چگونه می توانیم سرعت تخریب نوری مواد پلاستیکی را افزایش دهیم؟
پلاستیک ها یکی از کاربردی ترین و شکل پذیر ترین موادی هستند که تا به حال توسط انسان ها ساخته شده اند اما یکی از ویژگی‌های قابل ملاحظه آنها دوام بسیار بالا می باشد که آنها را به یکی از آلاینده های بزرگ در دنیا تبدیل می کند و همین موضوع خود عاملی برای ماندگاری طولانی مدت آنها در طبیعت است. توجه به اثرات پلاستیک های دور انداخته شده در محیط زیست چندان کار سختی نیست و در تمام محیط اطراف ما، در شهرها و اطراف شهرها از زباله های پلاستیکی به شکل بطری های قدیمی، کیسه های مواد غذایی، بسته بندی های لوازم و تجهیزات برقی و بسیاری از موارد دیگر مشاهده می شود. این زباله های پلاستیکی به راحتی و به سرعت از بین نخواهد رفت. این موضوع ناشی از آن میشود که هیچ نوع از فرآیندهای طبیعی قادر به تجزیه مواد پلاستیکی نیستند و هیچ کس نمی‌تواند بگوید که زباله‌های پلاستیکی تا چه مدتی در طبیعت باقی می مانند. تخمین های موجود نشان می دهند که ممکن است میزان ماندگاری زباله های پلاستیکی در محیط اطراف ما بین صدها تا هزاران سال به طول انجامد و این موضوع ناشی از آن است که پلاستیک ها موادی ترکیبی بوده و در واقع پلیمر هایی هستند که از مواد نفتی گرفته می شود. پلیمرها زنجیره های بزرگی از مولکول ها بوده که به فرم مواد پلاستیکی آنقدر بزرگ هستند که میکروبها نمی‌توانند به آنها حمله کرده و آنها را تجزیه نمایند. تعدادی از تولید کنندگان از مواد افزودنی در کنار پلاستیک ها استفاده می کنند تا به آنها قابلیت زیست تخریب پذیری در مرحله های دفن زباله و یا طبیعت را ببخشند. این افزودنی های ارگانیک باکتری، قارچ و سایر انواع میکروبها را به خود جذب کرده و در نهایت باعث می‌شوند تا پلاستیک با سرعت کمی تجزیه شود و به مولکول های ارگانیک با ترکیب متفاوتی از اسید و آنزیم تبدیل شود. اما اغلب مواد پلاستیکی فاقد چنین افزودنی‌هایی می باشند بنابراین مقاومت زیادی در برابر حملات میکروبی خواهند داشت. این در حالی است که نور فرابنفش به اندازه ای قدرتمند است که می‌تواند باعث تجزیه مواد پلاستیکی شود و نوعی فرایند را تشکیل دهد که به آن تجزیه نوری گفته میشود. تجزیه نوری در واقع تجزیه مواد پیچیده و بزرگ به قطعات کوچک تر با قرارگیری در معرض نور خورشید می باشد. دنیا جای بسیار تمیز تری می‌توانست باشد اگر که تمام زباله های پلاستیکی در مقابل اشعه فرابنفش نور خورشید از بین می رفتند. با مطالعه بیشتر این مقاله می توانید به میزان صحت و اثر بخشی این فناوری پلاستیکی پی ببرید.
