پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر (biodegradable polymers) و پلیمرهای سنتی (traditional polymers) هر دو انواع مواد پلیمری هستند که در صنایع مختلف استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌های عمده‌ای در ویژگی‌ها، فرآیندها و اثرات زیست‌محیطی دارند. در اینجا مقایسه‌ای از این دو دسته پلیمرها آورده شده است:
1. ساختار شیمیایی و منبع
- پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر: این پلیمرها معمولاً از منابع طبیعی (مانند نشاسته، سلولز، پروتئین‌ها، یا اسیدهای چرب گیاهی) یا از طریق فرآیندهای شیمیایی قابل تخریب تولید می‌شوند. این پلیمرها می‌توانند پس از استفاده، تحت شرایط طبیعی (مثل خاک، آب، یا هوا) تجزیه شوند.
- پلیمرهای سنتی: بیشتر از مواد شیمیایی مصنوعی مانند نفت و گاز تولید می‌شوند و در ساختارهای پیچیده‌ای قرار دارند که باعث می‌شود تجزیه‌شدن آنها در محیط بسیار کند و مشکل باشد.
2. ویژگی‌های زیست‌محیطی
- پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر: این پلیمرها به طور طبیعی تحت تأثیر میکروارگانیسم‌ها (باکتری‌ها، قارچ‌ها) در طبیعت تجزیه می‌شوند و بنابراین آسیب کمی به محیط زیست وارد می‌کنند. آنها می‌توانند در طول زمانی کوتاه‌تر (از چند هفته تا چند ماه) تجزیه شوند.
- پلیمرهای سنتی: این پلیمرها به دلیل ساختار پیچیده‌شان در برابر تجزیه مقاومت زیادی دارند. زمانی که این پلیمرها در محیط رها شوند، ممکن است صدها سال در طبیعت باقی بمانند و مشکلات زیست‌محیطی مانند آلودگی پلاستیکی را ایجاد کنند.
3. کاربردها
- پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر: این پلیمرها در بسته‌بندی‌های زیست‌محیطی، پزشکی (مانند نخ‌های بخیه)، کشاورزی (مانند فیلم‌های پلاستیکی تجزیه‌پذیر)، و تولید کالاهای مصرفی کاربرد دارند. آنها در صنایعی که در آن اثرات زیست‌محیطی اهمیت دارد، کاربرد بیشتری پیدا می‌کنند.
- پلیمرهای سنتی: در بسیاری از صنایع، از جمله ساخت بطری‌ها، ظروف پلاستیکی، پوشش‌ها، لباس‌ها، لوازم خانگی، و الکترونیک استفاده می‌شوند. این پلیمرها معمولاً ارزان‌تر و در دسترس‌تر هستند و دوام بیشتری دارند.
4. ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی
- پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر: این پلیمرها معمولاً ویژگی‌های مکانیکی کمتری نسبت به پلیمرهای سنتی دارند. آنها ممکن است شکننده‌تر باشند یا مقاومت کمتری در برابر شرایط محیطی (دما، رطوبت) نشان دهند. با این حال، پیشرفت‌های جدید در فناوری پلیمرها به بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی این مواد منجر شده است.
- پلیمرهای سنتی: معمولاً از استحکام بالاتری برخوردارند و می‌توانند ویژگی‌هایی مانند انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر فشار، حرارت، و رطوبت را به خوبی حفظ کنند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که پلیمرهای سنتی برای استفاده در شرایط سخت و طولانی‌مدت مناسب باشند.
5. هزینه و تولید
- پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر: تولید این پلیمرها معمولاً هزینه‌برتر است، به خصوص اگر از منابع تجدیدپذیر یا فرآیندهای خاص استفاده شود. با این حال، با پیشرفت در فناوری‌های تولید و بهبود فرآیندهای زیست‌تخریب‌پذیر، هزینه‌ها در حال کاهش است.
- پلیمرهای سنتی: این پلیمرها معمولاً ارزان‌تر و راحت‌تر تولید می‌شوند. صنایع بزرگ پلاستیک معمولاً از پلیمرهای سنتی به دلیل هزینه پایین‌تر و تولید انبوه استفاده می‌کنند.
6. تجزیه و اثرات بر سلامتی
- پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر: معمولاً تجزیه این مواد در محیط باعث آزاد شدن مواد شیمیایی مضر نمی‌شود. با این حال، برخی از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر ممکن است در شرایط خاص باعث تولید مواد فرعی ناخوشایند شوند که باید در طراحی آنها دقت شود.
- پلیمرهای سنتی: تجزیه نکردن این مواد در طبیعت می‌تواند باعث تجمع آنها در محیط شود و آلودگی طولانی‌مدت به محیط زیست و خطرات برای حیوانات و اکوسیستم‌ها ایجاد کند. علاوه بر این، برخی از مواد شیمیایی موجود در پلاستیک‌های سنتی (مانند فتالات‌ها یا BPA) ممکن است برای سلامت انسان و حیوانات مضر باشند.
7. نمونه‌ها
- پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر: PLA (پلی‌لاکتیک اسید): این پلیمرها از منبع گیاهی مانند نشاسته ذرت و نیشکر تولید می گردد و به دلیل تجزیه پذیری بالا و خواص مکانیکی مناسب، در بسته‌بندی مواد غذایی، ظروف یک بار مصرف و محصولات پزشکی کاربرد دارند.
- PHA (پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها): این پلیمر ها توسط باکتری‌ها و از طریق تخمیر مواد آلی تولید می گردد. PHA به دلیل مقاومت بالا و قابلیت تجزیه در طبیعت، یکی از گزینه‌های مناسب برای کاربردهای پزشکی و بسته بندی‌های زیست تخریب‌پذیر می باشد.
- PBS (پلی‌بوتیلن سوکسینات): پلیمر PBS از واکنش بین بوتاندیول و اسید سوکسینیک تشکیل میگردد و به دلیل تجزیه پذیری و مقاومت به حرارت، در فیلم‌های بسته بندی و برخی قطعات خودرو به‌کار گرفته می شود.
- پلیمرهای نشاسته‌ای: این پلیمرها از نشاسته طبیعی تولید و به دلیل هزینه پایین تولید و تجزیه پذیری سریع، در بسته بندی‌ها، کشاورزی و محصولات یک بار مصرف قابل مصرف می باشند.
- پلیمرهای سنتی: پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی‌استایرن (PS).
نتیجه‌گیری:
پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر به عنوان جایگزین‌هایی سبز برای پلیمرهای سنتی معرفی شده‌اند، که می‌توانند به کاهش آلودگی‌های پلاستیکی کمک کنند. با این حال، مشکلاتی مانند هزینه‌های تولید و ویژگی‌های فیزیکی محدود همچنان وجود دارد. از سوی دیگر، پلیمرهای سنتی در زمینه عملکرد و هزینه‌های پایین‌تر مزیت دارند، اما نگرانی‌های زیست‌محیطی و خطرات سلامتی به دلیل عدم تجزیه در طبیعت باعث شده که بسیاری به دنبال راه‌حل‌های پایدارتر باشند.
