ما هو PLA؟
حمض البوليكتيك، المعروف أيضًا باسم PLA (حمض البوليكتيك)، هو عبارة عن مونومر بلاستيكي حراري مشتق من مصادر عضوية متجددة مثل نشا الذرة أو قصب السكر أو لب البنجر.
وعلى الرغم من أنها تشبه البلاستيك السابق، إلا أن خصائصها أصبحت موارد متجددة، مما يجعلها بديلاً أكثر طبيعية للوقود الأحفوري.
لا يزال PLA محايدًا للكربون، وصالحًا للأكل، وقابلًا للتحلل البيولوجي، مما يعني أنه يمكن أن يتحلل تمامًا في البيئات المناسبة بدلاً من التحول إلى مواد بلاستيكية دقيقة ضارة.
بسبب قدرتها على التحلل، يتم استخدامها عادة كمواد تغليف للأكياس البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي، والقش، والأكواب، والأطباق، وأدوات المائدة.
آلية تحلل PLA
يتعرض PLA للتحلل غير البيولوجي من خلال ثلاث آليات:
التحلل المائي: يتم تكسير المجموعات الإسترية في السلسلة الرئيسية، مما يؤدي إلى انخفاض الوزن الجزيئي.
التحلل الحراري: ظاهرة معقدة تؤدي إلى تكوين مركبات مختلفة، مثل الجزيئات الأخف وزناً، والأوليغومرات الخطية والحلقية ذات الأوزان الجزيئية المختلفة، واللاكتيد.
التحلل الضوئي: قد تُسبب الأشعة فوق البنفسجية تحللًا. وهذا هو العامل الرئيسي الذي يُعرِّض حمض البولي لاكتيك لأشعة الشمس في البلاستيك، وعبوات التغليف، وتطبيقات الأفلام.
تفاعل التحلل المائي هو:
-COO- + H 2 O → -COOH + -OH
معدل التحلل بطيء جدًا في درجة الحرارة المحيطة. وجدت دراسة أجريت عام ٢٠١٧ أن حمض البولي لاكتيك (PLA) لم يتعرض لأي فقدان في الجودة خلال عام في مياه البحر عند درجة حرارة ٢٥ درجة مئوية (٧٧ درجة فهرنهايت)، لكن الدراسة لم تقس تحلل سلاسل البوليمر أو امتصاصها للماء.
ما هي مجالات تطبيق PLA؟
1. السلع الاستهلاكية
يتم استخدام PLA في العديد من السلع الاستهلاكية، مثل أدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة، وأكياس التسوق في السوبر ماركت، وأغطية الأجهزة المطبخية، بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة باليد.
2. الزراعة
يُستخدم حمض البولي لاكتيك (PLA) على شكل ألياف في صناعة خيوط الصيد أحادية الألياف، وفي شبكات مكافحة النباتات والأعشاب الضارة. كما يُستخدم في أكياس الرمل، وأصص الزهور، وأشرطة الربط، والحبال.
3. العلاج الطبي
يمكن تحلل PLA إلى حمض اللاكتيك غير الضار، مما يجعله مناسبًا للاستخدام كمعدات طبية في شكل مسامير، ومسامير، وألواح، ودبابيس، وقضبان، وشبكات.
الحالات الأربع الأكثر شيوعًا المحتملة للتخريد
1. إعادة التدوير:
يمكن أن يكون إعادة التدوير كيميائيًا أو ميكانيكيًا. في بلجيكا، أطلقت شركة جالاكسي أول مصنع تجريبي لإعادة التدوير الكيميائي لـ PLA (Loopla). بخلاف إعادة التدوير الميكانيكي، قد تحتوي النفايات على ملوثات متنوعة. يمكن استعادة حمض البولي لاكتيك كيميائيًا على شكل مونومرات من خلال البلمرة الحرارية أو التحلل المائي. بعد التنقية، يمكن استخدام المونومرات لتصنيع PLA الخام دون فقدان خصائصه الأصلية.
2. التسميد:
يمكن أن يتحلل PLA بيولوجيًا في ظل ظروف التسميد الصناعي، أولًا عن طريق التحلل المائي الكيميائي، ثم عن طريق الهضم الميكروبي، وصولًا إلى التحلل النهائي. في ظل ظروف التسميد الصناعي (58 درجة مئوية (136 درجة فهرنهايت))، يتحلل PLA جزئيًا (حوالي نصفه) إلى ماء وثاني أكسيد الكربون في غضون 60 يومًا، بينما يتحلل الجزء المتبقي بشكل أبطأ بكثير بعد ذلك، حسب تبلور المادة. في بيئة تفتقر إلى الظروف اللازمة، يكون التحلل بطيئًا جدًا، على غرار البلاستيك غير البيولوجي، الذي لا يتحلل تمامًا إلا بعد مئات أو آلاف السنين.
3. الحرق:
يمكن حرق حمض البولي لاكتيك (PLA) دون إنتاج مواد كيميائية تحتوي على الكلور أو معادن ثقيلة، إذ يحتوي فقط على ذرات الكربون والأكسجين والهيدروجين. يُولّد حرق حمض البولي لاكتيك المُستخرَج 19.5 ميجا جول/كجم (8368 وحدة حرارية بريطانية/رطل) من الطاقة دون ترك أي رواسب. تشير هذه النتيجة، إلى جانب نتائج أخرى، إلى أن الحرق طريقة صديقة للبيئة لمعالجة نفايات حمض البولي لاكتيك.
4. مكب النفايات:
على الرغم من أن مادة PLA يمكن أن تدخل مكبات النفايات، إلا أنها الخيار الأقل ملاءمة للبيئة لأن المادة تتحلل ببطء في درجات الحرارة المحيطة، وعادة ما تتحلل ببطء مثل المواد البلاستيكية غير القابلة للتحلل الأخرى.
وقت النشر: ٢٠ نوفمبر ٢٠٢٤