تتراكم النفايات البلاستيكية في قلب المحيطات وعلى الأرض وتدخل جزيئات بلاستيكية صغيرة إلى مجرى الدم. وطالما لا توجد بدائل مناسبة للمادة الصناعية الشائعة، فمن المتوقع أن يستمر هذا التلوث بل ويزداد. يقدم علماء معهد وايزمان للعلوم مرشحًا محتملًا لهذه المهمة: بلاستيك قوي ورخيص وقابل للتحلل
عالمنا محمل بمليارات الأطنان من البلاستيك، معظمها يخزن في التربة وفي قلب المحيطات أو يتفتت إلى جزيئات (جسيمات بلاستيكية دقيقة) تطفو في الهواء وتتراكم في الماء، وبالتالي تخترق النباتات و الدورة الدموية لدينا والدورة الدموية للحيوانات الأخرى. يتزايد خطر البلاستيك عاماً بعد عام، لأنه يتكون من جزيئات ضخمة تسمى البوليمرات، وهي لا تتحلل بسرعة. اليوم هناك مجموعة محدودة من المواد البلاستيكية القابلة للتحلل، والتي تشكل أقل من خمس كمية البلاستيك المنتج وعمليات تحللها مرهقة نسبيا.
بحث للدكتورة أنجيليكا نيازوف إلكان، والدكتور حاييم وايزمان والأستاذ. بوريس ريبشينسكي من قسم الكيمياء الجزيئية وعلوم المواد في معهد وايزمان للعلوم، شنشرت في المجلة العلمية ACS Nanoوجدت مادة مركبة جديدة سهلة التحلل بواسطة البكتيريا، تم إنشاؤها عن طريق ربط بوليمر قابل للتحلل مع بلورات من مادة بيولوجية وتتمتع بمزيج فعال من بساطة التحضير والسعر المنخفض والقوة الكبيرة. كما شارك في الدراسة المرحوم الدكتور إيال شيموني، والدكتور شياو مينغ سوي، والدكتور يشاي فيلدمان، والبروفيسور دانييل فاغنر.
وفي العصر الحالي، تتبنى مختلف الصناعات بحماس المواد البلاستيكية المركبة، التي يتم تصنيعها عن طريق مزج مادتين نقيتين أو أكثر، وتسمح بالاستمتاع بمزيج خصائصها، مثل، على سبيل المثال، مزج الخفة مع المرونة والقوة. لقد جعلت الوظيفة العالية للبلاستيك المركب مكونًا أساسيًا في مجموعة واسعة من عمليات الإنتاج الصناعي، من الطائرات والسيارات إلى الدراجات. ومن أجل دراسة ما إذا كان من الممكن إنشاء مادة بلاستيكية مركبة تلبي الاحتياجات الصناعية مع الحفاظ على الصداقة البيئية، قرر الباحثون اختيار مواد شائعة ورخيصة يمكن تحسين خصائصها. لقد أدركوا أن جزيئات التيروزين، أحد الأحماض الأمينية الشائعة، والتي تكون بلوراتها قوية بشكل خاص، يمكن أن تكون مكونًا فعالاً في البلاستيك المركب القابل للتحلل. وبعد فحص مزيج التيروزين مع عدة بوليمرات، اختاروا مادة إيثيل السليلوز، وهو مشتق شائع من السليلوز (السليلوز)، والذي يستخدم على نطاق واسع في إنتاج الأدوية ومنتجات العناية.
إيثيل السليلوز وحده مادة ضعيفة تتفتت بسهولة. ولدمجه مع التيروزين، تم إذابته معه في الماء المغلي. بعد التبريد والتجفيف، يتم تشكيل بلاستيك مركب قوي للغاية، مصنوع من بلورات التيروزين الشبيهة بالألياف التي نمت داخل إيثيل السليلوز واندمجت فيه. أصبح الدليل على قوة المادة المركبة التي تم إنشاؤها حديثًا واضحًا عندما صمدت شريحة من البلاستيك القابل للتحلل بسمك 40 ميكرون أمام رفع وزن يبلغ 6 كجم. وإلى جانب ذلك، تم اكتشاف أن المادة لها خصائص فريدة أخرى تزيد من فائدتها. عادة، عندما يتم تقوية المادة، فإنها تفقد مرونتها. ومع ذلك، إلى جانب القوة الكبيرة للمادة المركبة الجديدة، اتضح أنها تمتد أكثر من المادة الخام الرئيسية - إيثيل السليلوز. خلق مزيج المواد تأثيرًا تآزريًا، وهو ما ينعكس في ظهور خصائص غير عادية، وبالتالي يتمتع بإمكانيات كبيرة لتلبية الاحتياجات الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن السليلوز والتيروزين، اللذين توجد بلورتهما في عدة أنواع من الجبن الصلب، هما مواد صالحة للأكل، فإن المواد البلاستيكية المركبة والقابلة للتحلل يمكن أن تكون صالحة للأكل. هل هو لذيذ أيضا؟ وفي الوقت نفسه، نظرًا لأن بيئة الإنتاج في المختبر ليست آمنة غذائيًا، فإن العلماء لم يجربوها بأنفسهم.
ويخلص البروفيسور ريفشينسكي إلى أن "مواصلة الأبحاث التي بدأناها قد تعزز الإمكانات التجارية للمادة الجديدة، حيث أننا استبدلنا الذوبان في الماء بالذوبان، كما هو معتاد في المنشآت الصناعية؛ أي تسخين البوليمرات القابلة للتحلل حتى تصبح سائلة". ثم خلطها مع التيروزين أو أي مواد أخرى مناسبة. وإذا نجحنا في حل التحديات العلمية والتقنية التي تنطوي عليها هذه العملية، فسيكون من الممكن اختبار إنتاج البلاستيك المركب على نطاق واسع. شاسِع".
