پوشش های طبیعی با الهام از گیاهان می توانند برای همیشه مواد شیمیایی را شکست دهند

توسط لی شفر، دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

مواد پلی فلوروآلکیل (PFAS) به دلیل تأثیری که بر محیط زیست و بدن انسان می گذارند به عنوان "مواد شیمیایی برای همیشه" شناخته می شوند. بسیاری از تولیدات مدرن برای بسته بندی ایمن، محافظت در برابر آتش و پوشش های ضد آب به این مواد متکی هستند.

با وجود میلیاردها دلار بار اقتصادی PFAS بر سلامت انسان و محیط زیست، مواد PFAS خود نسبتا مقرون به صرفه و فراوان هستند. بنابراین هنگامی که مهندسان شیمی WashU می خواستند جایگزینی بیابند که نیازهای تولید را برآورده کند، به ماده دیگری روی آوردند که مقرون به صرفه و فراوان است: لیگنین یا مواد زائد گیاهی. در تحقیق جدیدی که در Matter منتشر شده است، محققان دانشگاه واشنگتن در سنت.

لوئیس فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده برای تبدیل لیگنین و اسیدهای چرب به یک جایگزین قابل دوام PFAS به نام SLIP یا ذرات فوق آبگریز لیگنین را شرح می دهد.

Joshua Yuan، پروفسور Lucy & Stanley Lopata و رئیس مهندسی انرژی، محیط زیست و شیمی در WashU McKelvey Engineering می گوید: «ما در واقع از این مواد زائد برای تبدیل آن به محصولی با ارزش استفاده می کنیم. یوان که به عنوان مدیر مرکز تحقیقات انرژی NSF Utilization Utilization for Biomaufacturing (CURB) در WashU فعالیت می کند، مدت هاست که از دنیای طبیعی برای یافتن راه حل هایی برای جایگزینی مواد مبتنی بر پتروشیمی الهام گرفته است.

در SLIP، محققان یک پوشش ضد آب مناسب برای جایگزینی PFAS و از دست دادن عوارض جانبی سمی پیدا کردند. یوان افزود: قرار نیست برای همیشه در محیط بماند و می تواند تخریب شود.

برای ساخت SLIP، یوان و تیمش، از جمله نویسندگان اول Puneet Dhatt و Weiwei Li، از بافت آوندی گیاهی به نام آوند چوبی الهام گرفتند. درون آوند چوبی یک مولکول ضد آب به نام سوبرین وجود دارد که آب را در سرتاسر گیاه منتقل می کند. این تیم با اتصال لیگنین به اسیدهای چرب، ساختار سوبرین را در ذرات لیگنین وارد کردند و سپس یک چسب پلی لاکتیک اسید (PLA) اضافه کردند. ماده به دست آمده عملکرد فوق آبگریز را نشان داد و شامل ویژگی هایی از استحکام مکانیکی و پایداری اشعه ماوراء بنفش بود.

این همه کاری نیست که PFAS انجام می دهد، اما به گفته محققان، این یک شروع اساسی است، به ویژه با توجه به تعداد زیاد پوشش های ضدآب مورد استفاده در تولید مدرن.

آزمایش‌ها نشان می‌دهند که آب از ماده SLIP جدید جهش می‌کند. دات گفت: "آب فقط جاری می شود"، و افزود که این ماده با قارچ تخریب کننده چوب آزمایش شد که نشان داد پوشش می تواند در بازه زمانی مورد انتظار به مواد آلی بی ضرر تجزیه شود.

دات خاطرنشان کرد که لیگنین و اسید چرب "برای مدت طولانی در محیط زیست تخریب می شوند" و گفت که مواد جایگزین می تواند به جلوگیری از هزینه های اجتماعی مواد شیمیایی برای همیشه کمک کند.

در حال حاضر، دانشمندان به افزودن ویژگی‌هایی به این پوشش جدید ادامه خواهند داد. SLIP می‌تواند در بسته‌بندی و پوشش‌های مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد، اما قدم بعدی این است که آن را ضد روغن و ضد حریق کنیم تا کاربردهای آن را گسترش دهیم. این تیم همچنین در حال کار برای افزایش مقیاس و ادغام آن با پالایشگاه زیستی و صنایع کاغذ و خمیرسازی است.

یوان گفت: «این مطالعه نمونه کاملی را نشان می‌دهد، جایی که ما از طبیعت یاد می‌گیریم و ماده‌ای پایدار و حیاتی برای جامعه خود طراحی می‌کنیم، با چرخه زندگی مشابه پلیمرهای طبیعی، جایی که همه چیز می‌تواند بدون ایجاد آسیب تخریب شود.»

Puneet S. Dhatt و همکاران، پوشش‌های فوق آبگریز بدون فلوئور زیست‌تخریب‌پذیر و الهام‌گرفته از زیستی، Matter (2026). DOI: 10.1016/j.matt.2026.103068

ارائه شده توسط دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →