Таҳия ва татбиқи пластикҳои полимерии биологӣ, пластикаи биологӣ як навъ навъи нав бо функсияи таназзули маводи полимерӣ мебошад, ки дар раванди истифодабарӣ бо ҳамон намуди пластикии умумӣ бо саломатӣ ва иҷрои мувофиқи татбиқ алоқаманд аст ва Пас аз вазифаи пурраи худ, мавод метавонад дар шароити муҳити табиӣ зуд вайрон шавад, ба осонӣ ба пораҳои муҳити зист дода шавад ё майда карда шавад ва бо гузашти вақт таназзули минбаъда дар ниҳоят ба маҳсулоти оксидшавӣ (СО2 ва об) табдил ёфта, ба табиат бармегардад.
Таҳия ва татбиқи биологӣпластмассаи полимерй, пластмассаҳои биологӣ як навъ навъи нав бо функсияи таназзули маводи полимерӣ мебошад, ки дар ҷараёни истифодабарӣ бо ҳамон намуди пластикии умумӣ бо саломатӣ ва иҷрои мувофиқи барнома кор мекунад ва пас аз вазифаи пурраи он, мавод метавонад дар муҳити табиӣ зуд таназзул шавад, ба осонӣ ба пораҳои муҳити зист дода мешавад ё майда карда мешавад ва бо гузашти вақт таназзули минбаъда дар ниҳоят ба маҳсулоти оксидшавӣ (СО2 ва об) табдил ёфта, ба табиат бармегардад.
Дар асоси ифлосшавии муҳити зист, ки аз партовҳои пластикӣ ба вуҷуд меоянд, инчунин талаботи ҳифзи муҳити зист ва эҳтиёҷоти инсон, омӯзиши маводи полимерии вайроншаванда таъхирнопазир аст.Дар вақти муайян ва дар шароити муайяни муҳити зист, сохтори химиявии пластикҳои биологии вайроншаванда тағир меёбад.Мувофиқи сабабҳои тағирёбии сохтори кимиёвии он, пластикҳои биологии вайроншавандаро метавон ба ду категория тақсим кард: пластикаи биологӣ ва пластикии фототаҷзияшаванда.
1. Механизми таназзули пластикаи вайроншаванда
Умуман, пластикии вайроншаванда ба як намуди пластикӣ дахл дорад, ки метавонад тавассути таъсири микроорганизмҳо дар хок ё радиатсияи офтоб ба молекулаҳои хурд таҷзия шавад. Он бояд ба талаботи истифодаи маҳсулот ҷавобгӯ бошад ва коркардаш осон дар асоси хосиятҳои биологӣ вайроншаванда.Хусусияти таъсири нури офтоб ба маводи полимерӣ таъсири ҳамаҷонибаи нурҳои ултрабунафш дар нури офтоб ва оксиген дар ҳаво мебошад, бинобар ин онро таназзули фотооксидшавӣ низ меноманд.Барои шарҳ додани механизми таназзули фотооксидшавӣ полиолефинро мисол гиред.Дар асл, фотооксидшавӣ боиси шикастани занҷир ё пайванди байни полимерҳо мегардад ва дар ин раванд баъзе гурӯҳҳои функсионалии дорои оксиген ба монанди кислотаҳои карбон, пероксидҳо, кетонҳо ва спиртҳо ба вуҷуд меоянд.Боқимондаҳои катализатор дар полимерҳо ва оғозёбии гурӯҳҳои пероксид ва карбоксил ҳангоми коркард сарчашмаҳои асосии таназзул мебошанд.
Дар зери таъсири микроорганизмҳо (асосан занбӯруғҳо, бактерияҳо ё алгҳо ва ғ.) полимерҳо метавонанд эрозия ё мубодила шаванд, то дар сохтори химиявии онҳо тағирот ва камшавии вазни молекулавӣ ба амал оянд.Механизми амалро асосан ба ду ҳолат тақсим кардан мумкин аст:
(1) амали биофизикӣ.Ин аст, ки пас аз эрозияи маҳсулоти пластикӣ аз ҷониби микроорганизмҳо, афзоиши ҳуҷайраҳои биологӣ, ба таҷзияи полимерҳо, ионизатсия ё протон мусоидат мекунад, ин амали физикӣ ба полимер боиси осеби механикӣ, вазни баланди молекулавии полимер ба порчаҳои олигомер мегардад, то ба максади таназзули чисмонй ноил гарданд.
