هل يمكن للبلاستيك القابل للتحلل الحيوي المصنوع من مواد طبيعية مثل الطحالب أن يحل محل البوليمرات الأحفورية؟ هناك عدد من المصممين الذين يقومون بالفعل بتجربة البلاستيك الحيوي. تتكون هذه من نشا الذرة أو قشور السلطعون وبالتالي تصبح بلاستيكًا حيويًا. في هذا المنشور ، قمنا بتجميع بعض مشاريع التصميم الملهمة في هذا الصدد ، حيث يقوم المصممون بإنشاء أعمالهم باستخدام البلاستيك الحيوي. يشير مصطلح “البلاستيك الحيوي” إلى البلاستيك الذي يعتمد كليًا أو جزئيًا على الكتلة الحيوية العضوية وليس على البترول. عندما يصنع الناس مواد بلاستيكية حيوية ، فإن معظمها قابل للتحلل البيولوجي ، وهو من الناحية النظرية أحد أكبر مزاياها. ومع ذلك ، من السهل الخلط بين بعض المصطلحات الشائعة. في حين أن هذه تبدو متشابهة ، فإن التعريف الحيوي فيما يتعلق بالبلاستيك الحيوي غير قابل للتبديل.
لأي التطبيقات يمكن إنتاج البلاستيك الحيوي؟?
هل تعلم أن البلاستيك الحيوي موجود منذ 100 عام على الأقل؟ تم استخدام زيت الذرة وزيت فول الصويا في صناعة قطع غيار السيارات لبعض موديلات فورد. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام البلاستيك الحيوي في مجموعة متنوعة من المنتجات الاستهلاكية مثل حاويات الطعام وأكياس البقالة والأواني القابلة للتحلل البيولوجي وتغليف المواد الغذائية. تسمى هذه المواد البلاستيكية السلعية ويمكن استخدامها أيضًا في التطبيقات التقنية مثل العلب الكهربائية والإلكترونية. باختصار ، وجدت المواد البلاستيكية الحيوية طريقها إلى كل صناعة تقريبًا: السيارات ، والإلكترونيات ، وتغليف الأطعمة والمشروبات ، والزراعة ، والمنسوجات ، والرعاية الصحية ، إلخ..
إنتاج البلاستيك الحيوي – المزايا
بشكل عام ، تتمثل أكبر فوائد صناعة البلاستيك الحيوي المزدهرة في انخفاض متطلبات الطاقة والنظام البيئي الأقل تلوثًا. تتم معالجة مشكلة فائض مدافن النفايات وجزر القمامة العائمة نظريًا من خلال زيادة استخدام البلاستيك الحيوي. ومع ذلك ، لا تتحلل جميع أنواع البلاستيك الحيوي في فترة زمنية معقولة. من الواقعي تمامًا أن تظل بعض المواد البلاستيكية الحيوية سليمة لعقود ، خاصة إذا لم يتم التخلص منها بشكل صحيح.
عيب
قد يكون من الصعب جدًا على المستهلكين التمييز بين البلاستيك الحيوي القابل للتحلل أو السماد ، والبلاستيك التقليدي الذي يمكنهم استخدامه والقابل لإعادة التدوير. لهذا السبب ، لا يتم التخلص من العديد من المواد البلاستيكية الحيوية بشكل صحيح. لا تمتلك بعض المجتمعات حتى القدرة على فرز البلاستيك الحيوي أو تسميده أو إعادة تدويره.
لهذا السبب ، ينتهي كل شيء في مكب النفايات على أي حال. على سبيل المثال ، يشبه كوب حمض polylactic (بلاستيك PLA) البوليمر التقليدي. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو هذا أيضًا وكأنه مستهلك يرميها في سلة المهملات بدلاً من سمادها.
