البلاستيك القابل للتحلل البيولوجي وفرصته للتسويق

من المعروف أن كل أنزاع البلاستيك شائعة الاستخدام غير قابلة للتحلل البيولوجي .ويستتبع ذلك أن يظل استخدام " البولي ايثيلين" _ مثلا _ في الزراعة المحمية ( الصوب الزراعية والأنفاق المنخفضة ومواسير وغيرها )في الأرض لسنوات طويلة قد تصل الى خمسة عشر عاما دون أن تتحلل بيولوجيا . أي إن الكائنات الدقيقة الموجودة بالتربة لاتستطيع التهام هذا البلاستيك او التغذي عليه وتحويله الى مركبات أخرى كما في حالة الألياف السيلوزية مثلا.

وقد يلتهم أحد الحيوانات قطعة من " البولي ايثيلين" فتؤدي الى تفوقه ، علاوة على ذلك فان استخدام البلاستيك الشائع في عمليات التعبئة والتغليف يجعل كم النفايات هائلا، فإذا ما ألقي به في المقالب المخصصة لذلك ظل على حالته لعدة سنوات .مما يشكل عبئاً كبيراً على البيئة.

لهذا فان أنظار العالم تتجه إلى تحضير أنواع من البلاستيك قابلة للتحلل البيولوجي ،وهم يواصلون العمل بجد واهتمام سواء من ناحية تطوير الأنواع أو عمليات التحضير للتوصل الى أنواع من ذلك البلاستيك ، وهم في الوقت نفسه يتحسسون السوق وحاجة المستهلك وحاجة المستهلك الى ذلك سواء من الناحية الاقتصادية او البيئية .كما يبحثون دائما عن التطبيقات الجديدة لهذا النوع من البلاستيك.وفي هذا المقال نستعرض المجالات التي يمكن استخدامه فيها.

الخيوط الجراحية ومسامير الجراحة والأسنان:

يفضل الجرّاحون دائما القيام بالعملية الجراحية مرة واحدة، ولا يسعدهم إجراء العملية واستخدام خيوط الجراحة التقليدية ثم إجراء جراحة أخرى لاستئصال هذه الخيوط بعد التئام الجروح،لما في ذلك من خطورة على المريض،لهذا تتوافر بالأسواق الآن كميات كبيرة من خيوط الجراحة غير السامة والقابلة للتحلل البيولوجي من البوليمرات. ويستخدم سنوياً أكثر من 125 مليون ياردة منها في عمليات القلب المفتوح الجراحية والعمليات الاخرى .وهذه الخيوط سهلة التعقيم وخواصها الميكانيكية جيدة وتظل محتفظة بهذه

الخواص القوية حتى يتم التئام الجروح والشفاء .وعندما تنتهي مهمتها تذوب تلقائيا ويقوم الجسم بتحليلها تماما دون ترك أي بقايا . ويوجد منها ماهو منسوج على شكل صغير أو ألياف دقيقة جداً وتتميز _كما سبقت الإشارة_ بالخواص الميكانيكية الجيدة وعدم إحداث أي تلوث بالجسم .

كما تستخدم هذه الخيوط في خياطة الجروح.وقد جربت هذه الأنواع ابتداءً من الستينات في الولايات المتحدة الأمريكية في الأسواق الطبية إذ بلغت قيمتها 300 مليون دولار في الوقت الحالي.

وتعتمد هذه الخيوط على مادة حمض اللاكتك (بولي حمض لاكتك) وكذلك حمض البولي جليكول ،كما تستخدم هذه المواد في صناعة مسمار الجراحة ومجال الأسنان.مثلا توضع على هيئة مسامير للامساك بالعظام التي تعرضت للكسر حتى تلتئم ،وخاصة في عظام الركبة والمفاصل واليدين . فإذا كانت عظام المريض هشة

بطبيعتها فان المسامير المعدنية التي كانت _ولا تزال_ تستخدم في بعض الأحيان تتسبب في كسر العظام مرة أخرى عند نزعها بعد تمام الالتئام.أما في حالة البلاستيك فإنها _أي المسامير _ تمتص بواسطة الجسم تاركة وراءها عظاما ملتحمة وسليمة قادرة على القيام بوظائفها من جديد.

بالإضافة الى ذلك فان أطباء جراحة الأسنان يلجأون إلى زرع أسنان من هذا النوع من البوليمر مصنوع على شكل مسامي ليملأ الثقب الذي خلفته السن بعد خلعها لمنع نزيف الدم بدلا من استخدام قطع القطن .وعند التئام موضع الخلع يقوم الجسم بامتصاص هذا البوليمر.

