینده Detergent

طيف نمايي فروسرخ تبديل فوريه Fourier transform infrared spectroscopy

غیرهوازی anaerobic

فرسايش erosion

کانی¬شدن mineralization

کمپوست compost

گرماسنج پويشي تفاضلي Differential scanning calorimetry

گسیختگی آبکافتی clearage hydrolytic

منطقه شفاف zone-clear

ميكروسكوپ الكتروني پويشي Scanning electron microscopy

نشانه¬دار کردن از طریق رادیو Radiolabeling

وابسپارش depolymerization

وردسپهر Troposphere

همبسپار copolymer

هوازی aerobic

 

 

منبع:

Biological degradation of plastics: A comprehensive review, A. A. Shah, F. Hasan, A. Hameed, S. Ahmed, Biotechnology advances 26 (2008) 246-265.

بسپار

[The Idealist 1,526]

بررسی برخی مشخصه های زیست کامپوزیت های تهیه شده از الیاف نخل خرما خالص سازی شده به روش شیمیایی

مؤلف/مؤلفان: حامد غفارزاده زارع;, ; احمد غضنفری مقدم;, ; حسن هاشمی پور رفسنجانی;, ;

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mani24 29,665]

روش هاي تخريب پليمرهاي زيست تخريب پذير:

پليمرها به روش هاي ميكروبي، نوري و شميایي تخريب مي شوند. هر سه روش تحت عنوان زيست تخريب پذيري تقسيم بندي مي شوند كه محصولات نهایي حاصل از تخريب در طبيعت يافت مي شوند.

الف)تخريب از طريق نور

 

در اين روش با تابش نور خورشيد پليمر به قطعات كوچك تر تبديل مي گردد. بيشتر تخريب ميكروبي بعد از تخريب نوري شروع مي شود. پلي اولفين ها از آن دسته پليمرهایي هستند كه توسط نور تخريب مي شوند. روش هاي پيشنهادي جهت تخريب نوري عبارتند از: 1-اضافه كردن افزودني نظير بنزوفنون به داخل ساختار پليمر.

2-اصالح ساختار پليمر با اضافه كردن جاذب اشعه فرابنفش نظير

3-ساخت پليمرهاي حساس به نور

ب)تخريب از طريق ميكروبي

 

پليمرهایي كه از مواد طبيعي ساخته مي شوند نظير الياف كتان يا نشاسته مستعد به تخريب شدن از طريق مواد بيولوژيك هستند. سرعت تخريب پليمرها در سيستم تخريب بيولوژيكي بستگي به نوع فرمولاسيون و ميكروب مورد نياز براي تخريب دارد. در اين روش با وارد كردن نشاسته به ساختار پليمر و بعد از آن كه در تماس خاك يا آب قرار مي گيرند به وسيله ميكروب ها حمله مي ود كه در ابتدا نشاسته تجزيه شده و پليمر به اختار اسفنجي تبديل مي شود كه بسيار ضعيف مي گردد. بعد از آن كه نشاسته تجزيه مي شود بافت پليمر به وسيله حمله آنزيمي شروع به تخريب مي كند. هر واكنش آنزيمي باعث قيچي شدن مولكول و كوچكتر شدن پليمر شده تا اين كه كل پليمر تخريب شود.

روش ديگر جهت تخريب ميكروبيولوژيكي پليمرها استفاده از ميكرو ارگانيسم ها در پليمرهاست كه براي هدفي خاص به منظور تخريب مواد پليمري انجام مي گيرد. اين روش بسيار پر هزينه بوده و باعث توقف استفاده از منابع تجديدپذير مي شود. ميكروارگانيسم هاي مورد نظر به منظور تخريب پلاستيك هاي برپايه نفت طراحي شده اند. البته اين روش كمكي به حفظ منابع تجديد ناپذير نمي نمايد تنها از آلودگي محيط زيست جلوگيري مي كند.

 

 

ج)تخريب شيميایي

 

بعضي از پليمرها وقتي در محلول هاي آبي قرار مي گيرند به سرعت تخريب مي شوند. نمونه اي از اين نوع، دیپارت 1 است (نام تجاري دانه هاي پلي وينيل الكل است كه در قالب گيري تزريقي به عنوان فداشونده عمل مي نمايد اين ماده توسط يك شركت انگليسي توليد مي شود) كه به سرعت در آب گرم حل شده و به پلي وينيل الكل و گليسرين تبديل مي ود. مشابه بسياري از پلاستيك هاي تخريب پذير به وسيله نور، در اين پليمر نيز تخريب عامل پليمر بعد و از طريق ميكروبي اتفاق مي افتد. ميكروارگانيسم هاي مناسب به راحتي در مكان هاي تصفيه آب يافت مي شوند. از جمله پليمرهاي زيست تخريب پذير ديگري كه مي توان به آن اشاره كرد نوداکس 2 است. نوداکس قابل تخريب در محيط قليایي بوده و به سرعت تخريب مي شود.

انجمن پلیمر دانشجویان دانشگاه پیام نوردانشگاه تهران