حذف کم‌هزینه میکروپلاستیک و نانوپلاستیک‌ها از آب

ذرات ریز پلاستیک امروزه در همه جای جهان وجود دارند و احتمالاً در شرایط فعلی، بعد از شرایط اضطراری آب و هوایی و انقراض سریع گونه‌ها و اکوسیستم، یکی از مهم‌ترین مشکلات زیست‌محیطی هستند.

به گزارش خبرآنلاین، منبع اصلی آن، آب مورداستفاده برای شستن لباس‌هایی از جنس الیاف مصنوعی است. در حال حاضر امکان تصفیه میکروپلاستیک‌ها از پساب‌ها وجود ندارد و از همین رو، آن‌ها به خاک، سطح آب، رودخانه‌ها، اقیانوس‌ها و جو نفوذ می‌کنند.

میکروپلاستیک‌ها در خاک، هوا، آب و در بدن حیوانات و انسان‌ها یافت شده‌اند و آن‌ها از کالاهای مصرفی روزمره و از فرسودگی مواد بزرگ‌تر ایجاد می‌شوند و در همه‌جا و در هر نوع محیطی دیده‌شده‌اند.

میکروپلاستیک و نانوپلاستیک چیست؟

تعریف میکروپلاستیک‌ها، قطعاتی است تا ۱ میلی‌متر تعریف می‌شوند و این روزها مشکلی کاملاً مشخص و قابل‌مشاهده هستند. دراین‌بین، نانو پلاستیک‌ها را هم داریم که هزار بار کوچک‌تر از میکروپلاستیک‌ها هستند و به‌مراتب موذی‌تر؛ چراکه می‌توانند با عبور از موانع بیولوژیکی کلیدی، به اندام‌های حیاتی برسند و نتیجه یکی از مطالعات اخیر، وجود آن‌ها حتی در مغز انسان را تشخیص داده است.

انریکه ایسی توما، پروفسور مؤسسه شیمی و IQ-USP دراین‌باره توضیح داد: «نانو ذرات با چشم غیرمسلح یا میکروسکوپ‌های معمولی قابل‌تشخیص نیستند؛ درنتیجه شناسایی و حذف آن‌ها از سیستم‌های تصفیه آب بسیار سخت است.»

درروش توسعه‌یافته در موسسه USP، از نانو ذرات مغناطیسی که با پلی دوپامین (پلیمر مشتق شده از دوپامین، یک انتقال‌دهنده عصبی موجود در ارگانیسم انسان) عملکردی شده، استفاده می‌شود. این نانو ذرات می‌توانند به زباله‌های میکروپلاستیک و نانو پلاستیک متصل شده و با بهره‌گیری از میدان مغناطیسی می‌توان ذرات ترکیبی را از آب حذف کرد.

توما توضیح داد: «پلی دوپامین ماده‌ای است که خاصیت چسبندگی صدف‌ها که به سطوح مختلف می‌چسبند را تقلید می‌کند. این ماده به قطعات پلاستیک موجود در آب محکم می‌چسبد و به نانو ذرات مغناطیسی این امکان را می‌دهد تا آن‌ها را جذب کنند. البته می‌توان این ماده نامطلوب را با استفاده از یک آهنربا از آب خارج کرد.»

تجزیه میکروپلاستیک‌ها

این فرآیند قبلاً برای حذف میکروپلاستیک‌ها و نانوپلاستیک‌ها از آب به‌ویژه در سیستم‌های تصفیه مؤثر بوده است. بااین‌حال، این گروه تحقیقاتی در نظر دارند تا آن‌ها را با استفاده از آنزیم‌های خاصی مثل لیپاز تجزیه کنند؛ لیپاز می‌تواند پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) را به اجزای اصلی خود تجزیه کند. استفاده از آنزیم‌ها باعث تجزیه PET و سایر پلاستیک‌های پرکاربرد به مولکول‌های کوچک‌تر می‌شود که در نهایت می‌توان از آن‌ها برای تولید مواد پلاستیکی استفاده مجدد کرد.

توما توضیح داد: «هدف ما تنها حذف پلاستیک از آب نیست، بلکه کمک به بازیافت آن به شیوه‌ای پایدار است.»

PET ماده خام در تولید بطری‌های پلاستیکی و سایر اقلام است که خودش یک آلاینده اصلی به شمار می‌رود؛ چراکه تجزیه آن باعث تولید اسید ترفتالیک و اتیلن گلیکول که هر دو سمی هستند، می‌شود.

