اطرافمان انباشته از پلاستیک شده است. هر کارى که انجام مى‌دهیم و هر محصولى را که مصرف مى‌کنیم، از غذایى که مى‌خوریم تا لوازم برقى به نحوى با پلاستیک سروکار داشته و حداقل در بسته‌بندى آن از این مواد استفاده شده است. بیشتر پلاستیک‌هاى معمول در بازار از فرآورده‌هاى نفتى و زغال‌سنگ تولید شده و غیرقابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه و برگشت آنها به محیط چند هزار سال طول مى‌کشد. به منظور رفع این مشکل، محققان علوم زیستى به دنبال تولید پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازواره‌ها و گیاهان هستند. واژه زیست تخریب‌پذیر یا Biodegradable به معنى موادى است که به سادگى توسط فعالیت موجودات زنده به زیرواحدهاى سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقى نمى‌مانند. استانداردهاى متعددى براى تعیین زیست تخریب‌پذیرى یک محصول وجود دارد که عمدتاً به تجزیه ۶۰ تا ۹۰ درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود مى‌شود. این استاندارد در کشورهاى مختلف متفاوت است اما دلیل اصلى زیست تخریب‌پذیر نبودن پلاستیک هاى معمولى، طویل بودن طول مولکول پلیمر و پیوند قوى بین مونومرهاى آن بوده که تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه‌کننده با مشکل مواجه مى‌کند. با این حال تولید پلاستیک‌ها با استفاده از منابع طبیعى مختلف، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیه کنندگان طبیعى مى‌شود. براى این منظور و با هدف داشتن صنعتى در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیست بوم‌هاى طبیعى، تولید نسل جدیدى از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیندهاى طبیعى در دستور کار بسیارى از کشورهاى پیشرفته قرار گرفته است. در این بین تولید پلیمرهاى زیستى جایگاه خاصى دارند. تولید اینگونه پلیمرها توسط طیف وسیعى از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باکترى‌ها صورت مىگیرد. چون این مواد اساس طبیعى دارند، بنابراین توسط دیگر موجودات نیز مورد مصرف قرار مى‌گیرند و تجزیه‌کنندگان از جمله مهم‌ترین این موجودات زنده در موضوع مورد بحث ما هستند. براى بهره‌بردارى از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد:
الف - دید محیط زیستى: این مواد باید سریعاً در محیط مورد تجزیه قرار گیرند، بافت خاک را برهم نزنند و براحتى با برنامه‌هاى مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج شوند.
ب - دید صنعتى: این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و کارآیى داشته باشند و از همه مهم‌تر، پس از برابرى یا بهبود کیفیت نسبت به مواد معمول، قیمت تمام شده مناسبى داشته باشند. در هر دو بخش، بویژه بخش دوم استفاده از مهندسى تولید مواد براى دستیابى به اهداف مورد انتظار ضرورى است. همانطور که بیان شد، تولید پلیمرهاى تجدیدشونده با بهره‌بردارى از کشاورزى یکى از روش‌هاى تولید صنعتى پایدار است. براى این منظور دو روش اصلى وجود دارد:
نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستى گیاه است. پلیمرهایى که از این روش تولید مى‌شوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئین‌ها، فیبرها و چربى‌هاى گیاهى هستند که به عنوان شالوده مواد پلیمرى و محصولات طبیعى کاربرد دارند. دسته دیگر موادى هستند که پس از انجام فرآیندهایى مانند تخمیر و هیدرولیز مى‌توانند به عنوان مونومر پلیمرهاى مورد نیاز صنعت استفاده شوند. مونومرهاى زیستى همچنین مى‌توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند که مثال بارز آن پلى‌هیدروکسى آلکانوات‌ها هستند.
باکترى‌ها از جمله موجوداتى هستند که این دسته از مواد را به صورت گرانول‌هایى در پیکره سلولى خود تولید مى‌کنند. این باکترى به سهولت در محیط کشت رشد داده شده و محصول آن برداشت مى‌شود.
