در یک آزمایشگاه در ایالت ماساچوست آمریکا، گرانولهایی به اندازه دانههای کوچک به چنگال، فیلم بستهبندی و محصولات دیگری تبدیل میشوند که برخلاف پلاستیکهای معمولی، قرار نیست برای دههها در محیط زیست باقی بمانند و به میکروپلاستیکهای مضر تبدیل شوند.
این گرانولها از نوعی زیستپلاستیک هستند که شرکت «سیجی بایومَتریالز» با تخمیر شکر و تولید پلیمرهای گیاهی میسازد. میکروارگانیسمها میتوانند این مواد را مصرف کنند. این محصولات یکی از گزینههایی هستند که میتوانند در کنار راهکارهای دیگر برای مقابله با بحران جهانی آلودگی پلاستیکی به کار گرفته شوند.
در مرکز تحقیقاتی این شرکت در شهر ووبِرن، تکنسینهای آزمایشگاه اخیراً گرانولها را وارد دستگاه قالبگیری کردند تا چنگال بسازند. برخی از چنگالهای آزمایشی به اندازهای نازک بودند که در شرایط کمپوست خانگی تجزیه شوند، هرچند برای فرو کردن در گوشت استیک بیش از حد انعطافپذیر بودند. نمونههای دیگری نیز با ساختاری محکمتر و شبیه چنگالهای پلاستیکی معمولی تولید شدند.
این شرکت همچنین از گرانولها برای ساخت فیلمهای انعطافپذیر مورد استفاده در بستهبندی مواد غذایی استفاده میکند. یکی از نمونهها برای بستهبندی هویجهای کوچک تولید شده بود. این فیلم استحکام زیادی داشت، اما مانند پوششهای پلاستیکی معمولی کشسان نبود.
هدف پژوهشگران این است که زیستپلیمرهایی تولید کنند که ویژگیهایی مشابه پلاستیکهای متداول داشته باشند، اما به جای قرار گرفتن در سطل زباله، بتوان آنها را در فرآیند کمپوستسازی تجزیه کرد. چنگالها و فیلمهای تولیدشده در حال حاضر در محفظه کمپوست آزمایشگاه در حال تجزیه هستند. نیهای آزمایشی نیز به طور کامل از بین رفتهاند. روی یک چاقوی تازهقرارگرفته در محفظه، حفرههایی ایجاد شده و باکتریها روی سطح آن مستقر شدهاند و شروع به مصرف ماده کردهاند.
افزایش نگرانیها درباره میکروپلاستیکها باعث شده توجه به زیستپلاستیکها بیشتر شود. پلاستیکهای معمولی که از سوختهای فسیلی تولید میشوند، ممکن است دههها یا حتی قرنها در محیط باقی بمانند و به قطعات کوچکتر، یعنی میکروپلاستیکها و حتی نانوپلاستیکها، تبدیل شوند.
میکروپلاستیکها در اقیانوسها و هوا، مواد غذایی و آب و همچنین طیف گستردهای از بافتهای بدن انسان شناسایی شدهاند. دولت دونالد ترامپ، رئیسجمهوری آمریکا، در حالی که بسیاری از مقررات زیستمحیطی را عقب میراند، اعلام کرده است که آلودگی ناشی از میکروپلاستیکها را نیز بررسی خواهد کرد.
بستهبندی، مهمترین کاربرد زیستپلاستیکها
زیستپلاستیکها میتوانند زیستپایه باشند، یعنی به طور کامل یا جزئی از منابع تجدیدپذیر مانند ذرت یا نیشکر تولید شوند، یا زیستتجزیهپذیر باشند، یعنی در یک فرآیند طبیعی به طور کامل تجزیه شوند. برخی از آنها، مانند پلیمرهای تولیدشده توسط سیجی بایومَتریالز، هر دو ویژگی را دارند.
این شرکت در زمینه تولید پلیهیدروکسیآلکانوآتها یا «پیاچای» فعالیت میکند؛ نوعی پلیمر که قابلیت زیستتجزیه در محیطهای دریایی و خاک را دارد.
