الابتكار في المواد البلاستيكية القابلة للتحلل من الطحالب

أنظمة Algaeventure (AVS)، هي واحدة من العديد من الشركات الناشئة المبتكرة المشاركة في برنامج التوجيه التابع لقسم ARPA-E. تأسست شركة AVS في عام 2008، وحصلت على 5.9 مليون دولار في عام 2009 لتطوير تقنيات تركز على الحصول على المواد البلاستيكية من الطحالب. ومع ذلك، فإن قصة AVS بدأت بالفعل في وقت سابق، عندما كانت الشركة الأم يونيفنتشر قررت الشروع في البحث عن بدائل متجددة للمواد البلاستيكية التقليدية المشتقة من النفط.

بحث وتطوير المواد البلاستيكية القائمة على الطحالب

بين عامي 2004 و2008، حددت شركة يونيفينشر الحاجة إلى إيجاد بدائل للمواد البلاستيكية التقليدية، نظراً للانحدار الحتمي لأعمالها الرئيسية التي تعتمد على الأقراص المضغوطة وأقراص الفيديو الرقمية. وقد قادهم هذا إلى البحث في مصادر مختلفة للكتلة الحيوية، ووجدوا أن الطحالب مورد واعد. لا تتمتع الطحالب بدورة حياة قصيرة تسمح بالنمو السريع فحسب، ولكنها لا تتطلب أيضًا أرضًا خصبة أو مياهًا عذبة، مما يتجنب المنافسة مع المحاصيل الغذائية، على عكس المواد البلاستيكية الحيوية الأخرى المعتمدة على الذرة وقصب السكر.

تقدم الطحالب حلاً واعداً ليس فقط بسبب معدل نموها السريع، ولكن أيضًا بسبب قدرتها على تقليل الطاقة في عمليات الإنتاج. يعد الحصول على البلاستيك من الطحالب عالي الكفاءة، متجاوزًا الطرق التقليدية القائمة على أجهزة الطرد المركزي التي تستخدم المزيد من الطاقة لفصل الكتلة الحيوية عن الماء. استثمرت AVS جهودها في تحسين تكنولوجيا المعالجة لتقليل تكاليف إنتاج هذا النوع الجديد من البلاستيك القابل للتحلل الحيوي، ومعالجة التحديات التقنية الرئيسية في حصاد الطحالب وتجفيفها.

المزايا البيئية للطحالب البلاستيكية

إن تطوير المواد البلاستيكية القابلة للتحلل من الطحالب لا يمثل فقط خيارًا مستدامًا لتقليل البصمة الكربونية الناتجة عن صناعة البلاستيك التقليدية. ومن الممكن أن تساعد التكنولوجيا الكامنة وراء هذا الابتكار أيضًا في تجديد النظم البيئية البحرية، حيث تعمل الزراعة المسؤولة للطحالب في المزارع المحيطية الخاضعة للرقابة على تقليل تحمض المحيطات وتساهم في التنوع البيولوجي. وفقًا لبعض المشاريع الحالية، مثل SeaweedPack، فإن استبدال طن واحد فقط من البلاستيك التقليدي بالبلاستيك الحيوي الناتج عن الطحالب يمكن أن يوفر ما يصل إلى طنين من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا.

بالإضافة إلى ذلك، على عكس المواد البلاستيكية الحيوية الأخرى التي تتطلب ظروفًا صناعية محددة لتتحلل، فإن البلاستيك الحيوي للطحالب يتحلل قابلة للتحلل بنسبة 100% في المنزل. وهذا يعني أنه بمجرد التخلص منها، يمكن تحويلها إلى سماد دون الحاجة إلى منشآت معقدة، مما يؤدي إلى إغلاق دورة الاقتصاد الدائري.

البحوث الحالية والتحديات المستقبلية

حاليا، مشاريع بحثية مختلفة تعمل على تطوير استخدام الطحالب لإنتاج البلاستيك الحيوي القابل للاستخدام تجاريًا. وهذا هو حال مشروع SEABIOPLAS، الذي أظهر كيف يمكن لزراعة الطحالب في أنظمة تربية الأحياء المائية المتكاملة متعددة التغذية أن تولد مواد بلاستيكية حيوية، وبالتالي تنتج منتجات ثانوية مفيدة مثل أعلاف الأسماك. يسمح هذا النوع من الأنظمة المحسنة بمضاعفة محتوى السكر في الكتلة الحيوية أربع مرات، وهو عامل رئيسي في تحسين الكفاءة في إنتاج البلاستيك الحيوي.

تقنية أخرى واعدة هي استخدام بكتيريا Haloferax mediterranei، الذي يستقلب الكربوهيدرات الموجودة في الطحالب لإنتاج بولي هيدروكسي ألكانوات (PHA)، وهو نوع من البوليستر الطبيعي والقابل للتحلل. تستخدم هذه الطريقة، التي طورتها جامعة تل أبيب، الكائنات الحية الدقيقة لتحل محل العمليات الكيميائية الملوثة، وتوليد مواد بلاستيكية قابلة للتحلل بالكامل وتتحلل خلال عام واحد تقريبًا.

كما بدأت شركات مختلفة العمل معها البلاستيك القائم على الطحالب البحرية، مثل Sway، التي طورت نظامًا لإنتاج أكياس قابلة للتحلل من الأعشاب البحرية المستزرعة بشكل مسؤول. لا تمثل هذه الأنواع من الحلول تقدمًا نحو نموذج الاقتصاد الدائري فحسب، بل تساهم أيضًا في تقليل التأثير البيئي للمواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد.

باختصار، تظهر مبادرات مثل مبادرات AVS وUniventure وغيرها من الجهات الفاعلة الدولية أن استخدام الطحالب لإنتاج المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي هو أكثر من مجرد نظرية. لا تعد المواد البلاستيكية الحيوية من الطحالب بديلاً مستدامًا فحسب، ولكن مع التطوير السليم، يمكن أن تصبح حلاً رئيسياً للمواد البلاستيكية التقليدية، مما يقلل من اعتمادنا على النفط ويوفر حلاً حقيقياً للتعامل مع النفايات البلاستيكية.