(2) амали биохимиявӣ — амали бевоситаи ферментҳо.Ин ҳолат аз эрозияи ферментҳои аз ҷониби занбӯруғҳо ё бактерияҳо ҷудошуда ба вуҷуд омада, боиси тақсимшавӣ ё оксидшавии пошхӯрии пластикӣ мегардад ва боиси тақсимшавӣ ё оксидшавии полимерҳои ҳалнашаванда ба пораҳои дар об ҳалшаванда мегардад, ки пайвастагиҳои нави хурди молекулавӣ (CH4, CO2 ва H2O) то таҷзияи ниҳоӣ.
Оид ба механизми биодеградатсияи маводи полимерӣ, ки ба биодеградатсия оварда мерасонанд, умуман ду фарзия вуҷуд дорад.Дигараш буридани инвазивӣ аз охири занҷир аст.Аз ин рӯ, хосиятҳои сохтории маводҳо, ба монанди таркиб, сохтори занҷири асосӣ ва паҳлӯӣ, андозаи гурӯҳҳои ниҳоӣ ва мавҷудият ё набудани муқовимати стерикии фазоӣ омилҳои калидӣ мебошанд, ки ба кори таназзули онҳо таъсир мерасонанд.Дар байни онҳо хосиятҳои асосии занҷир таъсири бештар доранд.Агар занҷири асосии полимер дорои пайвандҳое бошад, ки ба осонӣ гидролиз мешаванд, он ба осонӣ биодеградатсия мешавад.Сониян, агар сутунмӯҳра чандир бошад, суръати таназзул нисбатан зуд хоҳад буд, дар ҳоле ки агар сутунмӯҳра сахт ва муташаккил бошад, суръати таназзул суст хоҳад буд.
Деградатсияи биологии маводи полимерӣ тавассути шохаҳо ва пайвандҳо коҳиш меёбад.Масалан, ворид намудани гурӯҳҳои гидрофобӣ дар охири занҷири молекулавии кислотаи полилактикӣ (PLA) метавонад суръати эрозияро дар марҳилаи ибтидоии таназзул коҳиш диҳад.Ин дар он аст, ки дар раванди таназзули ибтидоӣ эрозияи PLA асосан аз сохтори охири занҷири молекулавӣ вобаста аст ва илова кардани гурӯҳҳои гидрофобӣ боиси паст шудани суръати эрозияи он мегардад.Илова бар ин, баъзе тадқиқотчиён сохтори химиявии полимерҳо ва вазни нисбии молекулавии маводҳоро, ки дар вайроншавии онҳо нақши муҳим мебозанд, омӯхтанд.
2. Коркарди пластмассаи биологй вайроншаванда
Самти рушди пластикаи биологӣ дар оянда метавонад чунин бошад:
(1) пластмассаҳои биодеградатсияшаванда бо роҳи омӯзиши механизми биодеградатсияи полимерҳои таназзулшаванда омода карда шуданд ва сополимеризатсияи блокии пластикҳои биологӣ бо полимерҳои муқаррарии мавҷуда, полимерҳои микробӣ ва полимерҳои табиӣ омӯхта ва таҳия карда шуданд.
2) чустучуи микроорганизмхое, ки пластмассаи полимерй истехсол карда метавонанд, полимерхои навро кашф кунанд, механизми синтези онхоро муфассал тахлил кунанд, ба воситаи усулхои мавчуда ва усулхои инженерияи генй хосилнокии онхоро баланд бардоранд, усулхои самарабахши парвариши микроорганизмхоро омузанд.
(3) ба назорати сатҳи таназзул диққат диҳед, мусоидаткунандаҳо ва стабилизаторҳои самараноки таназзулро барои беҳтар кардани фаъолияти биодеградатсияи пластикии вайроншаванда, кам кардани арзиши онҳо ва васеъ кардани татбиқи бозор.
(4) таҳқиқ ва муқаррар кардани таърифи ягонаи пластикии вайроншаванда, ғанӣ ва такмил додани усули арзёбии биодеградатсия ва дарки минбаъдаи механизми таназзул.
Вақти интишор: 13 августи 2019