کلمه "پلاستیک" عمیقاً در زندگی روزمره ما ریشه دوانده است. از فنجان قهوه صبحگاهی گرفته تا وسایل الکترونیکی که قبل از خواب استفاده می شود، پلاستیک همه جا حاضر است. با مزایایی مانند وزن سبک، دوام و هزینه کم، استانداردهای زندگی مدرن را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و به یک ماده ضروری در عصر ما تبدیل شده است.

با این حال، مانند دو روی سکه، استفاده گسترده از پلاستیک چالش های زیست محیطی بی سابقه ای را به همراه داشته است. در حالی که از راحتی پلاستیک لذت می بریم، از "آلودگی سفید" نیز رنج می بریم. تصور کنید توده های زباله اقیانوسی وسیع، سواحل زمانی زیبا که با زباله های پلاستیکی پوشیده شده اند، و حتی ریزپلاستیک هایی که احتمالاً در هوایی که تنفس می کنیم وجود دارند - اینها سناریوهای علمی تخیلی دیستوپیایی نیستند، بلکه واقعیت فعلی ما هستند.

آمارها نشان می دهد که تولید زباله های جهانی سالانه به 1.1 گیگاتن (معادل 1.1 میلیارد تن!) می رسد که پلاستیک ها 10 درصد از این مقدار را تشکیل می دهند. این بدان معناست که سالانه بیش از 100 میلیون تن زباله پلاستیکی وارد محیط زیست می شود که فشار اکولوژیکی عظیمی ایجاد می کند. این آلودگی خاک و آب را آلوده می کند، حیات وحش را به خطر می اندازد و در نهایت از طریق زنجیره غذایی وارد بدن ما می شود.

پلاستیک های زیست تخریب پذیر به عنوان موادی تعریف می شوند که میکروارگانیسم ها (مانند باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها) می توانند آنها را در محیط های طبیعی به دی اکسید کربن، آب و زیست توده تجزیه کنند. برخلاف پلاستیک های سنتی، این تجزیه صرفاً یک تکه تکه شدن فیزیکی نیست، بلکه یک تجزیه شیمیایی واقعی از طریق آنزیم های میکروبی است.

پلاستیک های زیست تخریب پذیر رایج عبارتند از:

• اسید پلی لاکتیک (PLA): ساخته شده از نشاسته های گیاهی تخمیر شده (ذرت، نیشکر)، که در بسته بندی مواد غذایی و مواد پزشکی استفاده می شود.
• پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA): پلی استرهای تولید شده توسط میکروب ها برای بسته بندی و فیلم های کشاورزی.
• پلی بوتیلن آدیپات ترفتالات (PBAT): کوپلی استر آلیفاتیک-آروماتیک که زیست تخریب پذیری را با خواص مکانیکی قوی ترکیب می کند.
• پلی بوتیلن سوکسینات (PBS): پلی استر آلیفاتیک برای بسته بندی و کاربردهای کشاورزی.
• پلاستیک های مبتنی بر سلولز: مشتق شده از دیواره های سلولی گیاهی، ارائه تجدیدپذیری و زیست تخریب پذیری.

در میان گزینه های زیست تخریب پذیر، PBAT به عنوان یک کوپلی استر آلیفاتیک-آروماتیک هیبریدی برجسته است که تعادلی بین زیست تخریب پذیری و عملکرد ایجاد می کند. از سال 1998 تجاری شده است، تولید جهانی آن به دلیل هزینه های رقابتی و تطبیق پذیری در بسته بندی، کشاورزی و منسوجات به سرعت گسترش یافته است.

تولید PBAT شامل پلیمریزاسیون 1،4-بوتان دی ال (BDO)، اسید آدیپیک (AA) و اسید ترفتالیک (PTA) است - که همگی از نفت مشتق شده اند و PBAT را فقط تا حدی زیستی می کند. تجزیه آن این فرآیند را معکوس می کند: پیوندهای استری به الیگومرهای محلول در آب هیدرولیز می شوند که میکروب ها آنها را بیشتر به CO₂، آب و زیست توده تجزیه می کنند.

تحقیقات نوظهور نشان می دهد که محصولات تجزیه PBAT ممکن است سمی تر از ریزپلاستیک های اصلی باشند. محاسبات شیمیایی کوانتومی (با استفاده از نرم افزار Gaussian16 در سطح M06-2X/6–311+g(2d,p)) نشان می دهد:

• ترکیبات آروماتیک (PBAT، TPA، TBT، TBTBT) به عنوان پذیرنده های الکترون قوی عمل می کنند، مشابه گونه های اکسیژن واکنشی، که به طور بالقوه مولکول های زیستی مانند DNA را اکسید می کنند.
• TBTBT—یک واسطه تجزیه کلیدی—بالاترین ظرفیت پذیرش الکترون را نشان می دهد که نشان دهنده سمیت احتمالی است.
• محصولات تجزیه آلیفاتیک (BDO، AA) به عنوان اهداکنندگان الکترون کمتر نگران کننده هستند.

مطالعات تجربی این یافته ها را تأیید می کنند. محصولات جانبی PBAT فتوسنتز و رشد گیاهان را مهار می کنند و در عین حال استرس اکسیداتیو را افزایش می دهند. قابل توجه است که تحقیقات اغلب اثرات تجمعی PBAT و واسطه های تجزیه آن مانند TBT/TBTBT را نادیده می گیرند و به طور بالقوه خطرات را دست کم می گیرند.

در حالی که پلاستیک های زیست تخریب پذیر مانند PBAT راه حل های جزئی برای آلودگی پلاستیکی ارائه می دهند، سمیت محصولات تجزیه آنها نیاز به ارزیابی دقیق دارد. اولویت های آینده باید شامل موارد زیر باشد:

• مطالعات جامع مسیر تجزیه در شرایط محیطی
• ارزیابی های سمیت چند گونه ای (از میکروارگانیسم ها تا انسان)
• مدل سازی ریسک زیست محیطی سیستمی
• توسعه جایگزین های زیست تخریب پذیر ایمن تر
• چارچوب های سیاستی که تولید و دفع مسئولانه را تضمین می کنند

پلاستیک های زیست تخریب پذیر یک داروی همه کاره نیستند. پذیرش آنها باید مکمل استراتژی های کاهش، استفاده مجدد و بازیافت باشد - نه جایگزین آنها. تنها از طریق نوآوری و مقررات متعادل می توانیم واقعاً به میراث پیچیده آلودگی پلاستیکی رسیدگی کنیم.