صنع البوليمرات الحيوية بطباعة ثلاثية الأبعاد
يحاول المصممان الهولنديان Erik Klarenbeek و Maartje Dros إنشاء شبكة من طابعات البوليمر الحيوي ثلاثية الأبعاد تسمى “3D Bakery. هذا يعني أنه يمكن للناس صنع وطباعة منتجاتهم الصديقة للبيئة مثل البلاستيك الحيوي. أقاموا منشآتهم الخاصة في Atelier Luma في Arles لإثبات هذا المفهوم.
يُطلق عليه اسم “AlgaeLab” ، وهو يوفر إمكانية زراعة الطحالب وحصادها وتجفيفها بحيث يمكن استخدام نشاها كمواد خام للبلاستيك الحيوي. قاموا أيضًا بإنشاء إعلانات في مواقع مختلفة ، مثل متحف Boijmans Van Beuningen في روتردام ، بالإضافة إلى كائنات ثلاثية الأبعاد مطبوعة مع الطحالب.
يعتقد المصممون أن مشروعهم يوفر حلاً للاستهلاك الهائل للوقود الأحفوري غير المتجدد الذي يطلق ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي عندما يتحول إلى مواد مثل البلاستيك. يعزو العلماء ارتفاع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى ظاهرة الاحتباس الحراري. كنوع نباتي ، تمتص الطحالب ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي ، والتي تستخدمها لتوليد الطاقة. لذلك ، يدعو المخططون إلى نمو الطحالب ، التي تُستخدم كمواد إنتاج لتقليل مستويات ثاني أكسيد الكربون العالمية ومنع تغير المناخ.
التعبئة والتغليف والفخار المصنوع من الطحالب
طورت شركة Austeja Platukyte مادة قابلة للتحلل الحيوي مصنوعة من الطحالب والتي يمكن أن تحل محل العبوات البلاستيكية التقليدية القائمة على البترول. قدمت الخريجة مشروع “That It” في عرض تخرجها في أكاديمية فيلنيوس للفنون. يتكون من مكونين فقط: أجار مصنوع من الطحالب وكربونات الكالسيوم المقواة بعوامل الاستحلاب (الشمع).
أثبت المصمم أن المادة خفيفة الوزن والمقاومة للماء تتحلل إذا تركتها في الأرض وراقبتها بانتظام. لقد صممت مجموعة من العبوات التي يمكن أن تحل محل الأشكال غير القابلة للتحلل. المادة قوية بما يكفي لحماية المنتجات ، لكنها لا تزال خفيفة ومقاومة للماء. بعد استخدامه ، يمكن تحويله إلى سماد أو استخدامه كسماد للحفاظ على رطوبة التربة.
يمكن أيضًا التخلص من العبوة لأنها تتدهور بشكل طبيعي ، مما يؤدي إلى تكوين طبقات جديدة من الطباشير. لإثبات قابلية المواد للتحلل البيولوجي ، قام المصمم بدفن العبوة في بداية العام وراقب تحللها التدريجي بانتظام.
صنع الأثاث باستخدام البلاستيك الحيوي
يتكون نسيج مجموعة أثاث “Sea Me” من Nienke Hoogvliet من خيوط الطحالب. تحتوي المادة على خصائص مماثلة للفسكوز ، ولكنها تحتوي على اللب المستخرج من الأعشاب البحرية. ثم يستخدم المصممون بقايا الطحالب من عملية الإنتاج حتى يتمكنوا أيضًا من صنع مواد بلاستيكية حيوية أخرى. هذه هي الطريقة التي تم بها صنع الأوعية الصغيرة من هذا النوع. الفريق مقتنع بأنه في المستقبل يمكننا جميعًا العيش في منازل مبنية بالكامل ومفروشة بالطحالب.
تتضمن مجموعة “Sea Me” مقعدًا مصنوعًا من القماش المنسوج يدويًا بالطحالب والمصبوغ أو المنقى. استخدم Hoogvliet أيضًا الأعشاب البحرية لصبغ القماش ، حيث تنتج الأنواع المختلفة ألوانًا مختلفة وفقًا لذلك. تشتمل المجموعة أيضًا على طاولة جانبية بسطح خشبي مزين بطلاء من bladderwrack ، وهو عشب بحري آخر شائع في هولندا.
