محبوبه رضایی- فارغ‌التحصیل مهندسی انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر
مواد پلیمری از جمله پلاستیک‌ها در صورتی که به عنوان زباله دفن شوند، می‌توانند در محل‌های دفن سبب نفوذ مواد مضر شیمیایی به آب‌های زیرزمینی شوند. این مواد شامل ترکیباتی نظیر فلزات سنگین و سایر ترکیبات خطرناک است که جزء ترکیبات زیان آور برای محیط زیست و سلامت انسان‌ها به شمار می‌روند.
ویژگی تجزیه‌پذیری بسیار کند در اغلب ظروف پلیمری سبب آثار مخرب طولانی مدت آنها می‌شود. امروزه ازدیاد استفاده از این ظروف و رهاسازی آنها در طبیعت، نگرانی‌های جدی جوامع بشری را به دنبال داشته است. تحقیقات در زمینه جایگزینی ظروف پلیمری با ظروف تجزیه‌پذیری که آلایندگی محیطی کمتری داشته باشند، در حال انجام است و در بسیاری از موارد ظروف زیست تخریب پذیر به عنوان جانشین، طراحی شده و مورد استفاده قرار گرفته است، اما به دلیل نواقص مختلفی از جمله ضعف ساختاری و ترکیبی، بسیاری از ظروف زیست تخریب پذیر جهت کاربرد در صنایع غذایی نیاز به بررسی و تحقیقات بیشتری دارند.
مقدمه‌ای بر مبحث ظروف زیست تخریب‌پذیر
مواد پلاستیکی و پلیمری به علت ترکیبات بر پایه مشتقات نفتی و اغلب خاصیت تجزیه‌پذیری بسیار کند، در خاک باقی می‌مانند و به این ترتیب مواد شیمیایی مضر آنها به تدریج از طریق خاک وارد زنجیره غذایی انسان می‌شود. بنابراین علاوه بر اثرات کیسه‌ها و ظروف پلاستیکی بر محیط زیست، آنچه حائز اهمیت است، سلامت انسان هاست. به خصوص اینکه امروزه مصرف بیش از حد و نادرست از این مواد، خطرات جبران ناپذیری را برای سلامت انسان به همراه دارد.
طبق برآوردهای صورت گرفته بیش از ۳۰ درصد از کل پلاستیک‌ها در صنایع بسته بندی مصرف می‌شود، که بیش از نیمی از آن در بسته بندی صنایع غذایی به کار می‌رود.
همچنین با توجه به آمارهای منتشر شده در اروپا ۵۰ درصد از پلاستیک‌های تولید شده در چرخه تولید بازیافت نمی‌شوند. این مساله زمانی نگران کننده می‌شود که میزان مصرف پلاستیک ها به چندین تن می‌رسد.
به عنوان مثال، میزان مصرف ترموپلاستیک‌ها در سال ۲۰۰۶ میلادی در اروپا نزدیک به ۴۰ میلیون تن بوده که از این میزان، ۲۷/۴ در بسته بندی های غیر منعطف و ۷/۲۰% در بسته بندی های منعطف مورد استفاده قرار گرفته است [1].
میزان مصرف پلاستیک در صنایع مختلف(1394)
زیست پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر
مواد زیست‌تخریب‌پذیر موادی هستند که توسط میکرو ارگانیسم‌های موجود در طبیعت، نور و یا روش‌های شیمیایی قابل تجزیه می‌باشند.
مواد زیست تخریب پذیر جایگزین مناسبی برای بسته‌بندی‌های پلیمری سنتزی در صنایع غذایی هستند اما برای کاربرد در این صنایع، اصلاحات ساختاری جهت بهبود خصوصیات بسته بندی مورد نیاز است. گری فین برای اولین بار در سال ۱۹۷۷ میلادی آلیاژ پلی اتیلن و پودر نشاسته را برای تولید کیسه‌های پلاستیکی ثبت اختراع نمود و بعد از آن وست هوف آلیاژ نشاسته را با پلی پروپیلن و پلی لاکتیک اسید توسعه داد.
