فهرست مطالب
اشعه‌ی UV با ایفای نقش‌های متفاوت و گاه متضاد، در عرصه‌های مختلف ظاهر می‌شود؛ اما این‌بار در صنعت تجزیه‌ی مواد پلاستیکی شاهد نقش‌آفرینی ویژه‌ی آن هستیم.
استفاده‌ی روزانه از پلاستیک و مواد ساخته‌شده‌ی پلاستیکی، جزء جدایی‌ناپذیر زندگی‌های امروزی است. پلاستیک بهدلیل داشتن قیمت مناسب، دردسترس‌بودن و وزن کم، مصرف آن سالانه با افزایش روبه‌رو است. اما نکته‌ی حائز اهمیت، تجزیه‌ی این فراورده‌های تولیدشده است که بدون هیچگونه کنترل و برنامه‌ای سالانه درحال افزایش و انباشت هستند. سالانه 300 میلیون تن پلاستیک در جهان و 570 هزار تن زباله‌ی پلاستیکی در کشور ما تولید می‌شود. برای کمک و جلوگیری از تولید این میزان زباله‌ی تولیدی، راهکارهای هوشمندانه‌ای ابداع شده که با تجزیه‌ی پسماندهای پلاستیکی و شیمیایی زمین را برای زندگی به جایی بهتر تبدیل می‌کند.
اهمیت تجزیه‌ی فراورده‌های پلاستیکی
صنعت پلاستیک، یک صعنت درحال پیشرفت و توسعه‌یافته است. دستاوردهای مهمی مثل تولید پلاستیک‌های میکرو و نانو ازجمله پیشرفت‌های اخیر در این صنعت هستند. تلاش شرکت‌ها و کارخانه‌های تولیدکنندهی فراورده‌های پلاستیکی براین است تا مقاومت، طول عمر و کیفیت محصولات خود را افزایش دهند. از این رو به فراورده‌های خود افزودنی‌ها و مواد شیمیایی مختلفی را اضافه می‌کنند. این مواد، در اثر تجزیه‌شدن مواد پلاستیکی وارد محیط زیست شده و اثرات منفی بر آن و موجودات زنده وارد می‌کنند. امروزه بهدلیل افزایش مصرف مواد پلاستیکی و به‌دنبال آن افزایش زبالههای پلاستیکی، تجزیه و بازیافت پلاستیکها به یک معضل جهانی تبدیل شده‌است. انتخاب روش‌های کارآمد، نوین و بی‌خطر برای محیط زیست، محدودیت‌هایی را برای تجزیه‌کردن زبالههای پلاستیکی به‌وجود آورده است.
تجزیه‌ی بیوکاتالیستی پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET)
تجزیه‌ی بیوکاتالیستی، بهعنوان یک روش جایگزین برای تجزیه‌ی پلاستیک ظاهر شده است. PET یا پلی‌اتیلن‌ترفتالات، یکی از پرمصرف‌ترین انواع پلاستیک است که در مواد بسته‌بندی در صنایع غذایی استفاده می‌شود. همچنین از دیگر کاربردهای آن می‌توان به استفاده از آن بهعنوان الیاف مصنوعی در صنعت نساجی اشاره کرد. بهدلیل وزن کم، استحکام بالا و نفوذپذیری کم نسبت به CO2، از PET به‌طور عمده در تولید بطری‌های نوشیدنی استفاده می‌شود.
در روش‌های قبلی که از آنزیم‌های مختلف برای تجزیه‌ی PET استفاده می‌شد، بهدلیل فعالیت محدود آنزیم‌ها، نمی‌تواناز آن‌ها به‌طور گسترده و در مقیاس صنعتی استفاده کرد. بنابراین دانشمندان روش جدیدی را پیشنهاد می‌کنند که در اثر اشعه‌ی UV، تجزیه‌ی پلاستیک انجام می‌شود. در این روش از اشعه‌ی فرابنفش، بهعنوان یک تجزیه‌کننده‌ی آنزیمی استفاده می‌شود. در فرایند تجزیه‌ی مواد شیمیایی PET، زنجیره‌های پلیمری پلی‌پپتیدها به مونومرهای خود تجزیه می‌شوند. از مونومرهای تجزیه‌شده می‌توان برای تولید مجدد پلاستیک و یا سایر مواد مصنوعی استفاده کرد. برای چنین فرایندی، معمولا به دما و فشار بالا و همچنین مواد شیمیایی سمی نیاز است. بنابراین فرایند تجزیه‌ی مواد شیمیایی PET، پرهزینه، انرژی‌بر و برای محیط زیست خطرناک است.