وينشر الباحثون المئات من أبحاثهم المتصلة في هذا المجال كلَ عام.ومن الموضوعات التي تشد انتباههم أيضا استخدام البوليمرات للإفراز البطيء للمواد الدوائية داخل الجسم ،بمعنى أن المضادات الحيوية التي يتعاطاها المريض كل 6 ساعات _مثلا_ تقوم بإفراز المضاد الحيوي داخل الدم وترفع تركيزه حيث يبدأ في الانخفاض بمرور الوقت ليعود الى الارتفاع مرة ثانية عند تعاطي الجرعة التالية .أما إذا وضع داخل البوليمر فانه يفرز بمعدل ثابت ودائم في الدم بحيث يظل مستواه ثابتا ولا يحتاج الى تعاطيه كل فترة وينطبق ذلك على أقراص منع الحمل.وينطبق على مشابك ربط الأوعية الدموية وغيرها.

اختفاء حقائب الغسيل بالمستشفيات :

لايقتصر استخدام البلاستيك القابل للتحلل البيولوجي على غرف الجراحة بالمستشفيات وجراحة الأسنان فقط وإنما يمتد الى الأدوات التي يستخدمها المرضى،مثل ملاءات الأسرة والمناشف المبللة ،التي يلزم تغييرها من حين لآخر . ويشكل ذلك عبئاً كبيراً على الممرضات والعاملات بالمستشفى.لهذا تتجه النية الى استخدام البلاستيك بدلا من الأقمشة في صناعة هذه الأدوات .وعلاوة على خفة وزنها بالنسبة للأقمشة إذ يسهل جمعها وحملها الى أماكن الغسيل حيث تعبأ وفي اكياس او حقائب ثم توضع بالغسالات ليذيبها الماء الساخن تماماً،وإذا ما تبقى منها شيء عالق بالماء فان عملية تنقية الماء كفيلة بالإجهاز عليه وتحليله.

وتوجد هذه الحقائب الشفافة في أحجام مختلفة وألوان متنوعة كما توجد أنواع من هذه الملاءات والمناشف وحقائب الغسيل تسمح بدفنها مباشرة حتى تتحلل بالتربة، حتى الخيوط التي تستخدم في حياكة هذه الحقائب هي أيضاً قابلة للتحلل البيولوجي ولا تسمح هذه الحقائب بمحتوياتها بنفاذ البكتريا والفيروسات لذلك فهي تحمي العاملين بالمستشفيات من العدوى ،كما أنها تقاوم المذيبات و الغازات أيضا.ولا يحتاج العاملون في أماكن الغسيل الى لمس هذه الأشياء او التعامل معها حتى تنتهي عملية الغسيل والتجفيف تماما.

المنسوجات:

تصنع الأقمشة المنسوجة وغير المنسوجة من البوليمرات القابلة للتحلل البيولوجي للاستخدام في عديد من المؤسسات الصناعية والرياضية وغيرها .وهي سهلة التصنيع وتقاوم التأثير الضار للأشعة فوق البنفسجية وهي مرنة تتحمل الاستخدام الشاق وتقاوم التوسخ وتكوين البقع والتغير في اللون مع الوقت.

وقد استخدمها المصنعون في صناعة أدوات الكسح والأقمشة الأرضية للتحكم في عمليات البخر وكذلك في صناعة المرشحات.

وتعد البوليمرات القابلة للتحلل البيولوجي معبراً بين الألياف والمنسوجات الطبيعية مثل الصوف والقطن وبين الأقمشة الصناعية ،مثل البولي استر و النايلون،وتستخدم في صناعة الملابس الخفيفة ابتداء من الملابس البسيطة "الكاجوال" الى الملابس المصممة على احدث الموديلات ذات المظهر الراقي .ويمكن صنع توليفة من خيوط هذه البوليمرات والصوف أو الحرير أو القطن أو الألياف الاخرى للحصول على منسوجات لها ملمس الحرير الرخو تقاوم الكرمشة وقادرة على امتصاص العرق مما يجعلها ملائمة لجميع أنواع الرياضة ،كما إن عملية تنظيفها تتميز بالسهولة حيث تتخلص من ماء الغسيل دون عناء.

المنتجات الصناعية:

تعد المنتجات الصحية من أهم استخدامات وتطبيقات البوليمرات القابلة للتحلل البيولوجي ،فهي تستخدم في صناعة المناشف والفوط الصحية التي تستخدم مرة واحدة،وكذلك تلك المستخدمة في وقف نزيف الدم .وبالرغم من التحذيرات بعدم التخلص من تلك المخلفات في دورات المياه إلا أن تلك المصنوعة من البلاستيك القابل للتحلل البيولوجي لا تشكل أي خطر في هذا الصدد ،فهي تتحلل تماما مع مياه الصرف.

