הפלסטיק שלנו ירוק, זול ואיכותי יותר

חומרים פלסטיים הם זולים לייצור ויש להם מגוון תכונות שעונות על הצרכים שלנו. לכן, חלק ניכר מהמוצרים בהם אנו נתקלים בחיי היום-יום מורכבים מחומרים אלו. אבל החיסרון העיקרי שכולנו כבר מודעים אליו הוא שחומרים פלסטיים מסורתיים כגון פוליאתילן או פוליסטירן מזיקים לסביבה. איך זה בא לידי ביטוי? קודם כל, הם נגזרים מנפט, שהוא משאב מתכלה (ההיפך ממשאב מתחדש), ושנית - קצב הפירוק שלהם בסיום השימוש הוא איטי במיוחד ועשוי להמשך אפילו מאות שנים. הבעיה מחמירה שבעתיים כאשר מדובר במוצרי הפלסטיק שמיועדים ל״שימוש יחיד״, כגון אריזות מזון. לכן, מדעניות ומדענים בכל העולם מנסים למצוא פתרונות שיצמצמו את השימוש בחומרים האלה. לראשונה, צוות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליח לייצר גרסה משופרת של פלסטיק ידידותי לסביבה בשם פולי (חומצה לקטית). החוקרים מעריכים שהפיתוח החדש יסייע לתעשייה להגביר את השימוש בפולימרים הירוקים על חשבון אלו המסורתיים, ובכך להפחית את טביעת הרגל האקולוגית של תעשיית הפלסטיק.

החוליה החזקה

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנט רמי חדור בהנחיית פרופ' משה קול, ראש בית הספר הנכנס לכימיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש סאקלר, ראש הקתדרה לכימיה ירוקה ע״ש ברונו לנדסברג, וחבר המועצה הירוקה של אוניברסיטת תל אביב, ובשיתוף ד״ר מיכאל שוסטר מחברת כרמל אולפינים ופרופ׳ וינצ׳נזו ונדיטו מאוניברסיטת סלרנו באיטליה. הוא נערך בתמיכת משרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה ובתמיכת הקרן הלאומית למדע ופורסם בכתב-העת היוקרתי Angewandte Chemie והובלט כמאמר VIP.

פולימרים, או חומרים פלסטיים, הם חומרים כימיים בעלי מבנה של שרשראות-ענק. תכונותיהם נקבעות על פי אופי החוליות בשרשרת והאופן בו הן מסודרות. החוקרים מסבירים כי מבין כל החלופות האפשריות, הפלסטיק פולי (חומצה לקטית) נחשב לירוק ביותר, מפני שחומר הגלם לייצורו (החוליות), נגזר ממשאבים מתחדשים, בהם גידולים חקלאיים כגון תירס, ומפני שקצב פירוקו בסביבה מבוקרת לאחר השימוש הוא מהיר. עם זאת, מחירו יחסית לפולימרים המסורתיים הוא גבוה ולכן השימוש בו הוא עדיין מוגבל. הפיתוח של המחקר העדכני צפוי להוזיל את ייצורו.

תהליך הכנת הפלסטיק דורש שימוש בזרז, מעין מכונת אריגה כימית שמחברת את החוליות ליצירת שרשראות הפולימר. בתהליך הכנת חומר הגלם, מתקבלות חוליות מסוגים שונים. הזרז התעשייתי איננו מסוגל להבחין בין סוגי החוליות, והשרשראות שהוא יוצר מכילות רצף אקראי של החוליות. בהתאמה, הפלסטיק המתקבל הוא בעל חוזק מופחת. כדי לקבל תכונות רצויות של הפלסטיק, יש לכן לטהר את חומר הגלם על ידי הפרדת החוליות לסוגיהן השונים עוד לפני שלב הפילמור, דבר שמייקר את תהליך הייצור.

בלב התגלית הנוכחית, נמצאים זרזים חדישים שמסוגלים להבחין בין סוגי החוליות השונים. בהתאמה, מרוכזות החוליות השונות באזורים שונים של השרשראות, והפולימר המתקבל הוא גבישי ובעל חוזק מוגבר, גם כאשר הוא מיוצר מחומר גלם בלתי טהור. השימוש בזרזים אלה מייתר את הצורך בטיהור חומר הגלם ועשוי להוזיל את הייצור. אותה יכולת הבחנה של הזרזים החדישים מתקיימת גם בתנאי ייצור תעשייתיים קיצוניים, והזרזים הם יעילים במיוחד.

"אנחנו מקווים שבעזרת הטכנולוגיה שלנו נוכל להשפיע, כבר בעתיד הנראה לעין, על סוגי החומרים הפלסטיים העתידיים ועל אופן ייצורם, בתקווה להפחית בהקדם את טביעת הרגל הפחמנית של התעשייה העולמית"

מענה איכותי ויעיל לבעיה גלובלית

לשאלה מתי אפשר יהיה להתחיל ליישם את השימוש בשיטה החדשנית עונה פרופ' קול כי "הדרך בין פיתוח מעבדתי ליישום תעשייתי היא כרגיל ארוכה. החומרים והטכנולוגיה החדשים צריכים להראות יתרונות מהותיים יחסית לחומרים והטכנולוגיה הקיימים. לדוגמא, הוזלה קלה של התהליך לא תצדיק בניית מפעל חדש בהשקעה של עשרות מיליוני דולרים. התהליך הקיים סובל ממספר בעיות, בהן שימוש בזרז המבוסס על בדיל וצורך בטיהור יקר של חומר הגלם. להערכתי, ההמצאה שלנו עשויה להתגבר על בעיות אלה. כמובן שצריך להיות שותף תעשייתי אשר יהיה מוכן להשקיע כסף, זמן ומאמצים בשיתוף פעולה, כדי בסופו הטכנולוגיה תהיה בשלה ליישום". 

^{מתכלות לאחר מאות שנים. אריזות מזון ל"שימוש יחיד"}

לשאלה עד כמה תהיה להמצאה החדשה השפעה על חיינו ועל חיי ילדינו יש לפרופ' קול תשובה מורכבת. "הפולימר שלנו מהווה חלק קטן מאד מנפח הפולימרים המיוצרים כיום. כמה קטן? פרומיל, כלומר אלפית. עם זאת, קצב הגידול בייצורו עולה מהר מאד ומדי 4-3 שנים כמותו מוכפלת, וזאת על חשבון פולימרים מסורתיים מזיקים יותר. אנחנו מקווים שאם הטכנולוגיה שלנו תוכל להוזיל את ייצורו, ואולי אף לשפר את תכונותיו - הייצור יוכל להתרחב מהר אף יותר, ובכך להשפיע, כבר בעתיד הנראה לעין, על סוגי החומרים הפלסטיים העתידיים ועל אופן ייצורם, בתקווה להפחית בהקדם את טביעת הרגל הפחמנית של התעשייה העולמית. עם זאת, חייבים להדגיש - לא ניתן יהיה להחליף את הפולימרים המסורתיים הקיימים במרבית היישומים, ובייחוד בתחום אריזות המזון", הוא מסכם.

רמות - חברת המסחור של אוניברסיטת תל אביב, הגישה כמה בקשות פטנט המגנות על הטכנולוגיה ויישומה. "אנו מאמינים בפוטנציאל המסחרי הרחב של הטכנולוגיה ומברכים את פרופ' משה קול, דר' רמי חדור ושותפיהם למחקר על תגלית פורצת דרך, המספקת מענה איכותי ויעיל לבעיה גלובלית ובוערת זו", אומרת קרן פרימור כהן, מנכ"לית רמות.