نحوه‌ی عملکرد UV در تجزیه‌ی PET
اشعه‌ی UV، یک اشعه‌ی الکترومغناطیسی در محدوده‌ی طول موج ۱۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر است. این اشعه با تولید رادیکال‌های آزاد، پلی‌اتیلن‌های مقاوم به نور را تحت تأثیر قرار می‌دهد و روند تجزیه را تسهیل می‌کند. پس از جذب نور UV توسط PET، زنجیره‌های پلیمری برش پیدا می‌کنند؛ درنتیجه در اثر جذب UV وزن مولکولی PET کاهش پیدا می‌کند. بنابراین فرایند تجزیه، راحت‌تر و سریع‌تر پیش می‌رود. مطالعات نشان می‌دهند که اشعه‌ی UV خورشید، در مقایسه با UV مصنوعی، دارای اثرات مشابه بر روی تجزیه‌ی PET است. اشعه‌ی فرابنفش خورشید، در طول موج بین ۲۸۰ تا ۴۰۰ نانومتر، باعث تجزیه‌ی نوری برخی مواد آلی و پلیمرها می‌شود. اشعه‌ی UV بر سایر ترکیبات مصنوعی مثل پلی‌وینیل‌کلراید نیز تأثیر داشته و منجر به تجزیه‌ی آن می‌شود.
فرایند تجزیه در اثر اشعه‌ی UV توسط فرایند فتواکسیداتیو انجام می‌شود. در این واکنش، هیدروپراکسید مهم‌ترین آغازگر واکنش فتواکسیداتیو است.
جلوگیری از عملکرد UV
اشعه‌ی UV خورشید، برروی مواد پلاستیکی تأثیر گذاشته و باعث کاهش مقاومت، پایداری و کدرشدن رنگ آن‌ها می‌شود. برای جلوگیری از چنین آسیب‌هایی، برخی از کارخانه‌های تولیدکنندهی مواد پلاستیکی، از مواد شیمیایی محافظت‌کننده استفاده می‌کنند. با استفاده از این مواد شیمیایی، اثرات ناشی از نور UV را کاهش می‌دهند. استفاده از این مواد شیمیایی، باعث می‌شود که درصورت رها‌شدن مواد پلاستیکی در طبیعت، روند تجزیه‌شدن آن‌ها قرن‌ها زمان ببرد. درنتیجه اگر پلاستیکها تجزیه نشوند، انبوهی از زبالههای پلاستیکی در طبیعت انباشته می‌شوند.
ترکیباتی مثل کربن سیاه، رنگدانه‌های تیتانیوم‌دی‌اکسید و یا ترکیبات آلی مثل بنزوفنون‌ها، در کارخانه‌ها استفاده می‌شوند. این مواد، از جمله موادی هستند که برای جلوگیری از اثرات تجزیه‌کنندگی اشعه‌ی UV استفاده می‌شوند. این مواد از انجام واکنش‌های رادیکالی جلوگیری می‌کنند.
مواد جاذب اشعه‌ی UV
به‌تازگی، از برخی مواد جذبکنندهی نوری که اشعه‌ی UV را جذب می‌کنند، در صنایع استفاده می‌شود. این مواد جذب‌کننده، به نوعی تثبیت‌کننده‌ی نور هستند. جذب‌کننده‌های نوری، تشعشعات مضر فرابنفش را به اشعه‌ی فروسرخ بی‌ضرر یا انرژی حرارتی (گرما) تبدیل می‌کنند. با تبدیل اشعه‌ی UV به گرما، محصول اصلی محافظت می‌شود.
درسال‌های اخیر، بهدلیل افزایش روند استفاده از مواد پلاستیکی و پلاستیکها ، تولید زبالههای پلاستیکی نیز افزایش یافته‌است. دانشمندان همواره به‌دنبال کشف راه‌های نوین و بی‌ضرر برای تجزیه‌ی پلاستیکها هستند. روش‌های تجزیه‌کننده با استفاده از نور UV، یکی از این روش‌هاست. این روش به یک‌سری اقدامات اولیه نیازمند است. برای مثال استفاده از بیوکاتالیزورها و آنزیم‌ها باعث می‌شوند تا روند تجزیه‌شدن توسط نور UV، راحت‌تر و سریع‌تر انجام شود. بنابراین کشف انواع روش‌ها، مواد و واکنش‌های کمک‌کننده در این راستا، می‌توانند کلیدی مهم در جهت پیشرفت صنعت تجزیه پلاستیک باشند. امید است تا در آینده‌ای نزدیک، این مشکل جهانی نیز به‌صورت اصولی و سازگار با محیط زیست، برطرف شود.
نویسنده: فاطمه پوستین‌دوز
ویراستار: سارا تاجداری
منابع:
همچنین بخوانید: روز بهداشت جهانی
