پلیمرهای زیست تخریب پذیر و تخریب آن ها


پلیمرها و مواد زیست تخریب پذیر در مقایسه با پلاستیك های موجود نه تنها در فرآیند تولید،انرژی كمتری مصرف می نمایند بلكه به دلیل مواد مصرفی تجدیدپذیر از اهمیت ویژه ای برخوردارند. ساده ترین تعریف پلیمر عبارت است از ماده ای كه از تعداد متنابهی واحدیكسان ساخته شده. پلیمر را مانند یك زنجیر در نظر بگیرید كه هرحلقه زنجیر( مر) نامیده می شود كه عنصر اصلی كربن و عناصر دیگرنظیر هیدروژن، اكسیژن، نیتروژن و یا سیلیكون به آن متصل می باشند. از بهم پیوستن مرها، پلیمر تولید می شود. پلیمرهایی نظیر قیر، پوسته لاك پشت، شیره درختان از شروع زمان وجود داشته اند كه انسا نهای اولیه با اعمال حرارت و فشار از آن ها وسایل تزئینی و جواهرآلات می ساخته اند. ساخت اولین پلیمر نیمه سنتزی كه به ولكانیزاسیون لاستیك انجام شد به سال 1909 توسط باکلیت بر می گردد و پس از آن و در سال 1911 ابریشم مصنوعی تولید می گردد.


از سال 1970 و با وخیم شدن مشكل دفن زباله در سطح جهان، موضوع استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر مطرح گردید كه اولین موضوع در خصوص كیسه های زباله و مواد یك بار مصرف بود طوری كه 30 درصد از پلاستیك های تولیدی برای مصارف یك بار مصرف می باشد وتنها 2 درصد از آن بازیابی می گردد لذا پلیمرهای زیست تخریب پذیربه عنوان جایگزین مناسب پلاستیكهای رایج مطرح گردید.
به طور كلی می توان پلیمرها را به دو گروه عمده زیست تخریب پذیرو غیر تخریب پذیر تقسیم بندی نمود و پلیمرهای زیست تخریب پذیررا براساس اجزای تشكیل دهنده، روش تهیه، روش ساخت و یا كاربرد آن ها نیز تقسیم بندی نمود.

پلیمرهای سنتزی غیرتخریب پذیر
منومر این پلیمرها از منابع نفتی بوده و به وسیله الیاف كربن و شیشه مقاوم می شوند كه سعی گردیده در مقابل عوامل محیطی مقاوم باشند كه خود باعث آلودگی محیط زیست به دلیل عدم تخریب پذیری آن ها توسط محیط زیست می شود كه از آن جمله می توان به: پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی یورتان، پلی استایرن و غیره اشاره کرد.

پلیمرهای زیست تخریب پذیر
پلیمرهای زیست تخریب پذیر براسا س اجزای تشكیل دهنده از نظر خاستگاه طبیعی و غیرطبیعی تقسیم بندی می گردد که به شرح زیر است.
الف)پلیمرهای زیست تخریب پذیر با خاستگاه طبیعی
1-
پلی ساكاریدها مانند نشاسته و سلولز
2-
پروتئین ها مانند ژلاتین، پروتئین موجود در شیر، ابریشم، پشم
3-
لیپیدها نظیر روغن كرچك و چربی اشباع شده حیوانی
4-
پلی استرهای تولید شده از میكرو ارگانیسم ها یا گیاهان مانند پلی هیدروكسی آلكانوآت ها یا پلی هیدروكسی بوتیرات
5-
پلی استرهای ساخته شده برپایه منومر طبیعی نظیر پلی لاكتیك اسید
6-
یك گروه از پلیمرهای گوناگون نظیر لاستیك طبیعی
ب).پلیمرهای زیست تخریب پذیر سنتزی
پلیمرهای زیست تخریب پذیر زیادی وجود دارد كه از مواد اولیه پتروشیمی تولید می شوند و بعضی وقت ها تعدادی از آن ها در محیط اطراف ما یافت می شوند نظیر نخ های بخیه كه در پزشكی مصرف می شوند.
1-
پلی استرهای آلیفاتیك نظیر پلی گلایكولیك اسید
2-
پلی استرهای آروماتیك یا تركیب با پلی استرهای آلیفاتیك
3-
پلی اولفین های اصلاح شده
4-
پلی وینیل الكل ها
هر كدام از نمونه های بالا دارای خواص ویژه و كاربردهای بالقوه ای هستند.

