پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر اقیانوسی نویدبخش هستند اما با موانعی روبرو هستند

آلودگی پلاستیکی در محیط‌های دریایی به یکی از فوری‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی جهانی تبدیل شده است. سالانه میلیون‌ها تن زباله پلاستیکی وارد اقیانوس‌ها می‌شود و اکوسیستم‌های دریایی را تهدید می‌کند و خطراتی را برای توسعه پایدار انسانی ایجاد می‌کند. با تشدید این بحران، پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر دریایی به عنوان یک راه‌حل بالقوه مورد توجه قرار گرفته‌اند. این مقاله به بررسی تعریف، خواص، توسعه فعلی، چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده این مواد نوآورانه می‌پردازد.

۱. تعریف و مکانیزم پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر دریایی

برخلاف پلاستیک‌های معمولی که قرن‌ها در محیط‌های دریایی باقی می‌مانند، پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر دریایی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از طریق فعالیت میکروبی به مواد بی‌ضرر مانند آب و دی‌اکسید کربن تجزیه شوند. تمایز مهمی بین "زیست‌تخریب‌پذیری" عمومی و "زیست‌تخریب‌پذیری دریایی" وجود دارد - بسیاری از پلاستیک‌های کمپوست‌پذیر در شرایط اقیانوسی به خوبی تجزیه نمی‌شوند و به طور بالقوه همچنان به آلودگی ریزپلاستیک کمک می‌کنند.

پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها (PHA)، به ویژه پلی (۳-هیدروکسی‌بوتیرات-کو-۳-هیدروکسی‌والرات) (PHBV)، نمونه‌های برجسته‌ای هستند. این بیوپلیمرهای میکروبی زیست‌سازگاری عالی از خود نشان می‌دهند و می‌توانند توسط میکروارگانیسم‌های دریایی متنوع تجزیه شوند. چنین موادی امکانات جدیدی را برای کاهش تجمع پلاستیک در اقیانوس و حفاظت از حیات دریایی فراهم می‌کنند.

۲. توسعه و کاربردهای فعلی

دولت‌ها و شرکت‌ها در سراسر جهان سرمایه‌گذاری در تحقیقات پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر دریایی را افزایش می‌دهند. ابتکارات سیاستی مانند استراتژی پلاستیک اتحادیه اروپا (با هدف بسته‌بندی کاملاً قابل بازیافت/قابل استفاده مجدد تا سال ۲۰۳۰) و "چشم‌انداز اقیانوس آبی اوزاکا" ژاپن (با هدف صفر زباله پلاستیکی دریایی جدید تا سال ۲۰۵۰) نوآوری را هدایت می‌کنند.

پیشرفت‌های فناوری شامل موارد زیر است:

• مهندسی ژنتیک برای افزایش تولید PHBV
• توسعه جایگزین‌های مبتنی بر جلبک و کیتین

کاربردهای عملی در حال ظهور در زمینه‌های زیر است:

• بسته‌بندی (کیسه‌های خرید، ظروف غذا)
• تجهیزات ماهیگیری (تورها، نخ‌ها)
• کشاورزی (فیلم‌های مالچ زیست‌تخریب‌پذیر)

با وجود پیشرفت‌ها، نفوذ بازار همچنان پایین است - طبق داده‌های NEDO، پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر ژاپن در سال ۲۰۲۳ تنها ۰.۰۲٪ از کل مصرف پلاستیک را به خود اختصاص داده‌اند.

۳. چالش‌های کلیدی برای پذیرش گسترده

چندین مانع مانع اجرای گسترده‌تر می‌شوند:

• هزینه: هزینه‌های تولید به دلیل عملیات در مقیاس کوچک و فناوری‌های نابالغ، از پلاستیک‌های معمولی بیشتر است.
• عملکرد: استحکام مکانیکی، مقاومت حرارتی و خواص مانع اغلب پایین‌تر از استانداردهای پلاستیک‌های سنتی است.
• تغییرپذیری تجزیه: نرخ تجزیه به طور قابل توجهی در محیط‌های مختلف دریایی، به ویژه در آب‌های عمیق سرد و کم میکروب، متفاوت است.
• زیرساخت بازیافت: بیشتر کشورها فاقد سیستم‌های جمع‌آوری اختصاصی هستند و خطر آلودگی جریان‌های بازیافت پلاستیک معمولی را دارند.

۴. سازگاری با سیستم‌های بازیافت موجود

چالش‌های ادغام نیازمند موارد زیر است:

• سیستم‌های برچسب‌گذاری استاندارد
• کمپین‌های آموزشی عمومی
• زیرساخت جمع‌آوری جداگانه
• فناوری‌های مرتب‌سازی پیشرفته

۵. ارزیابی تأثیرات زیست‌محیطی

ارزیابی‌های جامع باید موارد زیر را بررسی کنند:

• پایداری مواد اولیه
• انتشارات تولید
• سمیت محصولات جانبی تجزیه
• تأثیرات کامل چرخه عمر از طریق روش‌های LCA

۶. روندهای توسعه آینده

مسیرهای نوآوری شامل موارد زیر است:

• بهبود خواص مواد
• کاهش هزینه از طریق مقیاس
• کامپوزیت‌های چند منظوره
• تجزیه پاسخگو به محیط زیست
• استانداردسازی بین‌المللی

۷. پتانسیل رهبری ژاپن

ژاپن با قابلیت‌های تحقیقاتی پیشرفته می‌تواند:

• فناوری‌های پیشگامانه را ابداع کند
• استانداردهای جهانی را شکل دهد
• انتقال فناوری را تسهیل کند
• همکاری‌های بین‌المللی را تقویت کند

۸. نتیجه‌گیری

در حالی که پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر دریایی نوید قابل توجهی برای کاهش آلودگی اقیانوس‌ها نشان می‌دهند، غلبه بر محدودیت‌های فعلی نیازمند تلاش‌های هماهنگ در میان دولت‌ها، صنایع، محققان و مصرف‌کنندگان است. سرمایه‌گذاری‌های استراتژیک در فناوری، زیرساخت، آموزش و چارچوب‌های سیاستی می‌تواند پتانسیل کامل آنها را به عنوان بخشی از یک راه‌حل جامع برای بحران جهانی پلاستیک آزاد کند.