حمض البوليلاكتيك (PLA): بديل صديق للبيئة للمواد البلاستيكية

ما هو جيش التحرير الشعبى الصينى؟

حمض البوليلاكتيك، المعروف أيضًا باسم PLA (حمض البوليلاكتيك)، هو مونومر لدن بالحرارة مشتق من مصادر عضوية متجددة مثل نشا الذرة أو قصب السكر أو لب البنجر.

وعلى الرغم من أنه يشبه المواد البلاستيكية السابقة، إلا أن خصائصه أصبحت موارد متجددة، مما يجعله بديلاً أكثر طبيعية للوقود الأحفوري.

لا يزال PLA محايدًا للكربون، وصالحًا للأكل، وقابلاً للتحلل البيولوجي، مما يعني أنه يمكن أن يتحلل تمامًا في البيئات المناسبة بدلاً من التحول إلى جزيئات بلاستيكية ضارة.

ونظرًا لقدرته على التحلل، فإنه يُستخدم بشكل شائع كمواد تعبئة للأكياس البلاستيكية القابلة للتحلل، والقش، والأكواب، والأطباق، وأدوات المائدة.

آلية تدهور جيش التحرير الشعبى الصينى

يخضع PLA لتدهور غير بيولوجي من خلال ثلاث آليات:

التحلل المائي: يتم تكسير مجموعات الإستر في السلسلة الرئيسية، مما يؤدي إلى انخفاض الوزن الجزيئي.

التحلل الحراري: ظاهرة معقدة تؤدي إلى تكوين مركبات مختلفة، مثل الجزيئات الأخف، والأوليجومرات الخطية والحلقية ذات الأوزان الجزيئية المختلفة، واللاكتيد.

التحلل الضوئي: يمكن أن تسبب الأشعة فوق البنفسجية التحلل. وهذا هو العامل الرئيسي الذي يعرض حمض البولي لاكتيك لأشعة الشمس في البلاستيك وحاويات التغليف وتطبيقات الأفلام.

رد فعل التحلل المائي هو:

-COO- + H 2 O → -COOH + -OH

معدل التحلل بطيء جدًا في درجة الحرارة المحيطة. وجدت دراسة أجريت عام 2017 أن PLA لم يتعرض لأي فقدان للجودة خلال عام في مياه البحر عند درجة حرارة 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)، لكن الدراسة لم تقيس تحلل سلاسل البوليمر أو امتصاص الماء لها.

ما هي مجالات تطبيق PLA؟

1. السلع الاستهلاكية
يُستخدم PLA في العديد من السلع الاستهلاكية، مثل أدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة، وأكياس التسوق في السوبر ماركت، وأغلفة أجهزة المطبخ، بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة.

2. الزراعة
يستخدم PLA في شكل ألياف لخطوط وشبكات الصيد ذات الألياف المفردة للنباتات ومكافحة الأعشاب الضارة. تستخدم لأكياس الرمل وأواني الزهور وأشرطة الربط والحبال.

3. العلاج الطبي
يمكن أن يتحلل PLA إلى حمض اللاكتيك غير الضار، مما يجعله مناسبًا للاستخدام كمعدات طبية في شكل مراسي، ومسامير، وألواح، ودبابيس، وقضبان، وشبكات.

حالات التخريد الأربعة الأكثر شيوعًا

1. إعادة التدوير:
يمكن أن يكون إعادة التدوير الكيميائي أو إعادة التدوير الميكانيكي. وفي بلجيكا، أطلقت شركة Galaxy أول مصنع تجريبي لإعادة التدوير الكيميائي لـ PLA (Loopla). على عكس إعادة التدوير الميكانيكية، قد تحتوي النفايات على ملوثات مختلفة. يمكن استخلاص حمض البوليلاكتيك كيميائياً على شكل مونومرات من خلال البلمرة الحرارية أو التحلل المائي. بعد التنقية، يمكن استخدام المونومرات لتصنيع PLA الخام دون أن تفقد خصائصها الأصلية.

2. التسميد:
يمكن أن يتحلل PLA بيولوجيًا في ظل ظروف التسميد الصناعي، أولاً من خلال التحلل الكيميائي الكيميائي، ثم من خلال الهضم الميكروبي، وأخيرًا يتحلل. في ظل ظروف التسميد الصناعي (58 درجة مئوية (136 درجة فهرنهايت))، يمكن أن يتحلل PLA جزئيًا (حوالي النصف) إلى ماء وثاني أكسيد الكربون خلال 60 يومًا، مع تحلل الجزء المتبقي بشكل أبطأ بكثير بعد ذلك، اعتمادًا على تبلور المادة. في بيئة لا تتوفر فيها الشروط اللازمة، سيكون التحلل بطيئًا جدًا، على غرار البلاستيك غير البيولوجي، الذي لن يتحلل تمامًا لمئات أو آلاف السنين.

3. الحرق:
يمكن حرق PLA دون إنتاج الكلور المحتوي على مواد كيميائية أو معادن ثقيلة، لأنه يحتوي فقط على ذرات الكربون والأكسجين والهيدروجين. سيؤدي حرق PLA الخردة إلى توليد 19.5 ميجا جول/كجم (8368 وحدة حرارية بريطانية/رطل) من الطاقة دون ترك أي بقايا. تشير هذه النتيجة، إلى جانب نتائج أخرى، إلى أن الحرق هو وسيلة صديقة للبيئة لمعالجة نفايات حمض البوليلاكتيك.

4. مكب النفايات:
على الرغم من أن مادة PLA يمكن أن تدخل مدافن النفايات، إلا أنها الخيار الأقل صداقة للبيئة لأن المادة تتحلل ببطء في درجات الحرارة المحيطة، وعادة ما تكون بطيئة مثل المواد البلاستيكية الأخرى غير القابلة للتحلل.