المنتجات الزراعية:

من الأسواق المهمة في تطبيقات البوليمرات القابلة للتحلل البيولوجي السوق الزراعية ،إذ يمكن استخدام هذه البوليمرات في صناعة (فلم الملش)في تغطية البذور .وفيلم الملش هو ذلك الغشاء الرقيق من البلاستيك الأسود الذي تفرش به منطقة الزراعة حيث توجد به ثقوب لوضع البذرة .ويعمل هذا الغشاء على حجب أشعة الشمس والهواء عن التربة فيما عدا مكان البذرة حيث تقتل جميع الحشائش الضارة علاوة على المحافظة على رطوبة التربة ومنع التبخر مع رفع حرارتها .فإذا كان الغشاء من النوع القابل للتحلل البيولوجي فانه يتحلل في التربة أما إذا كان من النوع العادي الذي لا تؤثر فيه بكتريا التربة فانه يلزم رفعه من سطح التربة بعد جني المحصول ،وهذا بالطبع يتطلب عمالة كبيرة .أما تغطية البذور فتهدف الى تدفئة البذرة حتى تصل الى مرحلة النمو بسرعة . وما دام هذا الغطاء قابلا للتحلل البيولوجي فانه سيتحلل ولا يعترض نمو البذرة.

هذه الطرق تعمل على زيادة المحصول وتحسين جودة المنتج الزراعي علاوة على مد فترة إمكانية زراعة المحاصيل في الفصل المخصص لها أي مد فترة الدورة الزراعية.كما يمكن تحميل البلاستيك بعض المواد الغذاء اللازمة للنبات ،فاستخدام هذا النوع من البوليمرات يحسن من جودة المحصول ويبكر في النمو ويساعد البيئة حيث لا تتراكم كميات البلاستيك المستخدمة بشكل يؤثر على البيئة .كما يمكن تعبئة المواد الكيميائية والمخصبات في عبوات من هذا النوع من البلاستيك حفاظا على البيئة .كما يمكن تعبئة المواد الكيميائية والمخصبات في عبوات من هذا النوع من البلاستيك حفاظا على البيئة:

وأيضا لان استخدام الشكائر العادية يجعلها تظل ملوثة بالكيماويات التي كانت تحتوي عليها ،ومن ثم فان اعادة تدويرها تتطلب غسل هذه الشكائر غسلا جيدا ثم تجفيفها ثم اعادة تدويرها علاوة على أن عملية التخلص من مياه الغسيل المحملة بهذه الكيماويات تحتوي بداخلها على مركبات النتروجين والفوسفور ويلزم تنقيتها من هذه الكيماويات قبل دخولها مواسير الصرف.كما يمكن استخدام هذا النوع من البلاستيك في اكياس زرع الشتلات ،حيث يمكن زرعها مباشرة دون اللجوء الى نزع الكيس.

عبوات الأسمدة:

حاول العديد من الشركات تطوير صناعة عبوات من البلاستيك القابل للتحلل البيولوجي لاستخدامها في برنامج تحويل المخلفات العضوية الى أسمدة عضوية ،وبالتالي فان هذه الشكائر أو العبوات تتحول بدورها الى مايتفق مع المواصفات القياسية ; لان نتاج تحلل هذه الشكائر هي الماء وثاني أوكسيد الكربون .ومواد عضوية مفيدة مثل الدُبَّل وكميات غير محسوسة من المواد غير العضوية كما إن تحويل المخلفات العضوية من المواد الغذائية يصبح مأمون الجانب عند استخدام عبوات من البلاستيك القابل للتحلل البيولوجي .
ويحاول العاملون في المطاعم ،ضمن برنامج خدمة البيئة والمجتمع تحويل نفايات وبقايا الأطعمة الى سماد عضوي ،إلا ان هذا ليس بالأمر السهل فقد يتواجد مع هذه المواد العضوية من الأطعمة أكواب من البلاستيك أو صواني وأدوات المائدة البلاستيكية والمناديل .فان المشكلة تصبح سهلة الحل .فكما سبقت الإشارة تتحلل هذه المواد الى ماء وغاز ثاني أوكسيد الكربون بشكل أساسي
وفي عام 1967 قدمت شركة"ماكدونالد" سكاكين مصنوعة من البلاستيك في مطاعمها باستراليا ،من النوع القابل للتحلل البيولوجي وتحويله الى سماد عضوي ،وتقدم الآن في كل من ألمانيا والسويد وأمريكا لاستخدامها في المدارس والمؤسسات والكافيتريات التي تقدم الوجبة السريعة.

