طور باحثون من جامعتي رايس وهيوستن الأمريكيتين، تقنية جديدة لتحويل السليلوز البكتيري إلى مادة حيوية عالية الصلابة ومتعددة الاستخدامات، في خطوة تمهد لاستبدال البلاستيك التقليدي ببدائل قابلة للتحلل في صناعات التعبئة والتغليف والإلكترونيات والمنسوجات.
تقوم العملية على توجيه البكتيريا أثناء النمو لإنتاج هياكل منتظمة من السليلوز، تتمتع بخصائص ميكانيكية وحرارية متقدمة.
وقال د. محمد مقصود رحمن، إن النفايات البلاستيكية لا تزال تشكل تهديداً بيئياً بسبب تحللها إلى جزيئات دقيقة، تطلق مواد ضارة ومسرطنة، بينها الفثالات والمواد الكيميائية الأبدية.
وأضاف: «اعتمدنا على مفاعل حيوي دوار للتحكم في حركة البكتيريا المنتجة للسليلوز، ما سمح بمحاذاة الألياف النانوية أثناء التكوين، بدلاً من نموها العشوائي المعتاد».
وأوضح: «هذه التقنية رفعت بشكل كبير من قوة المادة، لتصبح بمستوى بعض المعادن والزجاج مع احتفاظها بالمرونة والشفافية».
وقال د. محمد مقصود رحمن، إن النفايات البلاستيكية لا تزال تشكل تهديداً بيئياً بسبب تحللها إلى جزيئات دقيقة، تطلق مواد ضارة ومسرطنة، بينها الفثالات والمواد الكيميائية الأبدية.
وأضاف: «اعتمدنا على مفاعل حيوي دوار للتحكم في حركة البكتيريا المنتجة للسليلوز، ما سمح بمحاذاة الألياف النانوية أثناء التكوين، بدلاً من نموها العشوائي المعتاد».
وأوضح: «هذه التقنية رفعت بشكل كبير من قوة المادة، لتصبح بمستوى بعض المعادن والزجاج مع احتفاظها بالمرونة والشفافية».
سجلت صفائح السليلوز قوة شد بلغت 436 ميغاباسكال، قبل أن يضيف الباحثون صفائح نانوية من نتريد البورون، لترتفع القوة إلى نحو 553 ميغاباسكال، مع قدرة على تبديد للحرارة أسرع بثلاث مرات مقارنة بالعينات التقليدية.
وأشار الباحثون إلى أن التقنية الجديدة تتيح دمج إضافات نانوية مختلفة داخل السليلوز الحيوي بسهولة، ما يسمح بتطوير مواد مخصصة لتطبيقات تشمل أنظمة الإدارة الحرارية، ومواد البناء، والإلكترونيات الخضراء، وتقنيات تخزين الطاقة.
وأكدوا أن المشروع يمثل نموذجاً للتعاون بين علوم المواد والبيولوجيا وهندسة النانو، معربين عن أملهم في أن تصبح هذه المواد الحيوية بديلاً واسع الانتشار للبلاستيك مستقبلاً، بما يسهم في الحد من التلوث البيئي.
