المُقدّمة
مع تزايد الطلب العالمي على البدائل المستدامة للمواد البلاستيكية التقليدية، أصبح التركيز على المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي أكثر أهمية من أي وقت مضى. هذه البوليمرات، القادرة على التحلل إلى مواد طبيعية، تقدم بديلاً صديقًا للبيئة للمواد البلاستيكية التقليدية.
I. لماذا نستخدم البلاستيك القابل للتحلل؟
هناك أسباب متعددة لاعتماد المواد البلاستيكية القابلة للتحلل:
- تأثير البيئة: يستمر وجود المواد البلاستيكية التقليدية في البيئة لعدة قرون، مما يؤدي إلى التلوث بالبلاستيك الدقيق. تساعد المواد البلاستيكية القابلة للتحلل في تخفيف هذا القلق.
- كفاءة استخدام الموارد: المواد البلاستيكية القابلة للتحلل، وخاصة تلك المشتقة من الموارد المتجددة، تضمن استخدام أفضل للموارد.
- إدارة المخلفات: يمكن تحويل هذه المواد البلاستيكية إلى سماد، مما يبسط عمليات إدارة النفايات.
ثانيا. تعريف البلاستيك القابل للتحلل
المواد البلاستيكية القابلة للتحلل هي بوليمرات يمكن أن تتحلل بفعل الكائنات الحية، عادة الميكروبات، إلى الماء وثاني أكسيد الكربون والكتلة الحيوية.
ثالثا. انواع من البلاستيك القابل للتحلل وخصائصها
1. حمض اللبنيك (PLA)
PLA هو بوليمر حيوي مشتق من الموارد المتجددة مثل نشا الذرة والأرز والبطاطا الحلوة. إنه في المقام الأول بوليمر حمض اللاكتيك.
- المزايا: صديق للبيئة، وتوافق حيوي جيد، ولمعان ممتاز، وشفافية.
- عيوب: هشاشة منخفضة، ودرجة حرارة تشويه منخفضة للحرارة، ومقاومة للصدمات دون المستوى.
2. بولي هيدروكسي ألكانوات (PHAs)
PHAs عبارة عن بوليسترات خطية يتم إنتاجها بشكل طبيعي عن طريق التخمر البكتيري للسكر أو الدهون.
- المزايا: التوافق الحيوي، وحاجز الغاز الجيد، ومقاومة الماء، والثبات الحراري الجدير بالثناء.
- عيوب: تكلفة الإنتاج باهظة الثمن وعالية.
3. البلاستيك النشا/البروتين
وهي إما نشا لدن بالحرارة نقي أو مزيج من النشا مع بوليمرات أخرى. ويمكن استخلاصها بالكامل من المواد الخام النباتية المتجددة.
- المزايا: انخفاض تكلفة الإنتاج.
- عيوب: خواص ميكانيكية منخفضة ومقاومة محدودة للماء.
4. بولي بوتيلين سكسينات (PBS)
PBS عبارة عن بوليستر دهني خطي يتم تصنيعه من حمض السكسينيك وبوتيلين جليكول. إنه قابل للتحلل البيولوجي ومعروف بخصائصه القوية.
- المزايا: ثبات حراري فائق، وخصائص ميكانيكية جديرة بالثناء، وقابلية للتحلل البيولوجي.
- عيوب: الهشاشة في الأصناف ذات الوزن الجزيئي العالي.
5. كربونات بولي الأليفاتية (APCs)
APCs عبارة عن بوليمرات مشتركة مشتقة من مزيج ثاني أكسيد الكربون ومركبات الإيبوكسي. وهي تشمل متغيرات مثل PEC وPPC وPBC.
- المزايا: حاجز غاز جيد وخصائص استطالة.
- عيوب: رائحة خفيفة، وعدم كفاية الاستقرار الحراري، والميل إلى التكتل.
6. المواد المخلوطة (مثل PLA/PBS/BP)
تشمل هذه الفئة المواد التي تنتج عن مزيج من مواد بلاستيكية مختلفة قابلة للتحلل الحيوي، مما يعزز سمات محددة ويخفف من نقاط الضعف.