سیجی بایومَتریالز تلاش میکند جایگزینی برای پلاستیکهای معمولی یکبارمصرف یا پلاستیکهایی ارائه کند که پس از آلوده شدن به مواد غذایی دیگر قابلیت بازیافت ندارند. از سوی دیگر، تجزیه زبالههای غذایی در محلهای دفن زباله باعث انتشار متان، یکی از گازهای گلخانهای قدرتمند، میشود. ظروف ساختهشده از این زیستپلاستیکها میتوانند همراه با باقیمانده مواد غذایی وارد فرآیند کمپوستسازی شوند.
قفسههای آزمایشگاه این شرکت نمونههای مختلفی از محصولات تولیدشده را در خود جای دادهاند؛ از جمله ظروف و قاشق و چنگال قابلکمپوست، نی، روکش لیوانهای نوشیدنی گرم، بستهبندی مواد غذایی منجمد، سینی سوشی، ظروف رامن و دستمالهای کاغذی چندبارمصرف.
کارکنان آزمایشگاه نیز از همین محصولات استفاده میکنند و غذا را با قاشق و چنگال قابلکمپوست میخورند، نوشیدنی را در لیوانهای قابلکمپوست مینوشند و قهوه را با کپسولهای قابلکمپوست آماده میکنند. این محصولات تا زمانی که در معرض میکروارگانیسمهای موجود در آب یا خاک قرار نگیرند، روی قفسهها دوام میآورند.
در فرآیند تولید، شکر در اختیار میکروارگانیسمها قرار میگیرد و آنها شکر را به پیاچای تبدیل میکنند تا از آن به عنوان منبع انرژی استفاده کنند. شرکت سپس پیاچای را جمعآوری و به گرانول تبدیل میکند. این گرانولها به شرکتهای دیگر فروخته میشوند تا ذوب و قالبگیری شوند.
همین باکتریها میتوانند پیاچای را در توده کمپوست مصرف کنند و این ماده، طبق اعلام شرکت، طی حدود شش ماه تجزیه میشود.
سیجی بایومَتریالز بخشی از گروه کرهای سیجی است که ارزش آن حدود ۳۲ میلیارد دلار برآورد میشود. این شرکت از سال ۲۰۲۲ تولید پیاچای را در یک واحد صنعتی در پاسوروان اندونزی آغاز کرده است.
یک راهکار در کنار گزینههای دیگر
صندوق جهانی طبیعت، زیستپلاستیکهای زیستپایه را بخشی از مجموعه راهکارهای مورد نیاز برای مقابله با بحران پلاستیک میداند. این مواد میتوانند وابستگی جهان به سوختهای فسیلی را کاهش دهند؛ سوختهایی که یکی از عوامل تغییرات اقلیمی هستند. با این حال، کاهش حجم تولید پلاستیک و تولید پایدارتر پلاستیکهای باقیمانده همچنان ضروری است.
کشورهای مختلف نیز در تلاشاند با تدوین یک معاهده جهانی و مهم، با بحران فزاینده آلودگی پلاستیکی مقابله کنند. با این حال، هنوز بر سر روشهای مؤثر برای توقف آلودگی پلاستیکی به توافق نرسیدهاند و قرار است مذاکرهکنندگان اوایل سال آینده بار دیگر گرد هم بیایند.
جف مرکلی، سناتور آمریکایی، نیز جلسات کنگره درباره آلودگی پلاستیکی برگزار کرده است که یکی از آنها به بررسی گزینههای جایگزین برای پلاستیکهای یکبارمصرف اختصاص داشت. او زیستپلاستیکها را یکی از گزینههای دارای ظرفیت میداند، اما تأکید کرده است که درباره نحوه تجزیه این مواد و تأثیر آنها بر اکوسیستمها و سلامت انسان به اطلاعات بیشتری نیاز است.
در مقابل، برخی گروههای زیستمحیطی معتقدند زیستپلاستیکها همچنان الگوی مصرف یکبارمصرف را حفظ میکنند و ممکن است توجه را از راهکارهای اصلی منحرف کنند. برخی نیز بر این باورند که نباید زمینهای کشاورزی برای تولید محصولات مورد استفاده در ساخت پلاستیک اختصاص یابد، در حالی که همین زمینها میتوانند برای تولید غذا به کار روند.
سهم کوچک اما رو به رشد زیستپلاستیکها
طبق اعلام انجمن اروپایی زیستپلاستیک، پلاستیکهای زیستپایه در جهان حدود ۰/۵ درصد از بیش از ۴۰۰ میلیون تن پلاستیکی را تشکیل میدهند که هر سال تولید میشود. این انجمن پیشبینی کرده است که تولید این مواد تا سال ۲۰۳۰ به دلیل افزایش تقاضا و ظهور کاربردها و محصولات پیشرفتهتر، دو برابر شود.
چین، سوئد و آمریکا از صادرکنندگان اصلی پلیمرهای طبیعی هستند. ورزشگاههای بزرگ و زنجیرههای رستورانی مانند مکدونالد نیز در حال آزمایش بستهبندی و ظروف زیستپایه هستند. نانوایی «توس له ژور» که بخشی از گروه سیجی است، از نیهای ساختهشده از پیاچای استفاده میکند.
با این حال، گسترش استفاده از زیستپلاستیکها با موانعی روبهرو است. این مواد معمولاً گرانتر از پلاستیکهای معمولی هستند. شهرهای بزرگ برنامههای جمعآوری مواد برای کمپوستسازی دارند، اما این برنامهها در بسیاری از مناطق محدود هستند.
تعداد مراکز کمپوستسازی پذیرنده محصولات زیستپلاستیکی قابلکمپوست نیز در حال افزایش است، اما برخی مراکز به دلیل نگرانی درباره کیفیت خاک از پذیرش آنها خودداری میکنند. از سوی دیگر، زیستپلاستیکها و پلاستیکهای معمولی اغلب از نظر ظاهر و لمس تفاوت زیادی ندارند و ممکن است با یکدیگر مخلوط شوند و برای مراکز کمپوستسازی مشکل ایجاد کنند.
مرکز «بلک اِرث کامپوست» در فاصله حدود ۳۰ دقیقهای از آزمایشگاه ووبِرن، مواد دارای گواهی قابلکمپوست را میپذیرد. در این مرکز، لیوانها، ظروف و کیسههای قابلکمپوست همراه با محمولهای از پسماند مواد غذایی و پوستههای خرچنگ وارد فرآیند کمپوستسازی شدند.
پذیرش زیستپلاستیکها میتواند میزان پسماند غذایی دریافتی این مرکز را افزایش دهد، زیرا مردم میتوانند کل ظرف قابلکمپوست را داخل سطل مواد آلی بیندازند و مجبور نباشند ابتدا مواد غذایی باقیمانده را از ظرف جدا کنند.
آزمایش زیستمواد در محیطهای مختلف
مؤسسه «فایو جایرز» ۲۲ محصول ساختهشده از پلاستیک معمولی، مواد زیستپایه و زیستتجزیهپذیر و همچنین گزینههای دیگری مانند کاغذ و بامبو را آزمایش کرده است.
در این مطالعه، نیها، ظروف، فیلمهای نازک و بطریها در محیطهای مختلف در ایالتهای فلوریدا، کالیفرنیا و مین قرار گرفتند. پس از ۶۴ هفته، بسیاری از مواد زیستتجزیهپذیر از بین رفته بودند یا در اثر تجزیه، سطح آنها دچار حفره و ترک شده بود. در مقابل، پلاستیکهای تولیدشده از سوختهای فسیلی همچنان باقی مانده بودند.
نتایج این پژوهش در سال ۲۰۲۳ منتشر شد و این مؤسسه اکنون در حال تکرار مطالعه است تا نحوه پایان عمر نسل جدید بستهبندیها را بررسی کند.
نتایج این مطالعات نشان میدهد زیستپلاستیکها میتوانند یکی از گزینهها برای کاهش ماندگاری پلاستیک در محیط زیست باشند، اما هزینه بالاتر، محدودیت زیرساختهای کمپوستسازی و نیاز به بررسی دقیقتر آثار زیستمحیطی و بهداشتی همچنان از چالشهای اصلی گسترش آنها محسوب میشود.
