العقد الذي شهد انتقال التغليف بالبوليمر-المعتمد على المواد الحيوية من مجال متخصص إلى مستوى قياسي

وهذا هو بالتحديد التحدي الذي سعى التغليف بالبوليمر-الحيوي إلى مواجهته على مدار العقد الماضي. تشير البيانات إلى أن قيمة سوق ابتكارات البوليمرات الحيوية-العالمية بلغت قيمتها حوالي 2.6 مليار دولار أمريكي في عام 2026 ومن المتوقع أن تنمو إلى 6.5 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2034. ومن بين هذه الفئتين، حمض البوليلاكتيك (PLA) والبولي هيدروكسي ألكانوات (PHAs) هما الفئتان اللتان تحظىان بأكبر قدر من الاهتمام. يمكن لـ PLA، المصنوع من نشا الذرة أو قصب السكر، أن يتحلل بالكامل إلى الماء وثاني أكسيد الكربون في غضون ستة أشهر في ظل ظروف التسميد الصناعي؛ ويعتبر PHA أكثر تميزًا- فهو عبارة عن بوليستر طبيعي تم تصنيعه بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في ظل ظروف معينة. فهو لا يتحلل بشكل طبيعي في كل من التربة ومياه البحر فحسب، بل يمكن أيضًا التحكم في معدل تحلله بدقة عن طريق ضبط نوع البوليمر المشترك.

ومع ذلك، فإن رحلة التغليف بالبوليمر-الحيوي من مفهوم مختبري إلى معيار على رفوف المتاجر الكبرى لم تكن سلسة. غالبًا ما يربط المستهلكون بشكل بديهي بين المواد التي تعتمد على-الحيوية وبين كونها-صديقة للبيئة وقابلة للتحلل بشكل طبيعي، ولكن في الواقع، لا تزال هذه المواد متخلفة عن المواد البلاستيكية التقليدية-التي تعتمد على البترول في الأداء في العديد من الجوانب. على سبيل المثال، تتراوح درجة حرارة التزجج في PLA من حوالي 55 درجة إلى 60 درجة، مما يعني أنه عند سكب كوب من القهوة الساخنة فيه، قد تبدأ العبوة في التليين والتشوه. كما أن خصائص حاجز بخار الماء الخاص بها أقل بكثير من خصائص طبقة PE التقليدية، مما يجعلها غير مناسبة-للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا صارمًا في الرطوبة، مثل الحفاظ على اللحوم والسلع المجففة.

لحل هذه المشكلات، استخدم الباحثون استراتيجيات مختلفة، بما في ذلك تعديل البوليمرات المشتركة والمزج. أحد الحلول المتقدمة هو تقنية PLA من البوليمر المشترك. من خلال ضبط نسبة حمض اللاكتيك L- إلى حمض اللاكتيك D- في PLA، يتم تقليل هشاشة المادة بشكل كبير-بينما يكون PLA القياسي عرضة للكسر عند الثني، تظهر كتلة البوليمر المشترك PLA صلابة أكبر بنسبة تزيد عن 300%، مما يجعلها قابلة للتطبيق تجاريًا للتطبيقات العملية مثل أكياس المنتجات الطازجة وتغليف سلسلة التبريد.

ومن الجدير بالذكر أن التركيز على المواد-الحيوية قد تحول من "قابلية التحلل الحيوي" إلى "التصميم الدائري". يشير عدد متزايد من المدافعين عن البيئة إلى أنه إذا تم التخلص من الفيلم القابل للتحلل الحيوي ولم ينتهي به الأمر في منشأة تسميد صناعية متخصصة ولكن بدلاً من ذلك يدخل في نظام إعادة تدوير البلاستيك العام، فإنه يمكن أن يلوث بالفعل مسار إعادة التدوير. وهذا هو السبب بالتحديد في أن PPWR الخاص بالاتحاد الأوروبي واللوائح الجديدة في العديد من البلدان، بينما تروج للمواد-الحيوية، تؤكد أيضًا على الحاجة إلى تصميم مواد يمكن تحديدها وتطوير أنظمة داعمة لإعادة التدوير المصنفة.