تولید بیوپلاستیک از ضایعات آشپزخانه: فناوری سبز درحال توسعه
زباله‌های پلاستیکی به دلیل استفاده بیش از حد امروزه به یکی از بزرگترین مشکلات تبدیل شده‌اند. تجزیه بیوپلاستیک در طبیعت بسیار دشوار است زیرا اثرات منفی زیادی بر آلودگی آب و خاک دارد. تنها راه حل غلبه بر این مشکل، جایگزینی مواد پلیمری مصنوعی با مواد زیست تخریب پذیر مانند بیوپلاستیک است. ضایعات مواد غذایی را می‌توان به بیوپلاستیک‌های زیست سازگار تبدیل کرد که نه تنها آلودگی محیط زیست را به دلیل کاهش تخمیر طبیعی این ضایعات به حداقل می‌رسانند بلکه علاوه بر تولید، با ایجاد فرصت‌های شغلی به درآمد ملی نیز می‌رسند. این پلیمرها در محیط توسط میکروارگانیسم ها و آب تجزیه شده و به توده‌های کمپوست تبدیل می‌شوند. بیوپلاستیک‌ها درمقایسه با پلاستیک‌های معمولی از مزایای متعددی مانند انتشار کمتر کربن و گازهای گلخانه‌ای (GHG)، هزینه انرژی کمتر در تولید، کاهش زباله و ایمنی بالاتر برای محیط زیست برخوردار هستند. نیاز به ذخیره سازی کاملا استاندارد و بسته بندی اقتصاد محور، اثرات زیست محیطی کم، سهولت در سفارشی سازی و بار کم در صنایع غذایی را می‌توان با کمک بیوپلاستیک‌های قابل کمپوست یا تجزیه پذیر تامین کرد که زباله‌های آشپزخانه ممکن است نقش اساسی در این فرایند داشته باشند. توسعه بیوپلاستیک‌ها در کاربردهای زیست پزشکی منجر به توسعه سیستم‌های دارورسانی و تجهیزات درمانی در مهندسی بافت شده است. نانوسلولز و کامپوزیت‌های آن که ممکن است از فرآوری ضایعات آشپزخانه به دست آیند، منجر به ایجاد منابع بالقوه و اقتصادی باهدف مطالعات پلاستیک سبز در ساخت ایمپلنت‌های پزشکی به ویژه در دندان سازی، ارتوپدی یا زیست پزشکی خواهند شد.
زباله‌های پلاستیکی باتوجه به کاربرد گسترده آنها، سهم عمده‌ای در مشکلات زیست محیطی همچون آلودگی آب و خاک دارند. در سال 2015، تقریبا نیمی از حجم ضایعات پلاستیکی شامل اقلام یکبار مصرف یا "تک کاربردی" مانند پلاستیک‌های بسته بندی یا یکبار مصرف می‌شد. افزایش حجم این ضایعات ناشی از استفاده گسترده از پلاستیک است که برخی از مسائل زیست محیطی را تشدید کرده است. تاخیرانداز شعله، بیسفنول A (BPA)، فتالات‌ها و فلزات سنگین مانند سرب و کادمیوم ممکن است موجب پراکندگی و تجمع زیستی زباله‌های پلاستیکی در محل‌های دفن زباله شوند. بنابراین، مصرف گونه‌های دریایی توسط انسان ممکن است به افزایش بیماری‌های قلبی عروقی، اختلال در تولید مثل و چاقی منجر شود. تنها 9 درصد از زباله‌های پلاستیکی بازیافت می‌شوند (از این مقدار 15 درصد برای بازیافت جمع آوری شده و 40 درصد نیز به عنوان پسماند دفع می‌شوند). 