قام علماء كراسنويارسك بتطوير مواد مركبة صديقة للبيئة تعتمد على البوليمرات القابلة للتحلل والنفايات النباتية. وتهدف التكنولوجيا إلى الحد من تراكم البلاستيك غير القابل للتحلل وتقليل تكلفة المواد “الخضراء” من خلال استخدام النفايات الناتجة عن صناعة صيد الأسماك ومعالجة الأخشاب والقطاع الزراعي، حسبما ذكرت الخدمة الصحفية. مركز كراسنويارسك العلمي SB RAS. ونشرت نتائج العمل في المجلة البوليمرات.

وتكتسب المشكلة أهمية خاصة بالنظر إلى الإنتاج المتزايد للمواد البلاستيكية الاصطناعية: ففي عام 2025، وصل إنتاجها إلى 450 مليون طن، ويظل جزء كبير من هذه المواد موجوداً في البيئة لمئات السنين. أحد البدائل الواعدة هو بولي هيدروكسي ألكانوات (PHAs)، وهي بوليمرات حيوية يتم تصنيعها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، ولكن استخدامها على نطاق واسع محدود بسبب تكلفتها العالية.

اقترح علماء مركز كراسنويارسك العلمي SB RAS تقنية لإنتاج مركبات قابلة للتحلل بالكامل تعتمد على PHA مع إضافة حشوات نباتية – دقيق الخشب، وإشعال النيران (الأجزاء الخشبية من سيقان نباتات الغزل)) وألياف القنب الصناعية. تم تصنيع البوليمر باستخدام نفايات معالجة أسماك الإسبرط البلطيق: كانت الدهون المستخرجة منه بمثابة أرض خصبة للبكتيريا. بعد ذلك، تم خلط المادة مع المكونات النباتية وتشكيلها باستخدام الضغط الساخن.

يمكن تعديل خصائص المواد المركبة بمرونة عن طريق تغيير نوع ونسبة الحشو. وبالتالي، فإن دقيق الخشب والبروميجراس يزيدان من الكثافة ومقاومة الرطوبة، ولكنهما يبطئان التحلل، بينما تزيد ألياف القنب من امتصاص الماء وتسرع من تحلل التربة. علاوة على ذلك، فإن قوة هذه المواد يمكن مقارنتها بمركبات نشارة الخشب التقليدية التي تحتوي على مواد رابطة سامة.

وأكدت الاختبارات المعملية قابلية عالية للتحلل البيولوجي: فقد فقدت العينات التي تحتوي على 70% من ألياف القنب أكثر من نصف وزنها في ثلاثة أشهر، وبنسبة 50% في أربعة أشهر. كانت إحدى المراحل المهمة في التطوير هي تحقيق بنية متجانسة للمادة باستخدام طريقة الحل، مما جعل من الممكن تقليل العيوب وتحسين خصائص الأداء.

إن استخدام المواد الخام الرخيصة من النفايات يقلل بشكل كبير من تكلفة PHA: يبلغ سعر زيت الإسبرط نصف سعر الجلوكوز تقريبًا، مما يقلل من تكلفة الركيزة الكربونية بمقدار 2.5 إلى 3.5 مرة. ونتيجة لذلك، يصبح سعر البوليمر الحيوي مشابهًا لسعر البوليلاكتيد، وتصبح المركبات التي تم إنشاؤها قادرة على المنافسة في الإنتاج الصناعي.

ووفقا لمديرة المشروع تاتيانا فولوفا، فإن التكنولوجيا لا تقلل من تكلفة البوليمرات الحيوية فحسب، بل توسع أيضا مجالات تطبيقها – من الطب إلى البناء والزراعة. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يسهل عملية الانتقال نحو اقتصاد دائري، حيث تتحول النفايات الناتجة عن إنتاج ما إلى مورد لإنتاج آخر.