پلاستیک ها نیز همانند پوست انسان در برابر تجزیه ناشی از اشعه فرابنفش حساس می‌باشند. پرتوهای فرابنفش خورشیدی که به کره زمین می رسد دارای طول موج بین ۲۸۰ تا ۴۰۰ نانومتر می باشد اما با چشم غیر مسلح نمی توان آنها را مشاهده کرد زیرا چشمان انسان می‌تواند نوری با طول موج بین ۳۹۰ تا ۷۵۰ نانومتر را مشاهده کنند. میزان اشعه فرابنفش موجود در محیط بیرون به اندازه‌ای زیاد است که می تواند به مولکول های پلیمری حمله کند و با تابش میزان کافی از این پرتوها یک واکنش شیمیایی در مواد پلاستیکی روی خواهد داد که باعث قطع زنجیره مولکول های پلیمری بزرگ خواهد شد. البته پلاستیک های قدیمی چندان حساسیتی در برابر اشعه فرابنفش نور خورشید ندارند و می‌توانند برای مدت بسیار طولانی در معرض نور خورشید قرار بگیرند و این در حالی است که با ایجاد تغییرات مولکولی هوشمند و یا اضافه سازی مواد افزودنی مهندسان می‌توانند انواع مواد پلاستیکی را تولید کنند که با سرعت بسیار زیادی با قرارگیری در معرض نور خورشید تجزیه خواهند شد. انواعی افزودنی های شیمیایی وجود دارند که می تواند میزان حساسیت پلاستیک ها در برابر نور را افزایش دهند که با نام های ارتقا دهنده ها، حساس گرهای نوری، شتاب دهنده ها نیز شناخته می شوند و شامل کتون کربنیل، کربن مونوکسید کربنیل و انواع متفاوتی از ترکیبات فلزی می شوند. کربونیل ها دسته ای از ترکیبات ارگانیک می‌باشند که با مولکول های پلاستیکی در هم پیچیده می‌شوند و سایر مواد افزودنی نیز شامل نمک های فلزی همانند آهن، کبالت و نیکل می شوند که می توانند یک فرایند تجزیه ای دو مرحله‌ای را آغاز کنند. در مرحله اول مواد افزودنی اشعه فرابنفش خورشید را جذب کرده و باعث ایجاد پیوندهای ضعیف در پلیمر می‌شوند بنابراین مولکولهای بزرگ ترکیبی ضعیف تر و ضعیف تر خواهد شد و در مرحله دوم فاکتورهای محیطی همانند باد و امواج امکان تخریب بیشتر ماده را فراهم می کنند. ترکیب رزین های پلاستیکی و مواد افزودنی نوعی روند آزمون و خطا می باشد و این در حالی است که مهندسین تلاش می‌کنند تا تعادلی بین استحکام و حالت غیر سمی و همچنین میزان تخریب پذیری فراهم سازند. محصولاتی که از قابلیت تجزیه نوری برخوردارند با توجه به فاکتورهای متفاوتی می‌توانند انواعی از واکنش ها را نشان دهند. شدت تابش اشعه فرابنفش می تواند بر میزان تخریب پذیری موثر باشد و این بدین معناست که سایه ها، پوشش دهی ابری و همچنین منطقه جغرافیایی اثر بسیار زیادی بر میزان نفوذ اشعه فرابنفش بر مواد پلاستیکی بر روی زمین دارد. اما حقیقت آن است که در اکثر موارد مواد پلاستیکی در معرض مقدار بسیار زیادی از نور خورشید در سواحل قرار نمی‌گیرد و زمانی که طول عمر یک ماده پلاستیکی تمام می شود معمولاً در محل های دفن زباله قرار میگیرد و یا در محیط زیست پخش میشود. فقط حدود ۸ درصد از مواد پلاستیکی بازیافت می شوند. بنابراین زمانی که آمریکا به تنهایی می تواند بیش از ۳۰ میلیون تن از مواد پلاستیکی را سالانه تولید کند نحوه تخریب پذیری نوری مواد وابستگی بسیار زیادی به جغرافیا و محل قرار گیری آنها خواهد داشت. در بعضی از موارد این پلاستیک های حساس به نور در زمین های دفن زباله تجزیه می شوند ولی فقط در صورتی که در معرض میزان کافی از اشعه فرابنفش قرار بگیرند می‌توانند در محل های دفن زباله تجزیه شوند. سایر پلاستیک هایی که قابلیت تجزیه نوری دارند تا سال های نا محدودی می توانند به همان شکل باقی بمانند تا زمانی که این امکان برای آنها فراهم شود که وارد محل های دفن زباله عمومی شود. حتی دسته‌ای از زباله های پلاستیکی که در حیات وحش نیز تجزیه می شوند ممکن است توسط میکروارگانیسم های مختلف مصرف شوند و در نهایت وارد زنجیره غذایی ما شوند. هیچ کسی نمی تواند با اطمینان کامل بگوید که زباله های پلاستیکی تاثیر منفی بروی زمین نخواهند داشت.