کاربرد این مواد به عنوان جایگزین پلی اتیلن خالص در ابتدا باعث گردید بیشتر تولید کننده‌های کیسه‌های پلاستیکی به سمت این مواد سوق پیدا کنند، ولی با گذشت زمان با آشکار شدن برخی معایب آن تولید کیسه‌ها از این مواد محدود گردید. اولین مشکلی که ترکیبات نشاسته با درصد بالا داشتند صد در صد تخریب پذیر نبودن آنها بود. در واقع ۲۰ الی % ۴۰ پلی اتیلن یا پلی پروپیلن موجود در ترکیبات باعث گردید که ترکیب پلیمری به طور کامل مانند نشاسته خالص قابلیت تفکیک پذیری نداشته باشد. بعدها جذب رطوبت بالا و بوی نسبتا نامطبوع و نیز استحکام ضعیف این مواد سبب کاهش چشمگیر در رشد تولید کیسه های ساخته شده از آن گردید. نهایتا عدم شفافیت این کیسه‌ها، همچنین تولید گاز متان و گازهای گلخانه‌ای به هنگام تجزیه شدن نیز دلیل مضاعفی برای محدود شدن گسترش این مواد و کیسه‌های حاصل از آن شد.
دلیل اصلی نقاط ضعف ذکر شده این ترکیبات، پودر نشاسته با درصد بالا میباشد. از طرفی دیگر درصد بالای نشاسته موجب رشد سریع قارچ‌ها و کپک‌ها در کیسه‌های پلاستیکی در مناطق گرمسیری می‌گردد. بنا بر برخی گزارش‌ها، ظروف و کیسه‌های تولید شده از ترکیبات نشاسته با درصد بالا، خود مورد مصرف برخی جانوران مانند موش بوده که از دیگر مسائل محیط‌زیستی این مواد به شمار می‌رود [1].
چرخه تجزیه ظروف پلاستیکی
خواص زیست پلیمرها
از خصوصیات اصلی که در فرایند بهبود مواد زیست‌تخریب پذیر در صنایع غذایی نیازمند بررسی و تحقیق است، خواص مکانیکی، گرمایی و مبحث نفوذ پذیری اکسیژن و رطوبت میباشد.
مواد زیست تخریب‌پذیر به کار رفته در صنایع بسته‌بندی مواد غذایی در انواع ساختاری متفاوت به کار می‌رود.
اکثر زیست پلیمرهای کامپوزیت پلیمرهای مصنوعی و طبیعی، نانو پلیمرها، ورق‌ها و فیلم‌های خوراکی می‌توانند به عنوان مواد زیست‌تخریب پذیر در بخش‌های مختلف بسته‌بندی صنایع غذایی به کار روند.
از زیست پلیمرهای تخریب‌پذیر می‌توان به پروتئین‌های گیاهی و حیوانی اشاره کرد. نشاسته به عنوان یک زیست پلیمر طبیعی با ترکیبات خاصی از پلیمرهای مصنوعی می‌تواند خاصیت تجزیه‌پذیری را در ساختار خود ایجاد کند. نانو ذره‌ها نیز می‌توانند روند زیست‌تخریب پذیری را در پلیمرهای مصنوعی به وجود آورند.
در زیست پلیمرها کنترل تغییرات شیمیایی همانند کنترل تغییرات فیزیکی حائز اهمیت است.
تغییرات شیمیایی سبب کاهش کیفیت در غذا شامل واکنش‌های قهوه‌ای شدن، آبکافت و اکسایش لیپیدها و پروتئین‌ها و تغییرات گلیکولی است.
تغییرات فیزیکی مانند نرم شدگی، سفت شدگی، چروکیدگی و خرد شدگی نیز در کنار کنترل تغییرات شیمیایی باید در نظر گرفته شود[1].
مواد اولیه ظروف گیاهی
پلاستیک‌ها
تولیدات پلاستیک در دنیا حدودا بالای 3۰۰ میلیون تن در سال تخمین زده شده است. نیاز روز افزون به چنین مقادیر زیادی از پلاستیک‌های معمولی و برتری آنها به سایر مواد، به علت «خواص طولانی‌‌مدت» آنها میباشد. این خواص شامل مقاومت به واکنش‌های شیمیایی بویژه واکنش‌های آنزیمی میباشد. به عنوان مثال ممکن است که برای چند گرم پلاستیک (مانند پلی اتیلن) ۱۰۰ سال پروسه تجزیه در شرایط نرمال زیست‌محیطی به طول بیانجامد.
