ابتكار مادة بلاستيكية صديقة للبيئة نظيفة وبلا رائحة من مخلفات الأسماك

البولي يوريثان Polyurethanes، هو نوع من البلاستيك موجود في كل مكان تقريبا، في الأحذية والملابس والثلاجات ومواد البناء. وعلى الرغم من أن هذه المواد شديدة التنوع إلا أن لها جانبا سلبيا كبيرا. فهي مشتقة من النفط الخام، وتعد مركبات سامة وبطيئة التحلل، كما أنها ليست صديقة للبيئة.

لإيجاد بديل للبولي يوريثان التقليدي، قام فريق بحثي من جامعة ميموريال في نيوفاوندلاند بكندا Memorial University of Newfoundland (Canada)، بابتكار بديل أكثر أمانا وقابل للتحلل الحيوي مشتق من بواقي الأسماك، كالرؤوس والعظام والجلد والأمعاء، والتي يتم التخلص منها ولا يتم الاستفادة منها في الغالب.

وقام الباحثون بعرض نتائج مشروعهم البحثي في اجتماع الربيع للجمعية الكيميائية الأميركية spring meeting of the American Chemical Society (ACS)، في الخامس من أبريل/ نيسان الجاري، ونشر تقرير عن المشروع في موقع فيزدوت أورغ Phys.org بالتاريخ نفسه.

بلاستيك من زيت السمك

تقول فرانشيسكا كيرتون، الحاصلة على الدكتوراه، والباحث الرئيسي في هذا المشروع، إنه إذا تم تطوير البولي يوريثان القائم على زيت السمك بنجاح، فيمكن أن يساعد في تلبية الحاجة الهائلة لمواد بلاستيكية أكثر استدامة.

كما أنه من المهم أن نبدأ في تصميم نوع من البلاستيك له نهاية عمر، سواء كان من خلال التحلل الكيميائي الذي يحول المادة إلى ثاني أكسيد الكربون وماء، أو من خلال إعادة التدوير وإعادة الاستخدام.

وللتمكن من صناعة المادة الجديدة، بدأ الفريق باستخراج الزيت من بقايا سمك السلمون الأطلسي، بعدما تم تحضيره للبيع للمستهلكين. حيث يتم استزراع السلمون كصناعة رئيسية في نيوفاوندلاند الساحلية بكندا، حيث تقع الجامعة التي يقوم فيها الباحثون بالمشروع الجديد.

وتقول ميخايلي ويلر، طالبة الدراسات العليا التي عرضت نتائج البحث في الجمعية الكيميائية "أجد أنه من المثير للاهتمام كيف يمكننا صنع شيء مفيد، يمكن أن يغير طريقة صنع البلاستيك، من القمامة التي يتخلص منها الناس للتو".

مشكلات الطرق التقليدية

تتسبب الطريقة التقليدية لإنتاج البولي يوريثان في عدد من المشكلات البيئية ومشكلات السلامة. حيث يتطلب النفط الخام، وهو مورد غير متجدد، والفوسجين، وغاز عديم اللون وشديد السمية.

ويولد توليفهما أيزوسيانات isocyanates وهي مهيجات تنفسية قوية، والمنتج النهائي لا يتحلل بسهولة في البيئة. ويمكن أن يؤدي التحلل البيولوجي المحدود الذي يحدث إلى إطلاق مركبات مسرطنة.

وفي الوقت الذي يتزايد فيه الطلب على بدائل صديقة للبيئة. فقد طور آخرون بولي يوريثان جديد باستخدام زيوت مشتقة من النباتات لتحل محل البترول.

مع ذلك، فإن هذه أيضا لها عيوب، فالمحاصيل التي تنتج الزيت والتي تكون غالبا فول الصويا، تتطلب أرضا واسعة يمكن استخدامها في زراعة الغذاء وليس لإنتاج محاصيل لإنتاج زيوت تستخدم في صناعة البلاستيك. من هنا تعد فضلات الأسماك المتبقية والتي لا يتم التخلص منها عادة بديلا واعدا.

هل رائحة البلاستيك مريبة؟

بعد معالجة الأسماك، غالبا ما يتم التخلص من الأجزاء المتبقية، ولكن في بعض الأحيان يتم استخراج الزيت منها. وقد طورت كيرتون وزملاؤها عملية لتحويل هذا الزيت إلى بوليمر يشبه البولي يوريثان.

وقد تسنى لهم ذلك من خلال إضافة الأكسجين إلى الزيت غير المشبع بطريقة معينة لتكوين الإيبوكسيدات epoxides. وبعد تفاعل هذه الإيبوكسيدات مع ثاني أكسيد الكربون، فإنها تربط الجزيئات الناتجة مع الأمينات المحتوية على النيتروجين لتكوين المادة الجديدة.

وللإجابة على سؤال ما إذا كانت المادة الجديدة لها رائحة بقايا السمك العفنة، تقول كيرتون، "عندما نبدأ العملية بزيت السمك، يكون هناك نوع خافت من رائحة السمك، ولكن مع مرور الوقت تختفي هذه الرائحة".

سهولة التحلل

في تجارب أخرى، بدأ الباحثون بفحص مدى سهولة تحلل المادة الجديدة بمجرد انتهاء عمرها الإنتاجي. حيث قامت ويلر بنقع قطع منه في الماء، ولتسريع تحلل بعض القطع، أضافت الليباز lipase، وهو إنزيم قادر على تكسير الدهون مثل تلك الموجودة في زيت السمك.

وبالنظر تحت المجهر لاحقا، لوحظ نمو ميكروبي في جميع العينات، حتى تلك التي كانت في الماء العادي، وهي علامة مشجعة على أن المادة الجديدة قد تتحلل بيولوجيا بسهولة.

وتعتزم الباحثتان كيرتون، وويلر دراسة الخصائص الفيزيائية للمادة لمعرفة كيف يمكن استخدامها في تطبيقات العالم الحقيقي، مثل التغليف أو صناعة ألياف الملابس. كما تخططان لمواصلة دراسة مدى قابلية المادة للنمو الميكروبي الذي يمكن أن يسرع من تفككها.