إضافة الألياف الطبيعية مثل مسحوق الخيزران يزيد من خصائصها. يساعد المزج على تحسين عيوب معينة في المواد. على سبيل المثال، إضافة PBS إلى PLA يعزز صلابته.
رابعا. العوامل المؤثرة على التحلل الحيوي
إن التحلل الحيوي للمواد البلاستيكية، وخاصة تلك المخصصة للاستخدام الزراعي، هو عملية معقدة تتأثر بعدد لا يحصى من العوامل. يعد الفهم الواضح لهذه المحددات أمرًا حيويًا للتصميم والتطبيق والإدارة الفعالة للمواد البلاستيكية القابلة للتحلل. وفيما يلي نظرة متعمقة على كل من العوامل الخارجية والداخلية:
1. عوامل خارجية
- الظروف البيئية:
- درجة الحرارة: ويزداد معدل الأنشطة الميكروبية بشكل عام مع ارتفاع درجة الحرارة حتى النقطة المثلى، وبعدها قد ينخفض النشاط. بالنسبة للعديد من المواد البلاستيكية القابلة للتحلل، تؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى تسريع عملية التحلل.
- الرطوبة: غالبًا ما تعمل البيئة الرطبة على تعزيز نمو الميكروبات، وبالتالي تسريع تحلل المواد البلاستيكية. ومع ذلك، يمكن أن يكون للرطوبة المفرطة في بعض الأحيان تأثير معاكس من خلال خلق ظروف لاهوائية.
- مستوى الأس الهيدروجيني: تلعب حموضة أو قلوية البيئة دورًا محوريًا. تزدهر بعض الميكروبات التي تسهل التحلل الحيوي في نطاقات محددة من الأس الهيدروجيني.
- النشاط الميكروبي:
- نوع الانزيم: تنتج الكائنات الحية الدقيقة المختلفة إنزيمات مختلفة، كل منها فعال ضد أنواع معينة من سلاسل البوليمر.
- تركيز الانزيم: يمكن أن يؤدي التركيز العالي لإنزيمات معينة إلى تسريع تحلل المواد البلاستيكية، بشرط استيفاء شروط أخرى مناسبة.
2. العوامل الداخلية
- خصائص البوليمر:
- التركيب الكيميائي: يمكن أن يؤثر الترتيب الجزيئي ونوع البوليمر ووجود السلاسل الجانبية على مدى سهولة تحلل المادة بواسطة الميكروبات.
- الكتلة الجزيئية النسبية: غالبًا ما تتحلل البوليمرات ذات الوزن الجزيئي المنخفض بشكل أسرع من تلك ذات الأوزان الأعلى.
- التبلور: تميل المناطق غير المتبلورة في البوليمرات إلى التحلل بسرعة أكبر من المناطق البلورية. وبالتالي، فإن المواد البلاستيكية ذات مستويات التبلور الأعلى قد تستغرق وقتًا أطول للتحلل الحيوي.
في جوهرها، فإن قابلية التحلل الحيوي للبلاستيك هي تفاعل متطور بين خصائصه الجوهرية والبيئة المحيطة. للحصول على تحلل حيوي أكثر قابلية للتنبؤ به وأكثر كفاءة، يجب أخذ هذين العاملين في الاعتبار وتحسينهما أثناء تصميم وتطبيق المواد البلاستيكية القابلة للتحلل.
خامسا: تطبيق المواد البلاستيكية القابلة للتحلل في الزراعة
في الزراعة، تلعب المواد البلاستيكية القابلة للتحلل أدوارًا حاسمة. يتم استخدامها كأغشية نشارة تتحلل بعد دورة المحاصيل، مما يلغي الحاجة إلى التجميع والتخلص منها. تعتبر أغلفة البذور، والأسمدة التي يتم التحكم في إطلاقها، والأواني القابلة للتحلل الحيوي لنمو النباتات من التطبيقات البارزة الأخرى. ولا تقلل هذه المواد البلاستيكية من التأثير البيئي فحسب، بل تعمل أيضًا على تعزيز الكفاءة التشغيلية في الزراعة.
