ينهار كوكبنا وكل ما يعيش عليه تحت وطأة كل النفايات البلاستيكية التي ننتجها. إن حجم هذه المواد غير القابلة للتحلل التي يتم التخلص منها بعد الاستخدام يتزايد فقط ، لذلك نحن بحاجة إلى طرق جديدة لمكافحتها – وبسرعة.
دراسة جديدة توضح إثبات المفهوم لنهج جديد كليًا لإعادة تدوير البلاستيك ، مستوحى من كيفية قيام الطبيعة “بإعادة تدوير” المواد العضوية بشكل طبيعي البوليمرات موجود في بيئتنا.
النهج مستوحى من حقيقة أن بروتين في الداخل ، تنقسم البوليمرات العضوية باستمرار إلى أجزاء ويعاد تجميعها في بروتينات مختلفة ، دون أن تفقد جودة اللبنات الأساسية. في الأساس ، عندما يتعلق الأمر بإعادة تدوير البلاستيك – بوليمر صناعي – دون تفكيكه ، علينا التفكير بشكل أصغر.
البروتينات هي واحدة من المركبات العضوية الرئيسية التي تعمل بمثابة اللبنات الأساسية لكل الأشياء البيولوجية. إنها سلاسل طويلة من الجزيئات (أو المونومرات) تسمى الأحماض الأمينية ، ويعتقد الباحثون أن الطريقة التي يمكن بها تكسير هذه الجزيئات وإعادة تشكيلها تشير إلى استراتيجية محتملة لإعادة تدوير البوليمرات الاصطناعية.
“البروتين مثل خيط من اللؤلؤ حيث كل لؤلؤة عبارة عن حمض أميني” ، يقول عالم المواد سيمون جيافيري، من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا (EPFL) في سويسرا.
“كل حبة لها لون مختلف ، وتسلسل الألوان يحدد هيكل الخيط وبالتالي خصائصه. في الطبيعة ، تتفكك سلاسل البروتين إلى أحماض أمينية مكونة ، وتجمع الخلايا هذه الأحماض الأمينية معًا لتكوين بروتينات جديدة – وهذا هو ، فإنهم يصنعون قلادات جديدة من اللؤلؤ بتسلسل لوني مختلف. “
أطلق الباحثون على نهجهم “إعادة التدوير في اقتصاد دائري مستوحى من الطبيعة” ، أو NaCRe باختصار.
في الاختبارات المعملية ، تمكن الفريق من تقسيم البروتينات المختارة إلى أحماض أمينية ثم تجميعها في بروتينات جديدة ذات هياكل واستخدامات مختلفة. في إحدى الحالات ، قاموا بتحويل بروتينات الحرير إلى بروتين أخضر فلوري ، وهو متتبع لامع يستخدم في الأبحاث الطبية الحيوية. على الرغم من هذا التفكيك وإعادة البناء ، تظل جودة البروتينات ثابتة.
(جيافيري وآخرون ، مواد متطورة، 2021)
وفقًا لتحليل الفريق ، يمكن أيضًا تطبيق الآليات التي تحدث بشكل طبيعي في البروتينات على البلاستيك ، على الرغم من أن تطوير التكنولوجيا اللازمة وتوسيع نطاقها سيستغرق بعض الوقت.
هناك اختلافات كبيرة بين البوليمرات الطبيعية والاصطناعية يجب أن تكون على دراية بها ، لكن الباحثين يقولون إن هذا النهج الجديد لإعادة التدوير قابل للتحقيق – وسيحتفظ بالمواد المستخدمة لأطول فترة ممكنة.
“سيتطلب عقلية مختلفة جذريًا” ، يقول عالم المواد فرانشيسكو ستيلاتشيمن EPFL. “البوليمرات عبارة عن خيوط من اللؤلؤ ، ولكن البوليمرات الاصطناعية تتكون في الغالب من لآلئ كلها من نفس اللون وعندما يكون اللون مختلفًا ، نادرًا ما يكون لتسلسل الألوان أهمية.”
“علاوة على ذلك ، ليس لدينا طريقة فعالة لتجميع البوليمرات الاصطناعية من خرز بألوان مختلفة بطريقة تتحكم في تسلسلها.”
حتى المواد البلاستيكية القابلة للتحلل تخلق بقايا نفايات يجب تخزينها أو دفنها بعد اكتمال عملية إعادة التدوير ، مع الآثار المتتالية المعتادة على البيئة من حيث استخدام الأراضي والتلوث. يمكن أن تساعد الاستراتيجية الجديدة في حل هذه المشكلة.
يقدر الباحثون أنه على مدى 70 عامًا من العمر ، فإن الشخص العادي يرمي حوالي 2 طن متري من البلاستيك – وبالنظر إلى أن ما يقرب من 8 مليارات شخص يعيشون حاليًا على هذا الكوكب ، فإن هذه كمية من النفايات الكارثية.
وبينما نحرز تقدمًا في معالجة مشكلة التلوث البلاستيكي ، فإنها حاليًا ليست قريبة بدرجة كافية. هناك حاجة إلى تحول جذري في التفكير والعمل إذا أردنا منع البلاستيك من الإضرار بعالمنا وصحتنا.
“في المستقبل ، ستعني الاستدامة القيام بإعادة التدوير إلى أقصى الحدود ، وجمع الكثير من الأشياء المختلفة معًا وإعادة تدوير الخليط لإنتاج مادة جديدة ومختلفة كل يوم. يقول ستيلاتشي. “الطبيعة تفعل ذلك بالفعل”.
تم نشر البحث في مواد متطورة.
