الشبشب هو حذاء رائع للطقس الدافئ. ولكن بمجرد التخلص منها ، يمكن أن تستمر لسنوات عديدة في مقالب القمامة قبل أن تتحلل. يمكن أن تتكسر النعال القديمة أيضًا إلى أجزاء صغيرة وتضيف إلى تلوث المياه والتربة البلاستيكية حول العالم. اخترع الباحثون الآن نوعًا جديدًا من الشبشب. مصنوع من البلاستيك القائم على الطحالب ، وهو مصمم للتحلل في التربة أو السماد.
"لدي بالفعل زوج أرتديه منذ عام تقريبًا الآن. تقول ماريسا تيسمان:"إنهم مرتاحون للغاية". هي كيميائية في Algenesis Materials في سان دييغو ، كاليفورنيا. كطالبة دراسات عليا ، عملت أيضًا جنبًا إلى جنب مع مطوري البلاستيك الطحالب في جامعة كاليفورنيا سان دييغو (UCSD).
يقارن تيسمان الصيغ الكيميائية المختلفة للبلاستيك بوصفات الكعك والبسكويت. من خلال تعديل المكونات المختلفة ، يمكنك تغيير خصائص المنتج النهائي. بالنسبة إلى النعال المتأرجحة ، أرادت مجموعتها أن تشعر الرغوة بلمسة صحيحة وتشعر بالراحة تحت القدم.
لكن كل هذا العمل بدأ مع ألواح التزلج على الماء.
تحتوي معظم هذه الألواح على لب بلاستيكي مصنوع من البولي يوريثين (Pah-lee-YUR-eh-thayn). انها ليست قابلة للتحلل. ومكوناته تأتي من النفط الخام أو الغاز الطبيعي. كلاهما وقود أحفوري. قبل بضع سنوات ، طلبت إحدى الشركات من فريق جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو تطوير لوح تزلج أكثر صداقة للبيئة ، من شأنه أن يتحلل بيولوجيًا ولا يعتمد كثيرًا على الوقود الأحفوري.
يشرح تيسمان أن العديد من راكبي الأمواج أحبوا فكرة اللوح الأخضر. لذلك تحول الفريق إلى الطحالب. تنتج الطحالب الكثير من الزيوت والمواد الكيميائية الأخرى التي أساسها الكربون. يمكن استخدامها لصنع مركبات تسمى polyols (PAHL-ee-ahls). هذه لديها مجموعات متعددة من ذرات الهيدروجين والأكسجين المرتبطة. ويمكن استخدامها لصنع أحد المكونات التي تشكل أكثر من نصف مادة البولي يوريثين في الشبشب الجديد.
لكن أحد مكونات البلاستيك لا يزال يأتي من النفط الخام. تعمل الفرق في جامعة كاليفورنيا وفي أماكن أخرى الآن على جعلها من الطحالب أيضًا.
كشف العلماء عن نموذج لركوب الأمواج الجديد في عام 2015. ثم بدأ جزء من الفريق شركة Algenesis لتوسيع نطاق العملية. يقول تيسمان إن هذه اللوحة ستطرح للبيع قريبًا.
يلاحظ تيسمان أن "الكيمياء الموجودة خلف لوح ركوب الأمواج هي في الواقع مطابقة تقريبًا للشبشب". "لذلك كان انتقالًا طبيعيًا جدًا للانتقال من لوح التزلج إلى تطوير الشبشب".
مصممة لتقليل
تتحلل الأشياء عندما تبدأ الميكروبات في المضغ وتقسيم جزيئاتها المعقدة إلى جزيئات أبسط. يمكن للميكروبات بعد ذلك استخدامها للطاقة والنمو. العديد من الأشياء تجعل هذه النعال قابلة للهضم للميكروبات. تحتوي الرغوة على العديد من المسام - مساحات شبيهة بالجبن السويسري داخل الرغوة البلاستيكية. تستخدم الميكروبات المسام للوصول إلى المزيد من المواد والتخلص منها.
تقدم وصفة البلاستيك أيضًا مكونات الميكروبات التي يجدونها لذيذة. ربط الباحثون أجزاء كثيرة من الجزيئات مع ما يعرف باسم "مجموعات استر". هذه مجموعات من الذرات. تحتوي كل مجموعة على ذرة أكسجين مرتبطة بذرة كربون. وذلك الكربون له رابطة مزدوجة تربطه بذرة أكسجين أخرى. كما تتصل ذرة الكربون وذرة الأكسجين أحادية الترابط ببقية بنية البوليمر الخاصة بالبلاستيك.
