لدائن حيوية

أواني بلاستيكية قابلة للتحلل

اللدائن الحيوية أو البلاستيك الحيوي هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى أنواع من اللدائن تُصنَّع جزئيًا أو كليًا من مواد ذات أصل حيوي، مثل النباتات، ويمكن لبعضها أن يتحلل بيولوجيًا تحت ظروف محددة خلال فترة زمنية معقولة، سواء في بيئات طبيعية أو صناعية، على أن تكون نواتج التحلل غير ضارة بالبيئة.

تُقدَّم اللدائن الحيوية في بعض الخطابات الإعلامية على أنه بديل صديق للبيئة لللدائن التقليدية، حيث يُروَّج له على أنه لا يُنتج نفايات أو ملوثات. غير أن هذه الادعاءات لا تعكس دائمًا الصورة الكاملة، ما يستدعي تقييمًا علميًا لخصائصه وآثاره البيئية.

اعتمد إنتاج اللدائن التقليدية منذ النصف الثاني من القرن العشرين بشكل رئيسي على النفط والغاز الطبيعي كمصادر للمواد الخام. في المقابل، تُنتج اللدائن الحيوية عادةً من خلال تحويل السكريات المستخرجة من النباتات إلى بوليمرات لدائنية، وهو ما يجعله قائمًا على موارد متجددة.

طرق التصنيع

اتجه الباحثون إلى تطوير لدائن حيوية من مصادر طبيعية. وبعد الاعتماد على نباتات غذائية مثل النشا والذرة، صار التوجه إلى استخدام الطحالب مصدرًا بديلًا، نظرًا لعدم منافستها لغذاء الإنسان، وسهولة نموها، وقِصر دورة حياتها، إضافة إلى احتياجها لمساحات محدودة مقارنة بالمحاصيل الزراعية.

تُعدّ صناعة اللدائن الحيوية من المجالات العلمية الحديثة التي تحظى باهتمام متزايد، نظرًا لكونها بديلًا آمنًا لللدائن البتروكيميائية التقليدية. وتكمن المشكلة الأساسية في اللدائن المصنّعة من المشتقات البتروكيميائية في عدم قابليته للتحلل، مما يؤدي إلى تلوث بيئي متزايد، خاصة في البحار والمحيطات، ويترتب على ذلك أضرار جسيمة بالكائنات البحرية تتفاقم مع مرور الوقت.

ونتيجة لهذه التحديات، اتجه المجتمع العلمي في السنوات الأخيرة إلى البحث عن بدائل صديقة للبيئة، من أبرزها اللدائن الحيوية المُنتجة من مصادر طبيعية نباتية مثل النشا والذرة. إلا أن الاعتماد على هذه المصادر يثير مخاوف تتعلق بتنافسها مع الغذاء المخصص للإنسان، الأمر الذي دفع الباحثين إلى التوسع في استخدام الطحالب كمصدر بديل. وتمتاز الطحالب بأنها لا تُعد غذاءً أساسيًا للإنسان، ولا تحتاج في نموها إلا إلى ضوء الشمس وبعض المغذيات، فضلًا عن قِصر دورة حياتها التي لا تتجاوز شهرًا واحدًا، مقارنة بالمحاصيل الزراعية التي تمتد دورة نموها من ثلاثة إلى ستة أشهر، إلى جانب احتياجها لمساحات زراعية محدودة.

الأنواع  

تُعدّ اللدائن الحيوية بديلاً مستدامًا لللدائن التقليدية، ويُصنّف إلى عدة أنواع رئيسية حسب مصدره وخصائصه.

اللدائن الحيوية القائمة على النشا: يُستخلص من مصادر طبيعية مثل الذرة والبطاطس، ويتميز بانخفاض تكلفته وقابليته للتحلل الحيوي. يُستخدم في أدوات الاستخدام الواحد، لكن متانته تتحسن غالبًا عند مزجه بمواد أخرى، مع وجود مخاوف تتعلق بمنافسته للغذاء.