إطار بسيط منحني بلون رمادي وأخضر ناعم مصنوع من الفولاذ الأنبوبي يدعم الكرسي والطاولة. استخدم Hoogvliet المواد المتبقية من تصنيع الأثاث لإنشاء زوج من الصواني البلاستيكية الحيوية المصنوعة من الطحالب بنسبة 100٪. جرب أولاً الطحالب في سجادة تحتوي على الأعشاب البحرية عن طريق لفها حول شبكة صيد وعقدها..
نشاء الذرة بديل بنعل بلاستيك حيوي
نعل حذاء Reebok’s Cotton + Corn مصنوع من الذرة ، نعل من زيت الخروع. مع الجزء العلوي من القطن ، الحذاء ذو أساس حيوي بنسبة 75 في المائة ، ولكنه يعمل مثل أي حذاء رياضي آخر مشابه. النعل مصنوع من مادة البروبانيديول ، والتي تُستخدم أيضًا كمبرد محرك بيولوجي وكعنصر جليكول في صناعة الراتنجات لصناعة الأحذية والسيارات.
قدمت الشركة المصنعة للملابس الرياضية المنتج الأول لمبادرتها الخاصة بالاستدامة مع هذا الزوج من الأحذية الرياضية البلاستيكية الحيوية. أطلقت Reebok البرنامج للحد من تأثير صناعة الأزياء على البيئة ، بدءًا من البحث عن بديل لنعال المطاط ذات الأساس البترولي والفوم. الأحذية الرياضية مصنوعة من مواد حيوية بنسبة 75 بالمائة ، وفقًا لشهادة وزارة الزراعة الأمريكية.
تماثيل نباتية مصنوعة من البلاستيك الحيوي على أساس قصب السكر
استخدم Lego بلاستيك البولي إيثيلين المصنوع من الإيثانول من قصب السكر من مصادر مستدامة للأشجار والأوراق والنباتات الأخرى في نطاقه. تهدف الشركة المصنعة للألعاب الدنماركية إلى تصنيع جميع كتل Lego باستخدام البلاستيك الحيوي بحلول عام 2030. بالإضافة إلى التركيز على هذا ، استثمرت شركة Lego في طاقة الرياح لتعويض الطاقة اللازمة لصنع الأجزاء البلاستيكية.
في حين أن الأجزاء على شكل نبات لا تشكل سوى نسبة صغيرة من الإنتاج ، فإن الهدف النهائي للشركة هو تصنيع جميع الطوب باستخدام البلاستيك الحيوي بحلول عام 2030. ستظهر المجموعة الأولى من عناصر قصب السكر على الرفوف في عام 2018. وفقًا لـ Lego ، فإن العناصر النباتية الجديدة متطابقة تقنيًا مع تلك المصنوعة من البلاستيك التقليدي.
كما قدمت المجموعة أيضًا أوعية لباب مستدامة للتقويمات القادمة. الخطوات الأخرى التي تتخذها شركة Lego لتقليل بصمتها الكربونية هي الاستثمار في طاقة الرياح لضمان تعويض الطاقة المستخدمة في صنع مكعبات Lego من خلال توليد الطاقة المتجددة.
البلاستيك الحيوي المحار
تحتوي قشرة القشريات على مادة الكيتين ، التي جمعتها Jeongwon Ji مع الماء والجلسرين على أساس تجريبي لصنع بلاستيك حيوي. جاء المشروع ، المعروف باسم Crustic ، من زيادة السرطانات الصوفية الصينية الغازية في المياه البريطانية. استخدم المصمم المخلوقات التي يُنظر إليها على أنها آفات كمورد مفيد واستخدمها لإنشاء أغلفة بلاستيكية للأشياء الإلكترونية الصغيرة ، مثل المنبهات.