الشرح:ما هي البوليمرات؟
تشرح ناتاشا جوناوان أن الميكروبات المختلفة تصنع إنزيمات يمكنها تفكيك روابط الإسترات. عملت على النعال بينما كانت طالبة دراسات عليا في جامعة كاليفورنيا. إنها الآن تواصل هذا العمل في Algenesis.
هذا الصيف ، أثبتت هي وآخرون أنه من خلال التهام تلك الإسترات ، يمكن للميكروبات الموجودة في السماد وفي التربة أن تكسر هذا البلاستيك القائم على الطحالب.
وضع الفريق كتلًا من الرغوة الجديدة في خليط من التربة والسماد. يوضح غوناوان أن هذه البيئات "غنية بالكائنات الحية الدقيقة". ويمكن لبعض منهم أن يفكك روابط الإستر. يمكن للميكروبات بعد ذلك أن تتغذى على العناصر الغذائية الموجودة في البلاستيك.
فحص الفريق العينات بمرور الوقت. أظهر هذا أن الميكروبات قد أتت تتغذى على الرغوة. تتحلل هذه الرغوة بشكل أسرع في التربة ، ومن الواضح أنها تفقد الكتلة.
ماذا أكل الرغوة؟
كانت الخطوة التالية هي معرفة الميكروبات التي تأكل البلاستيك. وضع الفريق أجزاء من البلاستيك في قوارير تحتوي على سائل. كانت تحتوي على مواد مغذية ولكن لا تحتوي على كربون. وهذا مهم لأن الكائنات الحية تحتاج إلى الكربون من أجل الطاقة والنمو. ثم أضاف الفريق القليل من المواد إما من التربة أو من السماد العضوي. في كثير من الأحيان ، ينقل الباحثون جزءًا صغيرًا من الخليط إلى قوارير جديدة بها المزيد من البلاستيك والسائل.
يقول غوناوان إن أي كائنات حية نجت "يجب أن تستخدم الرغوة كمصدر للكربون". هذا يدل على أنهم يهينونها ، كما توضح. وجد الفريق 10 كائنات حية - مجموعات من خمسة كل واحدة من السماد والتربة - نجت معًا عن طريق تكسير الرغوة.
"الهيكل كله يتحلل ، على الرغم من حقيقة أنه 52 في المائة فقط من الطحالب" ، كما لاحظت. هذا يعني أن الحذاء بأكمله قابل للتحلل - حتى الأجزاء المصنوعة من الزيت. وصف الفريق النتائج التي توصل إليها في Bioresource Technology Reports في سبتمبر .
تقول ستيفاني ليفلاند:"يبدو أن هذا العمل بداية واعدة" لصنع منتج قابل للتحلل البيولوجي يختار الناس شرائه. هي باحثة في جامعة مينيسوتا في مينيابوليس. يركز عملها هناك على كيمياء البوليمرات المستدامة. لم تعمل في مشروع فليب فلوب.
يحب Liffland استبدال مكونات الطحالب بمنتجات النفط الخام في هذا البلاستيك. وتشير إلى أن الرغوة الجديدة تلبي معايير المنتج الذي يريده كثير من الناس ويستخدمونه. ومن المهم أن تتحلل الرغوة في ظروف العالم الحقيقي ، مثل التربة والسماد. وتضيف أنه سيكون من المفيد معرفة ما إذا كان سيتحلل أيضًا في مياه البحر. بعد كل شيء ، يعد التلوث البلاستيكي مشكلة مائية كبيرة ، وقد تتحلل المادة في الماء بشكل مختلف عن التربة.
في الوقت الحالي ، يعمل الفريق على توسيع نطاق التصنيع على نطاق واسع. يلاحظ تيسمان أن التكلفة على المشترين يجب أن تكون أكثر من بضعة دولارات أكثر من تقلبات الوجه غير القابلة لإعادة التدوير. وتضيف ، إذا كنت مهتمًا ، "أعتقد أن الشبشب سيكون متاحًا العام المقبل".
هذه واحدة من سلسلة تقدم أخبارًا عن التكنولوجيا والابتكار ، والتي أصبحت ممكنة بفضل الدعم السخي من مؤسسة Lemelson.