19 درصد دیگر سوزانده شده، 50 درصد در زمین دفن شده و 22 درصد توسط سیستم‌های مدیریت زباله نادیده گرفته شده و به ضایعات کنترل نشده تبدیل می‌شوند که در فضای باز سوزانده، دفن و یا به محیط‌های آبی به ویژه در کشورهای توسعه نیافته ریخته می‌شوند. بهترین راه حل جایگزین کردن مواد پلیمری مصنوعی با مواد زیست تخریب پذیر است. میکروارگانیسم‌ها پس از استفاده تجزیه شده و هرگونه اثرات منفی بالقوه بر محیط زیست را به حداقل می‌رسانند. با ظهور پلیمرهای زیست تخریب پذیر، دانشمندان به پاسخ بالقوه‌ای برای مسائل مرتبط با دفع زباله دست یافتند که با استفاده از پلاستیک‌های معمولی ساخته شده از نفت امکان پذیر است. باتوجه به پلیمرهای زیست تخریب پذیر، مشکل اصلی دانشمندان در شناسایی کاربردهایی است که می‌توانند از این مواد برای کاهش قیمت و تجاری سازی رقابتی آنها استفاده کنند. پلیمرهای تولید شده از منابع بیولوژیکی مانند ضایعات مواد غذایی ممکن است برای تولید بیوپلاستیک استفاده شوند. از این دست پلیمرها می‌توان لجن، پوست کاساوا، پوست موز، پوست آناناس، دانه دوریان، دانه جک فروت، دانه آووکادو و پرهای مرغ از بخش فرآوری مواد غذایی یا از منازل مسکونی را نام برد. تغییرات آب و هوایی بیشتر یک مشکل زیست محیطی سیستماتیک است. یکی از انگیزه‌های اولیه در بازگشت بیوتکنولوژی صنعت به طور کلی و به ویژه برای بیوپلاستیک‌ها نیاز به کاهش سریع و جدی انتشار گازهای گلخانه‌ای است. علیرغم تصور غلطی که اصطلاح "بیولوژیکی" همیشه به پلیمرهای تولید شده از منابع تجدیدپذیر اشاره می‌کند، زیست تخریب پذیری در همه مواد زیستی ضرورت ندارد. اگر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در اولویت قرار بگیرد و انرژی نیز بتواند در هنگام سوزاندن یا بازیافت بهبود یابد، چرخه حیات طولانی به یک قدرت تبدیل می‌شود. درست است؛ پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر جای خود را به بیوپلاستیک‌ها داده‌اند و انتظار می‌رود این روند ادامه یابد.
بیوپلاستیک چیست؟
بیوپلاستیک‌ها پلاستیک‌هایی هستند که در تولید آنها به طور کامل یا جزئی از پلیمرهای به دست آمده از منابع بیولوژیکی مانند نیشکر، نشاسته سیب زمینی، یا سلولز درختان، کاه و پنبه استفاده شده است. اصطلاح "بیوپلاستیک" به گروهی از اصطلاحات برای طیف وسیعی از مواد با کاربردهای گسترده و کیفیت اشاره دارد. به گزارش یوروپین بیوپلاستیک، پلاستیک برای تبدیل شدن به "بیوپلاستیک" باید یکی از این دو معیار را داشته باشد: یا باید از منابع تجدیدپذیر تولید شده باشد و یا باید زیست تخریب پذیر باشد. از منابع زیست توده تجدیدپذیر مانند نیشکر و ذرت یا میکروب‌ها مانند مخمر در تولید بیوپلاستیک‌ها استفاده می‌شود. ممکن است برخی از بیوپلاستیک‌ها پس از تجزیه به کمپوست تبدیل شوند. بیوپلاستیک‌ها پلیمرهای تولید شده از مواد تجدید پذیر هستند که به طور طبیعی ازطریق فرایندهای بیولوژیکی قابل بازیافت هستند، نیاز به سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و زیست سازگار هستند. درنتیجه، بیوپلاستیک‌ها زیست سازگار هستند و به راحتی در محیط زیست تجزیه شده و سلامتی انسان و دیگر موجودات را تهدید نمی‌کنند.