پلاستیک‌های تجزیه پذیر توسط انجمن تست مواد آمریکا (ASTM D20.96) طبقه‌بندی می‌شوند:
الف) پلاستیک‌های نور تخریب پذیر (Photodegradable): پلاستیکی که توسط نور روزانه تجزیه می‌شود.
ب) پلاستیک تجزیه پذیر اکسیداتیو (Oxidative): پلاستیکی که توسط اکسیداسیون تجزیه می‌شود.
ج) پلاستیک تجزیه پذیر هیدرولیتیکی (Hydrolytic): پلاستیکی که توسط هیدرولیز تجزیه می‌شود.
د) پلاستیک زیست تخریب پذیر (Biodegradable): پلاستیکی که توسط میکرو ارگانیسم‌هایی طبیعی چون باکتری، قارچ و جلبک تجزیه می‌شود.
در ۳ گروه اول پلاستیک‌ها نیازمند ورودی‌های اضافی چون اشعه UV و یا اکسیژن برای عمل تجزیه می‌باشند. حال آنکه گروه آخر که پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر می‌باشند، به صورت طبیعی تجزیه می‌شوند. از جمله محصولاتی که به این طریق تولید و تجزیه می‌شوند می‌توان به ظروف یکبار مصرف گیاهی اشاره نمود [2].
ظروف یکبار مصرف گیاهی
مضرات ظروف یکبارمصرف پلاستیکی
اثر بر سلامتی انسان
به طور كلي پلاستيك‌ها، پليمرهايی هستند كه از سنتز مواد اوليه به نام مونومر تهيـه مـی‌شـوند. مونومرهـا مواد سمي و براي سلامت انسان مضر هستند، در حالی كه پليمرها خنثی هسـتند و خطـری بـراي سـلامتی انسان ندارند، اما اشكال كار اينجاست كه معمولاً در فرايند تهيه پليمر مقداری مونومر باقی می‌ماند.
محققـان به اين نتيجه رسيده‌اند كه استفاده از ظروف پلي استايرن برای مواد غـذايی گـرم و داغ از نظـر بهداشـتي بـه هيچ عنوان مناسب نيست. چون ظروف پلي استايرنی فوم و غير فوم هميشه مقداري استايرن آزاد در تركيبـات پليمري خود دارند كه فوق العاده سرطان زاست. زمانی كه ظروف پلی استايرن با مواد غذايي گـرم و داغ و بـه ويژه چرب تماس پيدا می‌کنند، استايرن آزاد آن وارد ماده غذايی می‌شود و افرادی كـه بـه طـور مسـتمر از غذاهای درون اين ظروف استفاده می‌كنند، دچار بيماری‌‌های خطرناكی از جمله سرطان می‌شوند.
تخریب محیط زیست
پلاستيك‌ها از نفت كه منبع انرژی تجديدناپذير است، تهيه می‌شوند . مصرف روزافزون پلاستيك‌هـا بـه معنی اتلاف اين منبع انرژي است. از طرفی وقتی كه مواد پلاستيكی را دور مي‌كنيم آنها جزيی از منظره طبيعی آن ناحيـه می‌شـوند، زيـرا 250 الـی 500 سـال طـول مـی‌كشـد تـا پلاستيك‌ها تجزيه شوند. پلاستيك‌های مدفون از رشد ريشه‌های گياهان جلوگيری می‌كنند. این در حالی است كه پلاستيكی شدن خاك موجب خفگی گياهان می‌شود3
ظروف یکبار مصرف پلاستیکی
ظروف یکبار مصرف زیست‌تخریب‌پذیر
ظروف يكبار مصرف يكی از دغدغه‌های دوستداران محيط‌زيسـت اسـت. ايـن ظـروف بـه واسـطه تركيبـات پلاستيكی تجزيه‌ناپذير هرگز قابل بازيافت و تجزيه توسط چرخه طبيعت نيسـتند و بر همین اساس از جملـه تهديدات بزرگ برای محيط زيست به شمار می‌روند.