توما ادامه داد: «لیپاز PET را به این اشکال مونومر اولیه تجزیه می‌کند که می‌توان از آن‌ها برای سنتز PET های جدید مجدداً استفاده کرد. مطالعه ما بر روی PET متمرکز بود، اما سایر محققان می‌توانند آنزیم‌های خاص دیگری مثل پلی آمید یا نایلون را برای پردازش پلاستیک‌های مختلف وارد این بررسی کنند.»

در مطالعه‌ای که توسط توما انجام شد، نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن یا اکسید آهن سیاه هم‌زمان با رسوب سنتز شدند و در ادامه، با اکسید کردن جزئی دوپامین در یک محلول قلیایی ملایم با پلی دوپامین (PDA) پوشانده شدند. لیپاز بر روی این بستر، بی‌حرکت شد. میکروسکوپ فرا طیفی رامان هم برای نظارت بر جداسازی و تخریب پلاستیک در زمان واقعی مورداستفاده قرار گرفت.

مشکل پیچیده پلاستیک زیستی

اصطلاح "پلاستیک" به مجموعه وسیعی از پلیمرهای مصنوعی یا نیمه مصنوعی اشاره دارد که بیشتر آن‌ها از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آیند. چکش‌خواری، انعطاف‌پذیری، وزن سبک، دوام و هزینه کم، باعث شده تا این مواد در محصولات بی‌شماری در زندگی روزمره مورداستفاده قرار بگیرند؛ از سوی دیگر نگرانی‌های مربوط به پسماندها و زباله‌های تولیدشده توسط پلاستیک‌ها باعث شده تا محققان در جستجوی جایگزین‌هایی مانند پلاستیک‌های زیستی باشند. در این مواد به‌جای استفاده از پتروشیمی‌های تجدید ناپذیر، پلاستیک‌های زیستی از منابع تجدید پذیر و زیست‌تخریب‌پذیر تأمین می‌شوند.

توما دراین‌باره توضیح داد: «این ایده خوبی است، اما پلاستیک‌های زیستی هم قبل از تجزیه کامل، تکه‌تکه می‌شوند و میکروپلاستیک یا نانو پلاستیک‌هایی را ایجاد می‌کنند و از آنجا که زیست سازگار هستند، حتی موذی‌تر هم خواهند بود؛ چرا که مستقیم‌تر با ارگانیسم‌های ما تعامل خواهند داشت و واکنش‌های بیولوژیکی را تحریک خواهند کرد.»

آب‌معدنی بطری شده خطرناک‌تر از آب آشامیدنی معمولی

یکی دیگر از اطلاعات نگران‌کننده ارائه‌شده توسط توما این است که آب‌معدنی بطری شده، ممکن است حتی بیشتر از آب آشامیدنی تصفیه‌شده‌ای که ما در خانه‌هایمان مصرف می‌کنیم توسط پلاستیک‌های زیستی آلوده‌شده باشند. او دراین‌باره گفت: « آب آشامیدنی تصفیه‌شده، تحت فرآیندهایی مثل فیلتراسیون، انعقاد و شناورسازی قرار می‌گیرد تا بیشتر باقی‌مانده‌ها حذف شوند؛ ولی در آب‌معدنی که البته از برخی جهات بهتر و سبک‌تر است، املاح بیشتری وجود دارد و آب، طعم بهتری دارد. البته نه آب آشامیدنی تصفیه‌شده و نه آب‌معدنی، فرآوری نمی‌شوند؛ چرا که ویژگی‌هایشان از بین می‌رود؛ اگر محیطی که آب از آن جمع‌آوری می‌شود توسط پلاستیک‌های زیستی آلوده‌شده باشد، این ذرات به دست مصرف‌کننده می‌رسند.»

درمجموع، این چالش دلهره‌آوری است و هیچ پاسخ واضحی در این رابطه وجود ندارد. نانوتکنولوژی ارائه‌شده توسط توما و همکارانش راه‌حل امیدوارکننده‌ای برای حل مشکلی را ارائه می‌دهد که گستره کامل آن تازه در حال درک است. او از دیگر محققان خواسته تا در جستجوی راه‌حل‌ها پافشاری کنند و از مدیران دولتی می‌خواهد که این مشکل را جدی بگیرند.