رهیافت دیگر جداسازى ژن‌هاى درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان است که پروژه‌هایى در این زمینه از جمله انتقال ژن‌هاى باکتریایى تولید PHA به ذرت انجام شده است. نکته‌اى که نباید از نظر دور داشت این است که به رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر، چه بسا قیمت واقعى آنها بسیار کمتر از پلاستیک‌هاى سنتى باشد، چرا که بهاى تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچگاه مورد محاسبه قرار نمى‌گیرد. در ادامه مبحث، تولید پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر PHA به طور اختصاصى مورد بررسى قرار مىگیرد. تقریباً تمام پلاستیک هاى معمول در بازار از محصولات پتروشیمى که غیرقابل برگشت به محیط هستند، به دست مى‌آیند. راه حل جایگزین براى این منظور، بهره‌بردارى از باکترى هاى خاکزى مانند
Ralstonia eutrophus است که تا ۸۰ درصد از توده زیستى خود قادر به انباشتن پلیمرهاى غیرسمى و تجزیه‌پذیر پلى‌هیدروکسى آلکانوات (PHA) هستند. PHAها عموماً از زیرواحد بتاهیدروکسى آلکانوات و به واسطه مسیرى ساده با سه آنزیم از استیل-
کوآنزیم A ساخته شده و معروف‌ترین آنها پلى‌هیدروکسى بوتیرات (PHB) است. در خلال دهه ۸۰ میلادى شرکت انگلیسى ICI فرآیند تخمیرى را طراحى و اجرا کرد که از آن طریق PHB و دیگر PHAها را با استفاده از کشت E.coli اصلاح ژنتیکى شده که ژن‌هاى تولید PHA را از باکترى‌هاى تولیدکننده این پلیمرها دریافت کرده بود، تولید مى‌کرد.متاسفانه هزینه تولید این پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر، تقریباً ۱۰ برابر هزینه تولید پلاستیک‌هاى معمولى بود. با وجود مزایاى بیشمار زیست محیطى این پلاستیک‌ها مثل تجزیه کامل آنها در خاک طى چند ماه، هزینه بالاى تولید آنها باعث اقتصادى نبودن تولید تجارتى در مقیاس صنعتى بود. گروه‌هاى دیگرى نیز براى تولید PHA در گیاهانى مثل نخل روغنى تلاش مى‌کنند. باید منتظر بود تا سرانجام شاهد تولید اقتصادى این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده‌اى نزدیک بود. پلاستیک هاى زیستى ارمغان بیوتکنولوژى براى محیط زیست
اطرافمان انباشته از پلاستیک شده است. هر کارى که انجام مى‌دهیم و هر محصولى را که مصرف مى‌کنیم، از غذایى که مى‌خوریم تا لوازم برقى به نحوى با پلاستیک سروکار داشته و حداقل در بسته‌بندى آن از این مواد استفاده شده است. بیشتر پلاستیک‌هاى معمول در بازار از فرآورده‌هاى نفتى و زغال‌سنگ تولید شده و غیرقابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه و برگشت آنها به محیط چند هزار سال طول مى‌کشد. به منظور رفع این مشکل، محققان علوم زیستى به دنبال تولید پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازواره‌ها و گیاهان هستند. واژه زیست تخریب‌پذیر یا Biodegradable به معنى موادى است که به سادگى توسط فعالیت موجودات زنده به زیرواحدهاى سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقى نمى‌مانند. استانداردهاى متعددى براى تعیین زیست تخریب‌پذیرى یک محصول وجود دارد که عمدتاً به تجزیه ۶۰ تا ۹۰ درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود مى‌شود. این استاندارد در کشورهاى مختلف متفاوت است اما دلیل اصلى زیست تخریب‌پذیر نبودن پلاستیک هاى معمولى، طویل بودن طول مولکول پلیمر و پیوند قوى بین مونومرهاى آن بوده که تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه‌کننده با مشکل مواجه مى‌کند. با این حال تولید پلاستیک‌ها با استفاده از منابع طبیعى مختلف، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیه کنندگان طبیعى مى‌شود. براى این منظور و با هدف داشتن صنعتى در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیست بوم‌هاى طبیعى، تولید نسل جدیدى از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیندهاى طبیعى در دستور کار بسیارى از کشورهاى پیشرفته قرار گرفته است. در این بین تولید پلیمرهاى زیستى جایگاه خاصى دارند. تولید اینگونه پلیمرها توسط طیف وسیعى از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باکترى‌ها صورت مىگیرد. چون این مواد اساس طبیعى دارند، بنابراین توسط دیگر موجودات نیز مورد مصرف قرار مى‌گیرند و تجزیه‌کنندگان از جمله مهم‌ترین این موجودات زنده در موضوع مورد بحث ما هستند. براى بهره‌بردارى از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد:
الف - دید محیط زیستى: این مواد باید سریعاً در محیط مورد تجزیه قرار گیرند، بافت خاک را برهم نزنند و براحتى با برنامه‌هاى مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج شوند.