متأسفانه استفاده از اين ظروف در كشور ما بسـيار رايـج شده و از حد استاندارد بسيار بالاتر است. با توجه به روند روزافزون استفاده مردم دنيا از ظروف يكبـار مصـرف پلاستيكي و كلاً پلاستيك‌های ساخته شده از مواد نفتی و عمر 300ساله اين مواد پـس از دفـن در خـاك، آنها متوجه شدند بعد از مدت كوتاهی كره زمـين را يـك پوسـته پلاسـتيكي احاطـه خواهـد كـرد و تـأثيرات كوتاه مدتی چون سرطان زايی و بلندمدتی چون تغييرات ژنی برای نسل‌های بعدی به همراه خواهد داشت.
کار روی پلیمرهای گیاهی در جهان از سال 1970 و در زمان بحران نفت اغاز شد. در آن زمان کشورهای پیشرفته به فکر استفاده از موادی برای بسته‌بندی افتادند که وابسته به نفت و مشتقات آن نباشد. بنابراین پلیمرهای گیاهی ساخته شده با ترکیباتی مانند سیب زمینی، ذرت و گندم مورد آزمایش قرار گرفت. این پلیمرهای هیدروکربنی دارای خواص ضعیف پلیمری است که با تغییر و اصلاح آنها می‌توان به ویژگی‌های پلیمر نفتی رسید. شکل و ظاهر این ظروف کاملا مشابه ظروف پلاستیکی است با این تفاوت که زیست‌تخریب‌پذیر است.
توليد ظروف قابل بازيافت از پليمرهای زيست‌تخريب‌پذير بر دو پايه طبيعی و سنتزی میباشد. پليمرهای بـر پايه مواد طبيعی، بر اساس پليمرهای با منشأ حيوانی يا گياهی می‌باشند. عمده‌تـرين و شـاخص‌تـرين مـواد اوليه طبيعی كه در دنيا برای توليد پليمرهای زيست‌تخريب‌پذير مورد استفاده قرار می‌گيرند، پلی ساكاريدها و به خصوص انواع نشاسته‌ها می‌باشند. نشاسته نيز از گندم، ذرت، سيب‌زمينی، برنج و غيـره قابـل حصـول میباشد. تنها برای استفاده از اين پليمرها در صنعت بسته‌بندی كه نياز به مواد مقاوم بـه محـيط‌هـای آبـي دارد، می‌بايست ماهيت اين تركيبات از آب دوست (هيدروفيل) به آب گريز (هيدروذوب) تغيير يابد.
مواد تشكيل دهنده پليمرهای گياهی در نقاط مختلف دنيا بر اساس فراوانی مواد گياهی فرق می‌كند. به طـور مثال در اروپا از نشاسته سـيب زمينـي و در آمريكـا از نشاسـته ذرت و در اسـتراليا از نشاسـته گنـدم اسـتفاده می‌شود. هر چند نشاسته سيب زميني از لحاظ پليمری دارای بيشترين خاصيت است، اما در ايران از نشاسـته ذرت استفاده می‌شود، چون توليد آن زياد است.
در استفاده از اين ظروف هيچ محدوديتی وجود ندارد و تمام انواع ظروفی كه با پلاستيك‌های معمول سـاخته می‌شوند با پليمرهای گياهی هم قابل توليد است. قيمت ظروف يكبار مصرف گياهی تقريباً بـه انـدازه بهـای ظروف يكبار مصرف پلاستيكی است ولی در صورتی كه جامعه به سمت اسـتفاده از ايـن ظـروف گـام بـردارد بدون ترديد قيمت آن بسيار كاهش می‌يابد [3].
فواید استفاده از ظروف یکبار مصرف گیاهی
– پليمرهای گياهی نسبت به ظروفی كه با پلاستيك‌های معمول ساخته مـی‌شـوند از انعطـاف‌پـذيری بيشتری برخوردارند و در مايكروفر قابل استفاده‌اند. بر خلاف پلـی اسـتايرن كـه اسـتفاده از آن در دمـای بالاتر از 65 درجه مجاز نيست، دمای 90تا 100 درجه سانتی گراد را به راحتی تحمل می‌كنند.
