زیست‌شناسی گیاهی الهام‌بخش جایگزینی PFAS است

قطرات باران روی برگ پاپایا دیده می شود

یک پوشش ضد آب الهام گرفته از گیاه به زودی می تواند جایگزین ایمن تر و پایدارتر برای مواد شیمیایی همیشه مانند PTFE مورد استفاده در لباس های ضد آب شود.

مواد آلکیل پر و پلی فلورینه، معروف به PFAS یا مواد شیمیایی برای همیشه، برای جامعه مدرن هم نعمت و هم یک نفرین به اثبات رسیده است. خواص مفید چند برابر آنها، که شامل مقاومت در برابر حرارت بالا، در عین حال ضد آب و روغن، بی اثر و بادوام هستند، آنها را به یکی از اصلی ترین محصولات مصرفی، از ظروف پخت و پز و لباس گرفته تا ابزار پزشکی و عایق الکتریکی تبدیل کرده است.

اخیرا، نگرانی‌ها در مورد تداوم طولانی‌مدت آن‌ها در محیط‌زیست، و تأثیرات ناشی از آن بر سلامت انسان، به این معناست که مقررات به طور قابل‌توجهی تشدید شده است و دانشمندان اکنون در حال تلاش برای توسعه جایگزین‌های سبزتر و پاک‌تر هستند.

اما، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، طبیعت ممکن است قبلا راه حل را پیدا کرده باشد. جاشوا یوان، مهندس شیمی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، میسوری، می گوید: «گیاهان با استفاده از ساختاری به نام سوبرین، آب را در فواصل بسیار طولانی منتقل می کنند. سوبرین که از مخلوطی از اسیدهای چرب با زنجیره بلند چرب تشکیل شده است، با لیگنین پلیمری گیاهی ترکیب می‌شود و سطحی فوق‌العاده ضد آب تشکیل می‌دهد که رگ‌ها و لوله‌های کوچک سیستم لوله‌کشی داخلی گیاه را می‌پوشاند.

تیم یوان با الهام از این لوله های طبیعی، این پوشش ضد آب را از ترکیبی از ضایعات صنعت کاغذ و چربی حیوانی بازسازی کردند. آنها دوغاب سابرین مانند را روی سطوح شیشه ای، فلزی و پنبه ای اسپری کردند که در آن ذرات منفرد به سرعت خود به خود جمع می شوند تا یک لایه ضد آب پیوسته را تشکیل دهند.

Han Zuilhof، شیمیدان آلی در دانشگاه و تحقیقات Wageningen در هلند، می‌گوید برخلاف پوشش‌های PFAS، که پیوندهای کربن و فلوئور زیادی آن‌ها مستقیما مولکول‌های آب را دفع می‌کنند، پوشش جدید با مکانیسم کاملا متفاوتی عمل می‌کند. سطح دقیقا نانوساختار، حفره‌های کوچک زیادی از هوا ایجاد می‌کند که به طور موثری تماس مستقیم بین مواد پوشش‌داده‌شده و قطرات آب روی سطح را به حداقل می‌رساند - شبیه به اثر نیلوفر آبی که روی برگ‌های بسیاری از گیاهان دیده می‌شود.

ساختار جدید در برابر آلودگی های ناشی از رسوب آهکی و سایش مکانیکی مقاوم است و سطح مشابهی از مقاومت در برابر آب را در برابر پوشش های شیمیایی همیشه پیشرفته مانند PTFE نشان داد. کارلو آنتونینی، دانشمند مواد در دانشگاه Milano-Bicocca در ایتالیا می گوید: "این روش از رویکرد جالبی استفاده می کند. منسوجات یکی از اولین بخش هایی است که تحت تاثیر محدودیت های PFAS قرار می گیرد، بنابراین می تواند جایگزین خوبی باشد."

این تیم در حال حاضر در حال بررسی برنامه‌های کاربردی در بسته‌بندی مواد غذایی، مانند پوشش داخلی قوطی‌های نوشیدنی است، اما تحمل حرارت پایین‌تر این پوشش در مقایسه با PTFE به این معنی است که ظروف شیرینی در حال حاضر از جدول خارج شده‌اند.

خواص همه کاره چنین ماده ای به این معنی است که هیچ کمبودی در کاربردهای بالقوه وجود ندارد. به گفته Zuilhof، قدم واقعی رو به جلو، ماهیت کاملا زیستی پوشش است. ساختار شیمیایی سوبرین به راحتی در شرایط کمپوست تخریب می شود و تیم نشان داد که مواد الهام گرفته از طبیعت آنها نیز به طور کامل شکسته شده است، بدون اینکه بقایای مضر در محیط آزاد شود. Zuilhof می‌گوید: «آنها اساسا یک محصول زائد را به چیزی با ارزش تبدیل کرده‌اند، و این بسیار جالب است.

"من فکر می کنم این منبع الهام برای یافتن مواد زیستی دیگر از جریان های مختلف زباله باشد."