تعد مادة البلاستيك من المواد المتينة والقوية، وهو أمر رائع ساهم في انتشاره واستخدامه بصورة غير مسبوقة، ولكنه بالمقابل ذات تأثيرات وخيمة عند تراكمه ووصوله إلى البيئة، لذا طوّر علماء في معهد رايكن RIKEN باليابان نوعًا جديدًا من البلاستيك يتميز بنفس الثبات في الاستخدام اليومي، ولكنه يذوب بسرعة في المياه المالحة، تاركًا وراءه مركبات آمنة.

وتكمن فائدة البلاستيك في أنه مصنوع من روابط تساهمية قوية تربط جزيئاته معًا، مما يعني أنه يتطلب طاقة كبيرة للتحلل، لهذا السبب، فهو متين وطويل الأمد، ومثالي لكل شيء، من التغليف إلى الألعاب.

لكن هذه الروابط القوية نفسها تُصبح مشكلة بعد انتهاء العمر الافتراضي للمنتج البلاستيكي. ذلك الكوب الذي استخدمته مرة واحدة وتخلصت منه سيبقى في مكبات النفايات لعقود، بل قرون، قبل أن يتحلل تمامًا، وبالمقابل عندما يتحلل، يُشكل قطعًا بلاستيكية دقيقة Microplastics (أصغر من 5 ملم) تظهر في جميع أنحاء العالم الطبيعي، بما في ذلك أجسامنا، حيث تُلحق الضرر بصحتنا بطرق بدأنا للتو في فهمها.

ولذا طوّر باحثو معهد RIKEN وخلال ثلاثة عقود من العمل البحثي نوعًا جديدًا من البلاستيك يُضاهي البلاستيك العادي في فعاليته عند الحاجة، ويتحلل بسهولة إلى مركبات آمنة عند عدم الحاجة، يتكون هذا النوع مما يُعرف بالبوليمرات فوق الجزيئية، وهي بوليمرات ذات روابط عكسية تعمل كأوراق لاصقة قابلة للالتصاق والإزالة وإعادة الالتصاق، وفقًا للفريق.

أراد الفريق صنع نوع محدد من البوليمرات فوق الجزيئية يكون قويًا بما يكفي للاستخدامات المعتادة للبلاستيك، ويمكن أيضًا جعله يتحلل بسرعة عند الحاجة، في ظروف معتدلة، تاركًا مركبات غير سامة فقط.

بعد فحص مجموعة من الجزيئات، حدد الباحثون تركيبة معينة بدت ذات خصائص مناسبة - سداسي ميتافوسفات الصوديوم، وهو مُضاف غذائي شائع، ومونومرات مبنية على أيونات الغوانيدينيوم، المستخدمة في الأسمدة، عند خلط هذين المركبين معًا في الماء، يُشكلان مادة لزجة يمكن تجفيفها لتكوين البلاستيك.

يُشكّل تفاعل بين المكونين "جسورًا ملحية" بين الجزيئات، ما يجعل المادة قوية ومرنة، تمامًا مثل البلاستيك التقليدي، ومع ذلك، عند نقعها في الماء المالح، تُفكّك الإلكتروليتات تلك الروابط، فتذوب المادة.

عمليًا، وجد الفريق أن المادة كانت بنفس قوة البلاستيك العادي أثناء الاستخدام، وكانت غير قابلة للاشتعال، عديمة اللون، وشفافة، أما عند غمرها في الماء المالح، فقد ذاب البلاستيك تمامًا في حوالي ثماني ساعات ونصف، هناك بالطبع عقبة رئيسية واحدة مع أي مادة بلاستيكية قابلة للتحلل: ماذا لو لامس المحفز اللازم لتدميرها قبل أن ترغب في ذلك؟ فكوب بلاستيكي لا فائدة منه إذا كانت بعض السوائل قادرة على إذابته.

في هذه الحالة، وجد الفريق أن استخدام الطلاءات الكارهة للماء يمنع أي تحلل مبكر للمادة، وعند التخلص منها، يكفي خدش بسيط على السطح لإعادة دخول الماء المالح، مما يسمح للمادة بالذوبان بنفس سرعة الصفائح غير المطلية.

وفي حين أن بعض المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي قد تترك وراءها جزيئات بلاستيكية دقيقة ضارة، إلا أن هذه المادة تتحلل إلى النيتروجين والفوسفور، وهما عنصران غذائيان مفيدان للنباتات والميكروبات، ومع ذلك، فإن الإفراط في هذه المواد قد يكون ضارًا بالبيئة أيضًا، لذا يقترح الفريق أن أفضل طريقة قد تكون إجراء معظم عملية إعادة التدوير في مصانع متخصصة، حيث يمكن استعادة العناصر الناتجة لاستخدامها مستقبلًا.

ولكن إذا انتهى المطاف ببعضها في المحيط، فسيكون أقل ضررًا بكثير، وربما حتى مفيدًا، مقارنةً بالنفايات البلاستيكية الحالية.

وقد نُشرت ورقة بحثية تصف هذا البحث في مجلة Science.

بتصرف عن RIKEN.