1. أفلام المهاد أفلام المهاد تستخدم على نطاق واسع في الزراعة لتعديل درجة حرارة التربة، والحد من نمو الأعشاب الضارة، والحفاظ على رطوبة التربة، وتحسين خصوبة التربة، وزيادة إنتاجية المحاصيل. تشكل المواد البلاستيكية التقليدية، والتي غالبًا ما تستخدم كأغشية نشارة، تحديًا عند التخلص منها وتضر بالبيئة بسبب عدم قابليتها للتحلل. توفر المواد البلاستيكية القابلة للتحلل بديلاً صديقًا للبيئة. إنها تتحلل بعد الاستخدام المقصود لها، مما يقلل الحاجة إلى إزالة تتطلب عمالة كثيفة وقضايا التخلص من النفايات المرتبطة بها.
2. الأواني القابلة للتحلل غالبًا ما تحتاج النباتات إلى النمو في بيئات خاضعة للرقابة قبل زرعها. توفر الأواني القابلة للتحلل الحيوي، المصنوعة من البلاستيك الحيوي، ميزة زراعتها مباشرة في الأرض مع النبات، مما يؤدي إلى تجنب صدمة الزرع. وعندما تتحلل هذه الأواني، فإنها تثري التربة بالمواد العضوية، مما يعزز نمو الكائنات الحية الدقيقة المفيدة.
3. مشابك التثبيت/الخطافات تعتبر مشابك التثبيت والخطافات ضرورية في العمليات الزراعية المختلفة، خاصة في مزارع الكروم أو في البيوت البلاستيكية حيث تحتاج النباتات إلى الدعم أثناء نموها. تضمن حلول التثبيت القابلة للتحلل البيولوجي أنه بمجرد أداء وظيفتها، فإنها تتحلل دون ترك أي بقايا أو ضرر بيئي. وهذا يتجنب عملية الإزالة اليدوية الشاقة ويقلل من النفايات البلاستيكية في البيئات الزراعية.
ابتكار مشابك/خطافات التثبيت EyouAgro في الزراعة المستدامة
في مجالات الزراعة وزراعة الفاكهة، يتم استخدام مشابك التثبيت والخطافات على نطاق واسع. ونظرًا لتطبيقها على نطاق واسع، خاصة لدعم وتوجيه نمو أشجار الفاكهة، فإن الحجم الهائل لهذه المنتجات المستخدمة هائل. غالبًا ما يشهد موسم ما بعد الحصاد عملية كثيفة العمالة حيث يجب إزالة كل من مشابك التثبيت والخطافات بشكل فردي من الفروع. ولا يؤدي هذا إلى زيادة متطلبات القوى العاملة فحسب، بل يجعل أيضًا إدارة النفايات مهمة شاقة نظرًا للكم الهائل من المواد غير القابلة للتحلل.
فهم هذه التحديات EyouAgro كانت شركة رائدة في حل يهدف إلى تبسيط عملية ما بعد الحصاد مع معالجة المخاوف البيئية في نفس الوقت.
تتمثل رؤية EyouAgro في توفير العمالة للمزارع من خلال تقديم مشابك وخطافات تثبيت قابلة للتحلل البيولوجي. بدلاً من الإزالة اليدوية، تتحلل هذه المنتجات المبتكرة بشكل طبيعي بمرور الوقت دون التأثير سلبًا على البيئة. لا توفر هذه المبادرة الراحة للمزارعين فحسب، بل تتوافق أيضًا مع التفويضات الحكومية التي تؤكد على الحد من الآثار البيئية الناجمة عن المنتجات البلاستيكية.
وفي الختام
تمثل المواد البلاستيكية القابلة للتحلل بديلاً صالحًا وصديقًا للبيئة للمواد البلاستيكية التقليدية. إن قدرتها على التحلل بشكل طبيعي، إلى جانب تطبيقها في قطاعات متنوعة مثل الزراعة، تجعلها عنصرًا حيويًا في المستقبل المستدام. إن تبني هذه المواد لا يعد مجرد إشارة إلى المسؤولية البيئية، ولكنه أيضًا خطوة استراتيجية نحو تحسين الموارد والإدارة الفعالة للنفايات.