تنشيط حركة السوق:

يتوقع الخبراء ان يتزايد حجم الطلب على البلاستيك القابل للتحلل البيولوجي بنسبة 30% كل عام في العشر سنوات القادمة .وحاليا تبلغ نسبته في الأسواق بين(10-20%) من منتجات البلاستيك ،ومع ذلك توجد بعض العوائق الاقتصادية والفنية والتجارية في طريق هذا البلاستيك ،والتي يجب التغلب عليها حتى يطمئن المنتج الى تحقيق هذه التوقعات وهي الزيادة السنوية بنسبة 30%.
وسعر البلاستيك القابل للتحلل البيولوجي مرتبطة بقصة الدجاجة أولا أم البيضة أولا .فسعر البلاستيك من هذا النوع يتراوح بين ثلاثة أضعاف وثمانية أضعاف سعر البلاستيك العادي ، وطبيعي أن يتوقع انخفاض سعره في حالة زيادة الطلب عليه وزيادة إنتاجه . لكن المشكلة تكمن في القدرة على توفير كم كبير ومستمر من هذا النوع من البلاستيك بالسوق العالمية.
إن العديد من البوليمرات القابلة للتحلل البيولوجي لا تزال في مرحلة التطوير،حتى الشركات التي كان لها دور الريادة في هذا النوع من التجارة او الاستثمار لاتستطيع ان تنتج أكثر من مائتي طن كل عام.إلا ان التطوير في هذه العملية سيدفع بالضرورة الى زيادة الإنتاج وبالتالي خفض السعر.
ولاشك ان الاهتمام العالمي بمشكلات البيئة سيعطي لهذا الموضوع أهمية كبرى.ويعتمد العديد من أنواع البلاستيك القابلة للتحلل البيولوجي على مخلفات او منتجات زراعية مثل فول الصويا و الأرز والسكر.وتتطلع بعض شركات المواد الغذائية الى استخدام نواتجها الثانوية او مخلفات الأغذية مثل قشور البطاطا وقشور الأرز.في صناعة البلاستيك .لهذا تعمل بعض الحكومات على تشجيع هذه الصناعة ودعمها سواء بشكل مباشر او غير مباشر ،مثلا تعمل بعض الدول الأوربية على خفض نسبة الضرائب على الشركات العاملة في هذا المجال ،وبالذات انتاج العبوات الغذائية التي تمثل عبئاً كبيراً على البيئة. كما تقوم بعض الدول الأوربية الاخرى برصد مبالغ لعمليات البحث والتطوير في هذا الاتجاه وخاصة عندما يتعلق ذلك باستخدام النفايات الزراعية.ولن يكون السعر هو العامل الرئيسي والوحيد الذي يحدد نمو هذه السوق ; لان الحاجة الملحة الى هذا اللجوء إليه والى تطويره تعود بفوائد كثيرة.

التطورات الحديثة:

لا يتسع هذا المقال لاستعراض كل أنواع البلاستيك القابلة للتحلل البيولوجي سواء المتوافرة في الأسواق او التي تحت التطوير .لكننا سنتناول مثالين فقط:
قامت أربع شركات بالولايات المتحدة الأمريكية بتوقيع عقود قيمتها سبعة ملايين دولار مع شركة "كاربو كيمكال"وهي شركة كيميائية متخصصة لتصنيع مصادر كيميائية من محاصيل المزارع بسعر اقتصادي اقل من السعر المطلوب للتصنيع من المواد البترولية .
ويهدف المشروع الى استحداث أنواع جديدة من البكتريا او الكائنات الدقيقة قادرة على تحويل الذرة الى مواد وسيطة لانتاج البوليمرات والألياف ومواد الطلاء والأحبار والإضافات الغذائية وواقي السيارات .وتبلغ حاجة السوق المحلية لمثل هذه المواد نحو1.3 مليون دولار سنويا.
ومن المتوقع زيادة عدد العاملين في هذه الشركات زيادة ملحوظة في العشر سنوات القادمة حتى يمكنها تغطية السوق العالمية .وسيمتد التطوير الى استخدام المخلفات العضوية مثل مخلفات صناعة السكر ليحل محل الذرة.
كما استخدمت شركة "مينابولكس"براءة اختراع صادرة عن معهد"ماسوشيتسMITللتقنية"بأمريكا لاستخدام علم الهندسة الوراثية في انتاج إنزيمات لتصنيع "بولي هيدروكس بيوترات"وهو أشهر أنواع البلاستيك القابلة للتحلل البيولوجي .
ومن أشهر الشركات الاخرى التي تعمل في هذا المجال شركة"بيوتك" وشركة"BASF" وشركة "بايرBAYER" بألمانيا وشركة "نوفا صونت" بايطاليا .
ان فبول السوق العالمية لهذا النوع من البلاستيك في زيادة مستمرة ويعتمد على عوامل متعددة يدخل ضمنها سعر المنتج وقانونية استخدامه وخاصة ذلك النوع القابل للذوبان في الماء والتوصل الى بلاستك يتحلل بيولوجياً تحللاً تاما وتطوير منظومة جمع المخلفات وتحويلها الى بلاستك قابل للتحلل البيولوجي.