قامت Jeongwon Ji ، خريجة الكلية الملكية للفنون ، بصنع البلاستيك الحيوي الخاص بها من أصداف السلطعون. لقد أرادت تطوير علبة ذات ملمس أكثر للمنتجات الإلكترونية واستخراج الجلوكوز من السرطان منها. ونتيجة لذلك ، صنعت مادة بلاستيكية خاصة بها من التجربة والخطأ في المختبر. وأوضحت أن المزيج الذي يعتمد على الماء يستغرق وقتًا أطول بكثير من البلاستيك التقليدي ، لكن المكونات غير سامة تمامًا.
“على الرغم من أن وقت الإنتاج أطول ، إلا أن هذه العملية غير السامة يمكن أن تحسن من عمر أولئك الذين يصنعون إلكترونياتنا.” على الرغم من أن جميع الأنماط مصنوعة بأشكال خشبية هندسية دقيقة ، فإن المادة تصبح خشنة وتشوه عند معالجتها ، مما يؤدي إلى ملمس وعضوية الأشكال. قالت “أردت تحدي النماذج الأصلية للمنتجات الإلكترونية باستخدام الأسطح الملموسة وصنع الأشكال التي تبدو وكأنها مصنوعة من شيء آخر ، شيء طبيعي”..
FORMcard – بطاقة فنية لبيتر ماريجولد
ابتكر المصمم بيتر ماريجولد المقيم في لندن بطاقة غير سامة ولكنها ملونة مصنوعة من البلاستيك الحيوي بحجم بطاقة الائتمان العادية. هذا يخفف في الماء ويمكن استخدامه لتصميم المعلقات ، لإصلاح الأشياء البلاستيكية وحواف الطاولة المقاومة للأطفال. على غرار لاصق Sugru المطاطي القابل للطرق ، صُنعت بطاقة Marigold من بلاستيك حيوي قائم على نشا الذرة وتحتوي على أصباغ ملونة بدلاً من الأصباغ العالمية المستخدمة بشكل شائع في البلاستيك.
تلتصق المادة القائمة على النشا باللدائن الأخرى عندما تكون دافئة ، وبالتالي يمكن استخدامها لتثبيت الألعاب البلاستيكية المكسورة أو الأشياء الأخرى في مكانها. تم تصميم بطاقة FORMcard القابلة لإعادة الاستخدام بحيث يمكن حملها في المحفظة. هذا يعني أنه متاح دائمًا للإصلاحات الطارئة. قال ماريجولد ، الذي كان يختبر اللدائن الحرارية لمدة عامين: “الاختراع قوي بما يكفي لصنع مفتاح ربط بسيط في حالة الطوارئ”..
جناح ArboSkin الخاص بـ ITKE
قام الطلاب والأساتذة من ITKE بجامعة شتوتغارت ، وهي وحدة بحثية تبني بانتظام أجنحة رائدة ، ببناء هذا الجناح المدبب المنحني لإظهار خصائص البلاستيك الحيوي الذي تم تطويره لصناعة البناء. Arboblend هو اسم المادة من شركة Tecnaro الألمانية. فهو يجمع بين البوليمرات الحيوية مثل اللجنين ، وهو منتج ثانوي لعملية فصل عجينة الخشب ، لإنتاج أغشية قابلة للتشكيل الحراري من اللدائن الحيوية. يتم تسخين الألواح لتشكيل الأشكال ذات الأوجه. يمكن تحبيب النفايات البلاستيكية لإعادة استخدامها.
يتكون الجلد المنحني المزدوج من خلال ضم الأهرامات معًا ، مع حلقات دعم وعوارض تساعد في إنشاء جدران حاملة. باستخدام الطحن باستخدام الحاسب الآلي ، تمت إزالة أجزاء من بعض الوحدات ، مما أدى إلى إنشاء فتحات في الواجهة. يمكن تحبيب النفايات الناتجة عن هذه العملية مرة أخرى وإعادتها إلى عملية الإنتاج ، بينما يمكن تحويل الصفائح البلاستيكية إلى سماد في نهاية عمرها الافتراضي.