محققان کشف کردند که چرا پلاستیک قطعات خطرناکی را می‌ریزد

ساختار منحصربه‌فردی که پلاستیک را بسیار مفید می‌کند، آن را مستعد تشکیل خرده‌های میکرو و نانوسکوپی خطرناک می‌کند.

کد خبر: ۱۲۴۶۹۷۳

سه‌شنبه - ۱۹ فروردين ۱۴۰۴ / April 08, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، جهان مملو از تریلیون‌ها قطعه پلاستیکی میکرو و نانوسکوپی است. اینها می‌توانند کوچکتر از یک ویروس باشند - فقط به اندازه کافی برای ایجاد اختلال در سلول‌ها و حتی تغییر DNA. محققان آنها را تقریباً در هر جایی که نگاه کرده‌اند، از برف قطب جنوب گرفته تا خون انسان، پیدا می‌کنند.

در یک مطالعه جدید، دانشمندان فرآیند مولکولی را که باعث می‌شود این قطعات کوچک در مقادیر زیاد شکسته شوند، مشخص کرده‌اند. از زمانی که ۷۵ سال پیش وارد بازار شد، پلاستیک در همه جا حاضر شده است - و بنابراین، احتمالاً نانوپلاستیک‌ها نیز دارند.

همانطور که مشخص است، ویژگی‌هایی که پلاستیک را قوی و انعطاف پذیر می‌کند، آن را مستعد تشکیل نانوپلاستیک‌ها نیز می‌کند - این امر در مورد ۷۵ تا ۸۰ درصد از پلاستیک‌های مورد استفاده که به عنوان پلیمر‌های نیمه بلوری در جامعه نامیده می‌شوند، صادق است. Sanat Kumar، Michael Bykhovsky و Charo Gonzalez-Bykhovsky استاد مهندسی شیمی در مهندسی کلمبیا، این تلاش تحقیقاتی را رهبری کردند.

اگر از طریق یک میکروسکوپ قدرتمند به یک تکه پلاستیک نگاه کنید، لایه‌های متناوب مواد سخت و مواد نرم را خواهید دید. در لایه‌های سخت، مولکول‌های پلاستیک به‌طور صلب در ساختار‌های بلوری قوی سازمان‌دهی می‌شوند. در لایه‌های نرم، مولکول‌ها فاقد ساختار هستند و توده‌ای نرم و بی‌شکل را تشکیل می‌دهند. هنگامی که هزاران لایه از این لایه‌ها روی هم چیده می‌شوند، ماده‌ای را ایجاد می‌کنند که سبک، بادوام و بسیار متنوع است. نکته مهم این است که این مواد خواص منحصر‌به‌فرد خود را از طریق اتصال بین فاز‌های نرم و سخت به دست می‌آورند.

در مقاله‌ای که در ۲۸ مارس در Nature Communications منتشر شد، محققان نحوه تشکیل نانوپلاستیک‌ها را توضیح می‌دهند. آنها کشف کردند که این فرآیند در لایه‌های نرم شروع می‌شود، لایه‌هایی که در طول زمان به دلیل تخریب محیطی ضعیف‌تر می‌شوند و حتی زمانی که پلاستیک تحت فشار نیست می‌شکنند. این قطعات نرم به خودی خود به سرعت در محیط تجزیه می‌شوند. مشکلات زمانی بوجود می‌آیند که شکست یک لایه نرم اجازه می‌دهد تا لایه‌های سخت جدا شوند. این قطعات کریستالی، نانو و میکروپلاستیک‌هایی هستند که می‌توانند قرن‌ها در محیط باقی بمانند و آسیب‌های قابل‌توجهی را به موجودات زنده از جمله انسان وارد کنند.

برای آشنایی بیشتر با این اثر با کومار به گفت‌و‌گو نشستیم.

این مقاله چگونه به درک ما از نانوپلاستیک‌ها کمک می‌کند؟

شواهد حکایتی زیادی از نانوپلاستیک‌ها وجود دارد - مردم آنها را در همه جا پیدا کرده‌اند و شکل‌گیری آنها را دیده‌اند -، اما هیچ‌کس مکانیسم‌های شکل‌گیری آنها را تعیین نکرده بود.

چه چیزی کشف کردی؟

۷۵ درصد از تمام پلاستیک‌های استفاده شده دارای ساختاری از آجر و ملات است. از لایه‌های متناوب واقعاً نازک ساخته شده است: سخت، نرم، سخت، نرم و غیره. ما از دهه ۱۹۵۰ می‌دانیم که مواد نرم، چیز‌های سخت را کنار هم نگه می‌دارند. آنچه ما در مطالعه جدید نشان می‌دهیم این است که این اتصالات نرم حتی در شرایط سکون مانند محل دفن زباله چقدر آسان می‌شکنند. هنگامی که آن لایه از کار می‌افتد، بخش‌های سخت جایی برای رفتن ندارند - آنها در محیط پراکنده می‌شوند.

چرا این یک مشکل است؟

این قطعات در اطراف شناور هستند و برخی از آنها در بدن انسان قرار می‌گیرند. کوچک‌ترین قطعات از سلول‌ها عبور می‌کنند و به هسته می‌رسند، جایی که می‌توانند با DNA شروع به درهم‌کاری کنند. نانو و میکروپلاستیک‌ها که به نظر می‌رسد اندازه‌ها و شکل‌های مشابهی با آزبست دارند، پتانسیل ایجاد سرطان، بیماری قلبی/سکته مغزی و سایر بیماری‌ها را افزایش می‌دهند.

آیا راه حل مهندسی برای رفع این مشکل وجود دارد؟

نتایج ما نشان می‌دهد که مهندسی معماری لایه‌های نرم برای انعطاف‌پذیری بیشتر، میزان قطعات کریستالی را کاهش می‌دهد. واضح است که باید روی این نقطه تمرکز کرد تا میزان میکرو و نانو پلاستیک ایجاد شده در اثر تخریب معمولی پلیمر کاهش یابد.

چگونه درک بهتر نانوپلاستیک‌ها می‌تواند سلامت انسان را بهبود بخشد؟

فقط ۲ درصد از پلاستیک‌ها بازیافت می‌شوند، عمدتاً به دلیل گران بودن آنها. اما اگر فقط پلاستیک را به محیط پرتاب کنید، میکرو و نانوپلاستیک‌هایی ایجاد می‌شود که به نظر می‌رسد مشکلاتی برای سلامتی ایجاد می‌کنند. اگر اینطور فکر کنید، اگر مجبور باشید بین مشکلات سلامتی که می‌تواند توسط نانوپلاستیک‌ها ایجاد می‌شود در مقابل هزینه بازیافت یکی را انتخاب کنید، شاید بازیافت آن ارزان‌تر باشد.