ب - دید صنعتى: این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و کارآیى داشته باشند و از همه مهم‌تر، پس از برابرى یا بهبود کیفیت نسبت به مواد معمول، قیمت تمام شده مناسبى داشته باشند. در هر دو بخش، بویژه بخش دوم استفاده از مهندسى تولید مواد براى دستیابى به اهداف مورد انتظار ضرورى است. همانطور که بیان شد، تولید پلیمرهاى تجدیدشونده با بهره‌بردارى از کشاورزى یکى از روش‌هاى تولید صنعتى پایدار است. براى این منظور دو روش اصلى وجود دارد:
نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستى گیاه است. پلیمرهایى که از این روش تولید مى‌شوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئین‌ها، فیبرها و چربى‌هاى گیاهى هستند که به عنوان شالوده مواد پلیمرى و محصولات طبیعى کاربرد دارند. دسته دیگر موادى هستند که پس از انجام فرآیندهایى مانند تخمیر و هیدرولیز مى‌توانند به عنوان مونومر پلیمرهاى مورد نیاز صنعت استفاده شوند. مونومرهاى زیستى همچنین مى‌توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند که مثال بارز آن پلى‌هیدروکسى آلکانوات‌ها هستند.
باکترى‌ها از جمله موجوداتى هستند که این دسته از مواد را به صورت گرانول‌هایى در پیکره سلولى خود تولید مى‌کنند. این باکترى به سهولت در محیط کشت رشد داده شده و محصول آن برداشت مى‌شود.
رهیافت دیگر جداسازى ژن‌هاى درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان است که پروژه‌هایى در این زمینه از جمله انتقال ژن‌هاى باکتریایى تولید PHA به ذرت انجام شده است. نکته‌اى که نباید از نظر دور داشت این است که به رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر، چه بسا قیمت واقعى آنها بسیار کمتر از پلاستیک‌هاى سنتى باشد، چرا که بهاى تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچگاه مورد محاسبه قرار نمى‌گیرد. در ادامه مبحث، تولید پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر PHA به طور اختصاصى مورد بررسى قرار مىگیرد. تقریباً تمام پلاستیک هاى معمول در بازار از محصولات پتروشیمى که غیرقابل برگشت به محیط هستند، به دست مى‌آیند. راه حل جایگزین براى این منظور، بهره‌بردارى از باکترى هاى خاکزى مانند
Ralstonia eutrophus است که تا ۸۰ درصد از توده زیستى خود قادر به انباشتن پلیمرهاى غیرسمى و تجزیه‌پذیر پلى‌هیدروکسى آلکانوات (PHA) هستند. PHAها عموماً از زیرواحد بتاهیدروکسى آلکانوات و به واسطه مسیرى ساده با سه آنزیم از استیل-
کوآنزیم A ساخته شده و معروف‌ترین آنها پلى‌هیدروکسى بوتیرات (PHB) است. در خلال دهه ۸۰ میلادى شرکت انگلیسى ICI فرآیند تخمیرى را طراحى و اجرا کرد که از آن طریق PHB و دیگر PHAها را با استفاده از کشت E.coli اصلاح ژنتیکى شده که ژن‌هاى تولید PHA را از باکترى‌هاى تولیدکننده این پلیمرها دریافت کرده بود، تولید مى‌کرد.متاسفانه هزینه تولید این پلاستیک‌هاى زیست تخریب‌پذیر، تقریباً ۱۰ برابر هزینه تولید پلاستیک‌هاى معمولى بود. با وجود مزایاى بیشمار زیست محیطى این پلاستیک‌ها مثل تجزیه کامل آنها در خاک طى چند ماه، هزینه بالاى تولید آنها باعث اقتصادى نبودن تولید تجارتى در مقیاس صنعتى بود. گروه‌هاى دیگرى نیز براى تولید PHA در گیاهانى مثل نخل روغنى تلاش مى‌کنند. باید منتظر بود تا سرانجام شاهد تولید اقتصادى این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده‌اى نزدیک بود. ارسال نظر
پربیننده