– سازگاری با محيط‌زيست و تجزيه پذيری در خاك حداكثر پس از 6 ماه؛
– تجزيه در خاك بدون آثار تخريبی بر محيط‌زيست؛
– عاری بودن از هرگونه آثار مضر پلاستيك‌های نفتی پس از تماس با مواد غذايی داغ؛
– وابسته نبودن به مواد اوليه نفتی و تقويت و توسعه صنايع كشاورزی؛
– مصرف كم انرژی در فرايند توليد محصول و امكان استفاده در صنايع بسته بندي غذايی [3].
ظروف گیاهی بر پایه نشاسته ذرت
فناوری تولید ظروف یکبار مصرف تجدیدپذیر
ظروف یکبار مصرف گیاهی که از نشاسته ذرت ساخته شده‌ا‌ند در شرایط مناسب (دما، رطوبت و حضور میکروب‌ها)، تا ۶ ماه در طبیعت تجزیه می‌شوند. این محصولات تبدیل به گیاه خاک غیر سمی شده که می‌توان از آنها به عنوان کود استفاده کرد. برخی از ظروف یکبار مصرف گیاهی از نشاسته ذرت ساخته می‌شوند. پروسه ساخت این محصولات بدین ترتیب است که ذرت در مرحله اول به آرد و نشاسته تبدیل می‌شود، سپس نشاسته ذرت به همراه سایر مواد افزودنی و مقدار کمی پلی پروپیلن در میکسر‌های با دور بالا به صورت کامپاند یکنواخت درآمده و پس از آن در دستگاه اکسترودر به گرانول گیاهی تبدیل می‌شود. در مرحله بعد، گرانول به صورت ورق گیاهی درآمده و در نهایت در دستگاه‌های مختلف شکل دهی تبدیل به ظروف گیاهی در اشکال مختلف می‌شوند [2].
مراحل تولید ظروف گیاهی
پرفروش‌ترین انواع ظروف گیاهی آشپزخانه
ظروف گیاهی آشپزخانه
انواع ظروف گیاهی و گلدان‌های گیاهی (زیست تخریب پذیر)
انواع ظروف گیاهی و گلدان های گیاهی (زیست تخریب پذیر)
انواع ظروف یکبار مصرف گیاهی
ظروف گیاهی
ظروف گیاهی زیست تخریب پذیر در دنیا
ظروف گیاهی در دنیا
بشقاب‌های گیاهی به زیست
نمونه‌هایی از ظروف بامبو
جمع بندی و نتیجه گیری
در این بخش با جمع‌بندی مطالب به شما کمک می‌کنیم که با توجه به سلیقه و علاقه خویش انتخابی درست داشته باشید و از شرکتی خرید کنید که تمام نیازهای شما را برطرف نماید. خرید ظروف گیاهی تنها وابسته به یک چیز است و آن هم این است شما فردی باشید که به محیط زیست خود اهمیت ویژه بدهید و علاقمند باشید که در حفظ آن کوشا باشید.
همانطور که در بخش محصولات بررسی شد محصولات گیاهی را می‌توان به دو بخش یکبار مصرف و دائمی تقسیم کرد، ظروف بامبو و گلدان‌های بامبو از جمله ظروفی هستند که شما می‌توانید با خرید و استفاده از آن به حفظ محیط زیست کمک کنید و زمانی که نیاز داشتید از ظروف یکبار مصرف استفاده کنید از نوع ظروف گیاهی استفاده کنید که زیست‌تخریب‌پذیر می‌باشند.
معرفی شرکت های ایرانی حوزه ظروف گیاهی
منابع
[1] www.saharfood.co.
[2] www.beh-zist.com.
[3] www.hse.nigc.ir.
[4] سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران, تهران, 1390.
[5] م. محمد شفیعی, ا. محمدشفیعی and ف. باقری, “بررسی چند نمونه از پلاستیک های زیست تخریب پذیر,” in کنفرانس بین المللی مهندسی و علوم کاربردی, امارات- دبی, 1394.