تجزیه نوری چگونه صورت میگیرد؟
پرتوهای خورشید دارای اشعه فرا بنفش و مادون قرمز هستند که می‌توانند مولکولهای اکسیژن را در مواد پلاستیکی تولید کنند و نام این فرآیند نیز اکسیداسیون می باشد. هر چقدر میزان بیشتری از مولکول های اکسیژن با مولکول های پلیمری در مواد پلاستیکی ترکیب شود این مواد شکننده تر شده و زنجیره‌ای آنها با سهولت بسیار بیشتری از یکدیگر گسسته و به قطعات کوچکتری تبدیل می شود. در نهایت قطعات پلاستیکی به اندازه‌ای کوچک خواهند شد که می‌توانند توسط میکروارگانیسم‌ها مصرف شوند که این توانایی را دارند که این مواد را متابولیزه کنند و آن را به کربن دی اکسید تبدیل کنند و یا آن را در داخل مولکول های زیستی خود جذب نماید. به طور کلی این نوع فرآیند بسیار طولانی مدت است که ممکن است حدود ۵۰ سال و یا بیشتر طول بکشد تا خورشید بتواند به صورت کامل مواد پلاستیکی را تجزیه نمایند و همچنین میکروب ها بتوانند مولکول های پلیمری را طبق فرآیند های یاد شده تغییر دهند. در صورتی که این فرآیند زیر آب انجام بگیرد، روند آن بسیار سخت‌تر و طولانی‌تر خواهد بود زیرا میزان آبکافت مواد پلاستیکی در اقیانوس و دماهای پایین بسیار کمتر می باشد و علاوه بر آن مواد در معرض نور خورشید قرار نداشته و همچنین میزان دسترسی به اکسیژن نیز در محل های اقیانوسی بسیار کم است که تمام موارد یاد شده می توانند نقش بسیار مهمی در افزایش مدت زمان تجزیه زباله پلاستیکی ایفا کند. به همین دلیل است که در اغلب موارد مردم به روش‌های جایگزین رفع زباله های پلاستیکی روی می آورند همانند استقرار آنها در محل‌های ویژه دفن زباله و یا استفاده از تجهیزات پسماند سوز. اگرچه روش های یاد شده هیچ کدام سازگار با محیط زیست و یا اثربخش نمی باشند. به نظر می‌رسد که بازیافت مواد پلاستیکی گزینه بهتری باشد اگرچه این روش هم از نظر اقتصادی چندان مقرون به صرفه نیست و بازدهی و اثربخشی بالایی ندارند.
در سال ۱۹۶۰ مواد پلاستیکی فقط حدود یک درصد از زباله های جامد در آمریکا را تشکیل می‌دهند ولی امروزه این مقدار حدود ۱۲ درصد می باشد و بیشتر پلاستیک های تولید شده پس از مصرف در داخل سطل‌های زباله قرار می گیرند که این خود نشانی از اصراف این مواد است. به خصوص زمانی که شما تصور می‌کنید که برای تولیدکنندگان، ذوب و یا استفاده مجدد از مواد پلاستیکی (با ساخت مواد نوینی از آنها) کار ساده‌ای است. به طور کلی پلاستیک های تخریب پذیر به عنوان یک استراتژی مناسب برای مدیریت پسماندها به شمار می‌آیند و این موضوع برای کیسه های پلاستیکی که هر روزه در دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند و دور انداخته می‌شوند نیز صدق می کند. میزان کیسه‌های پلاستیکی تقریباً برابر با ۴ میلیارد عدد است.
در نهایت این نوع از تخریب پلاستیکی در واقع خود راه حلی را برای یک مشکل بزرگ ارائه می کند: انسان ها چگونه با زباله های پلاستیکی خلق شده رفتار می کنند؟ امروز استفاده مجدد و بازیافت به عنوان بهترین راه حل ها شناخته می شوند اما زمانی که مواد پلاستیکی همچنان در طبیعت باقی می مانند و دنیای اطرافمان را فراگرفته اند بهتر است بدانیم که پلاستیک های تجزیه پذیر عمری برابر با مواد پلیمری قدیمی نخواهند داشت.