اهمیت بیوپلاستیک
این پلیمرها می‌توانند در محیط زیست توسط میکروارگانیسم‌ها و آب به توده‌های کمپوست تجزیه شوند. بیوپلاستیک به عنوان پلیمرهای زیست تخریب پذیر نفتی (بر پایه مواد فسیلی)، بیوپلاستیک‌های مختلط (نفت زیستی) و پلیمرهای تجدید پذیر (به طور طبیعی تولید شده از گیاهان و حیوانات) وغیره طبقه بندی می‌شوند. بیوپلاستیک دارای چندین مزیت زیست محیطی ازجمله کاهش ردپای کربن و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، کاهش هزینه انرژی در فرایند تولید، کاهش انباشت زباله و ایجاد محیط امن تر هستند. بیوپلاستیک‌ها همچنین از برخی خواص مواد مانند نفوذپذیری بالای بخار آب نسبت به پلاستیک استاندارد، احساس روغنی بودن کمتر، قابلیت چاپ خوب، نرم تر و قابل لمس تر نیز برخوردار هستند. روش ساخت بیوپلاستیک باتوجه به نوع مادۀ مورد استفاده، خواص بیوپلاستیک تولید شده و محصولات مختلف می‌تواند متفاوت باشد. یکی از مهمترین مزایای شناخته شده بیوپلاستیک‌های زیست تخریب پذیر پتانسیل آنها در کاهش زباله‌های پلاستیکی یکبار مصرف است. دفع کیسه‌های پلاستیکی سهم قابل توجهی از زباله‌هایی را شامل می‌شوند که در دریاهای ما شناور هستند. بسیاری از شهرداری‌ها و ملت‌ها استفاده از کیسه‌های پلاستیکی یکبار مصرف را باهدف تلاش برای کاهش تجمع زباله ممنوع کرده‌اند. اکثر بیوپلاستیک‌ها زیست تخریب پذیر هستند؛ به این معنی که ممکن است توسط میکروارگانیسم‌های موجود در محیط تجزیه شوند. این فرایند شامل وجود دی اکسید کربن (CO₂) و آب در یک محیط هوازی و متان (CH₄) در یک محیط بی هوازی مانند محل دفن زباله می‌شود. بیوپلاستیک‌ها مزایا و معایب بسیار زیادی دارند که در جدول زیر به طور خلاصه ارائه شده است.
جدول 1:
نتیجه گیری
بیوپلاستیک‌ها و پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر تولید شده از منابع تجدیدپذیر گام بزرگی در حل مسئلۀ مدیریت زباله به شمار می‌روند. باتوجه به مباحث بالا، واضح است که بیوپلاستیک‌ها بسیار زیست سازگار هستند. از آنجا که بیوپلاستیک‌ها از منابع تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر تولید می‌شوند، هیچ نگرانی درمورد مدیریت ضایعات یا آلودگی وجود ندارد. امروزه تقاضا برای بیوپلاستیک‌ها در صنایع مختلف روبه افزایش است. علاوه براین، بیوپلاستیک‌ها به دلیل هزینه بالای تولید در بازار به راحتی در دسترس نیستند. فناوری‌ها و فرایندهای بالادست بیوپلاستیک به عنوان حوزه فناوری بالادستی درحال توسعه قطعیت ندارند. وجود برخی تردیدها و سوءتفاهم هایی درمورد بیوپلاستیک‌ها منجر به یک ارزیابی ناقص و نادرست از صنعت می‌شود که آن هم به نوبه خود باعث کاهش سرعت سرمایه گذاری می‌شود. به طور کلی، می‌توان نتیجه گرفت که بیوپلاستیک‌ها پلیمرهایی هستند که هم تجدیدپذیر بوده و هم ارزان قیمت هستند. بیوپلاستیک‌ها به دلیل دارا بودن خواص مشابهی با پلاستیک‌های فسیلی جایگزین بادوامی برای پلاستیک‌های فسیلی در اکثر صنایع ازجمله بسته بندی مواد غذایی، کشاورزی، پزشکی و سایر کاربردهای صنعتی جدید هستند. این امر ردپای کربن و اثرات زیست محیطی را به حداقل می‌رساند.
