يوضح هذا الرسم كيفيّة تحويل السكر وثاني أكسيد الكربون إلى بلاستيك.
يمكن صنع بعض المواد البلاستيكية القابلة للتحلل في المستقبل باستخدام السكر وثاني أكسيد الكربون لتحل محل اللدائن غير المستدامة والمصنوعة من النفط الخام وذلك بعد أبحاث أجراها علماء من مركز التكنولوجيات الكيميائية المستدامة (CSCT) في جامعة باث.
● تُستخدم البولي كربونات لصنع زجاجات المشروبات وعدسات النظارات والطلاء المقاوم للخدش للهواتف والأقراص المدمجة وأقراص الفيديو الرقمية.
● تستخدم عمليات تصنيع البولي كربونات الحالية بيسفينول أ BPA (المحظور استخدامه في زجاجات الأطفال) والفوسجين عالي السمية والذي تمّ استخدامها كسلاح كيميائي في الحرب العالمية الأولى.
● توصّل علماء جامعة باث إلى بولي كربونات بديلة من السكريات وثاني أكسيد الكربون في عملية جديدة تستخدم ضغط منخفض ودرجة حرارة الغرفة مما يجعلها أرخص وأكثر أمناً للإنتاج.
● يمكن لهذا النوع الجديد من البولي كربونات أن يتحلل مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون والسكر باستخدام إنزيمات بكتيريا التربة.
● يتوافق هذا البلاستيك الجديد بيولوجيا لذلك يمكن أن يُستخدم مستقبلاً في الزراعة الطبية أو كسقالات لإنماء أجهزة بديلة للزراعة.
توفّر البولي كربونات من السكريات بديلاً أكثر استدامة للبولي كربونات التقليدية من بيسفينول أ، ولكن تستخدم هذه العملية مادة كيميائية عالية السمية تسمى الفوسجين. طور العلماء في باث بديلاً أكثر أماناً واستدامة مما يضيف ثاني أكسيد الكربون إلى السكر عند ضغط منخفض وفي درجة حرارة الغرفة.
يمتلك البلاستيك الناتج خصائص مادية مماثلة لتلك المشتقة من البتروكيماويات ككونه قويّاً وشفافاً ومقاوماً للخدش. يكمن الفرق الرئيسي في كونه يستطيع التحلل مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون والسكر باستخدام الإنزيمات الموجودة في بكتيريا التربة.
يمكن للبلاستيك الخالي من بيسفينول أ أن يحل محل البولي كربونات الحالية في مواد مثل زجاجات الأطفال وحاويات المواد الغذائية، وبما أنّ هذا البلاستيك متوافق بيولوجياً، فإنه يمكن استخدامه أيضاً في الزراعة الطبية أو كسقالات لإنبات الأنسجة أو الأعضاء للزراعة.
يقول الدكتور "أنطوان بوشارد" من قسم الكيمياء في الجامعة: "هناك طلب متزايد على البلاستيك بسبب تزايد عدد السكان. يمكن اعتبار هذا البلاستيك الجديد كبديل متجدد للبوليمرات التي تعتمد على الوقود الأحفوري، كما أنّه غير مكلّف وقابل للتحلل البيولوجي ولا يسهم في تزايد النفايات في المحيطات ومكبّات النفايات.
ويضيف: "تستخدم عمليتنا ثاني أكسيد الكربون بدلاً من الفوسجين الكيميائي عالي السمية، وتنتج البلاستيك الخالي من بيسفينول أ، لذلك فليس البلاستيك فقط هو الأكثر أمناً، ولكن تُعتبر عملية تصنيعه أيضاً أكثر نظافة".
نشر الدكتور بوشارد وفريقه في مركز التكنولوجيات الكيميائية المستدامة عملهم في سلسلة من المقالات في دوريات "كيمياء البوليمر والجزيئات" Polymer Chemistry and Macromolecules.
استخدم الفريق الطبيعة كمصدر إلهام للعملية، وذلك باستخدام السكر الموجود في الحمض النووي والذي يطلق عليه اسم "ثيميدين" كلبنة بناء لصناعة بلاستيك البولي كربونات الجديد ذو الإمكانات المتعددة.
شرحت طالبة الدكتوراه "جورجينا غريغوري" وهي المؤلّفة الأوّلى للمقالات: "يُعتبر الثيميدين واحداً من الوحدات التي تشكل الحمض النووي لأنها موجودة بالفعل في الجسم. يعني هذا أن هذا البلاستيك سيكون متوافق بيولوجياً ويمكن استخدامه بأمان في تطبيقات هندسة الأنسجة".
"يمكن صقل خصائص هذا البلاستيك الجديد عن طريق تغيير وتبديل التركيب الكيميائي، فعلى سبيل المثال، يمكننا أن نجعل البلاستيك مشحوناً بحيث يمكن للخلايا التمسك به مما يجعله مفيداً كسقالة لهندسة الأنسجة". بدأ عمل هندسة الأنسجة هذا بالفعل بالتعاون مع الدكتور "رام شارما" من الهندسة الكيميائية وهو أيضا جزء من مركز التكنولوجيات الكيميائية المستدامة.
ينظر الباحثون أيضاً في استخدام السكريات الأخرى مثل سكّر الريبوز والمانوز. يضيف الدكتور بوشارد: "يتمتع الكيميائيون بخبرة 100 عام في استخدام البتروكيماويات كمواد خام، لذا علينا أن نبدأ من جديد باستخدام المواد الأولية المتجددة مثل السكريات كقاعدة للمواد الصناعية ولكن المستدامة. لا نزال في المرحلة الأولى، ولكنّ المستقبل يبدو واعداً".
المصدر