روش های تخریب پلیمرهای زیست تخریب پذیر
پلیمرها به روش های میكروبی، نوری و شمیایی تخریب می شوند. هر سه روش تحت عنوان زیست تخریب پذیری تقسیم بندی می شوند كه محصولات نهایی حاصل از تخریب در طبیعت یافت می شوند.
الف)تخریب از طریق نور
در این روش با تابش نور خورشید پلیمر به قطعات كوچك تر تبدیل می گردد. بیشتر تخریب میكروبی بعد از تخریب نوری شروع می شود. پلی اولفین ها از آن دسته پلیمرهایی هستند كه توسط نور تخریب می شوند.
روش های پیشنهادی جهت تخریب نوری عبارتند از:
1-
اضافه كردن افزودنی نظیر بنزوفنون به داخل ساختار پلیمر.
2-
اصالح ساختار پلیمر با اضافه كردن جاذب اشعه فرابنفش نظیر
3-
ساخت پلیمرهای حساس به نور

ب)تخریب از طریق میكروبی
پلیمرهایی كه از مواد طبیعی ساخته می شوند نظیر الیاف كتان یا نشاسته مستعد به تخریب شدن از طریق مواد بیولوژیك هستند. سرعت تخریب پلیمرها در سیستم تخریب بیولوژیكی بستگی به نوع فرمولاسیون و میكروب مورد نیاز برای تخریب دارد. در این روش با وارد كردن نشاسته به ساختار پلیمر و بعد از آن كه در تماس خاك یا آب قرار می گیرند به وسیله میكروب ها حمله می ود كه در ابتدا نشاسته تجزیه شده و پلیمر به اختار اسفنجی تبدیل می شود كه بسیار ضعیف می گردد. بعد از آن كه نشاسته تجزیه می شود بافت پلیمر به وسیله حمله آنزیمی شروع به تخریب می كند. هر واكنش آنزیمی باعث قیچی شدن مولكول و كوچكتر شدن پلیمر شده تا این كه كل پلیمر تخریب شود.
روش دیگر جهت تخریب میكروبیولوژیكی پلیمرها استفاده از میكرو ارگانیسم ها در پلیمرهاست كه برای هدفی خاص به منظور تخریب مواد پلیمری انجام می گیرد. این روش بسیار پر هزینه بوده و باعث توقف استفاده از منابع تجدیدپذیر می شود. میكروارگانیسم های مورد نظر به منظور تخریب پلاستیك های برپایه نفت طراحی شده اند. البته این روش كمكی به حفظ منابع تجدید ناپذیر نمی نماید تنها از آلودگی محیط زیست جلوگیری می كند.
ج)تخریب شیمیایی
بعضی از پلیمرها وقتی در محلول های آبی قرار می گیرند به سرعت تخریب می شوند. نمونه ای از این نوع، دیپارت 1 است )نام تجاری دانه های پلی وینیل الكل است كه در قالب گیری تزریقی به عنوان فداشونده عمل می نماید این ماده توسط یك شركت انگلیسی تولید می شود( كه به سرعت در آب گرم حل شده و به پلی وینیل الكل و گلیسرین تبدیل می ود. مشابه بسیاری از پلاستیك های تخریب پذیر به وسیله نور، در این پلیمر نیز تخریب عامل پلیمر بعد و از طریق میكروبی اتفاق می افتد. میكروارگانیسم های مناسب به راحتی در مكان های تصفیه آب یافت می شوند. از جمله پلیمرهای زیست تخریب پذیر دیگری كه می توان به آن اشاره كرد نوداکس 2 است. نوداکس قابل تخریب در محیط قلیایی بوده و به سرعت تخریب می شود.