حمض البولي لاكتيك (PLA): يُصنع من سكريات نباتية مخمّرة، ويُستخدم في التغليف والطباعة ثلاثية الأبعاد. يتحلل في ظروف التسميد الصناعي، إلا أن تحلله محدود في البيئات الطبيعية، كما يتطلب إنتاجه طاقة مرتفعة نسبيًا.

بولي هيدروكسي الكانوت (PHA): ينتج عبر التخمير الميكروبي، ويتميز بمرونته وقدرته على التحلل في بيئات متعددة، بما فيها البحرية. يُستخدم في التطبيقات الطبية والتغليف، لكن ارتفاع تكلفته يحد من انتشاره حاليًا.

اللدائن الحيوية القائمة على السليلوز: مُستخرج من الألياف النباتية مثل الخشب والقطن، ويتميز بقابليته للتحلل ومقاومته للرطوبة، ويُستخدم في التغليف. رغم تعقيد إنتاجه، يُعد خيارًا واعدًا بفضل وفرة مواده الخام.

اللدائن الحيوية المصنوع من الطحالب: تمثل اتجاهًا حديثًا يعتمد على الطحالب سريعة النمو، ويتميز بقدرته على تقليل انبعاثات الكربون وعدم منافسته للمحاصيل الغذائية، ولا يزال في مرحلة التطوير.

اللدائن الحيوية القائم على البروتين: تُصنع من بروتينات طبيعية مثل الصويا والكازين، ويُستخدم في التغليف والطلاءات. يتميز بخصائص ميكانيكية جيدة، لكن حساسيته للرطوبة تحد من استخدامه.

الفوائد

تقدم اللدائن الحيوية مجموعة من الفوائد، من أبرزها:

• تقليل الاعتماد على الموارد الأحفورية:  يساهم في خفض استخدام النفط من خلال الاعتماد على مواد خام متجددة.
• خفض انبعاثات الكربون:و يساعد على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مقارنة باللدائن التقليدية، مما يدعم جهود الحد من التغير المناخي.
• تحسين إدارة النفايات:ويتميز بإمكانية التحلل في ظروف مناسبة، مما يقلل من تراكم النفايات اللدائنية طويلة الأمد.
• دعم الاقتصاد المستدام: يسهم في تطوير صناعات جديدة ويوفر فرص عمل في مجالات التعبئة والتغليف، والزراعة، والطب، وغيرها.
• الحد من تلوث البيئات البحرية:  يقلل من المخاطر التي تسببها اللدائن التقليدية على الكائنات البحرية نتيجة قابليته للتحلل.
• تعزيز الوعي البيئي:  يشجع الأفراد والمؤسسات على تبني بدائل صديقة للبيئة ودعم ممارسات الاستدامة.

الاختلاف بين اللدائن الحيوية واللدائن التقليدية

تختلف اللدائن الحيوية عن اللدائن التقليدية من حيث المصدر والأثر البيئي ونهاية العمر الافتراضي. تُصنع اللدائن التقليدية من مواد بتروكيماوية غير متجددة، بينما تعتمد اللدائن الحيوية على مصادر طبيعية متجددة مثل الذرة وقصب السكر والسليلوز، مع احتمال منافسته للإنتاج الغذائي.

من الناحية البيئية، تتميز اللدائن التقليدية ببصمة كربونية مرتفعة وبقائه لفترات طويلة في البيئة، في حين يمكن لللدائن الحيوية تقليل الانبعاثات الكربونية وإمكانية التحلل في ظروف محددة.

أما في مرحلة ما بعد الاستخدام، فيمكن إعادة تدوير كلا النوعين، إلا أن بعض أنواع اللدائن الحيوية قابلة للتسميد الصناعي، بينما تتحلل اللدائن التقليدية ببطء شديد.

اقتصاديًا، تتمتع اللدائن التقليدية بتكلفة أقل وقابلية إنتاج عالية، في حين لا يزال اللدائن الحيوية أعلى تكلفة وأقل انتشارًا، مع توقع زيادة استخدامه مستقبلًا.

وصلات خارجية

• البلاستيك الحيوي واستخدامات واعدة لثاني أكسيد الكربون على يوتيوب