دکتر اميدرضا هاشمي* / www.kimiabiopolymer.com

با صنعتي شدن بيشتر کشورهاي جهان در سال هاي اخير، استفاده از ظرف هاي يک بار مصرف نيز گسترش يافته است. استفاده از پلاستيک ها در صنعت بسته بندي انواع مواد غذايي و نوشيدني ها پيشرفت چشمگيري داشته است.

پلاستيک هايي که براي تماس با مواد غذايي به کار مي روند، عمدتاً از منابع نفتي مانند پلي استايرن (PE)، پلي اتيلن (PP) و پلي پروپيلن (PS) تهيه مي شوند.

هم اکنون اين ظرف ها در کشور ما نيز فراوان توليد مي شوند و در مراسم گوناگون مورد استفاده قرار مي گيرند.

سازمان هاي بهداشتي در تمام دنيا، استفاده از ظرف هاي يک بار مصرف را به جاي استفاده از ظروف چند بار مصرف در مکان هاي عمومي مثل مدارس، بيمارستان ها، رستوران ها و ادارات توصيه مي کنند. فوايد بهداشتي و سهولت استفاده از اين ظروف باعث استفاده روزافزون آنها در جوامع گوناگون از جمله کشورمان ايران شده است به طوري که آمار موجود بيانگر مصرف سالانه حدود 570 هزار تن پلي استايرن براي توليد ظرف هاي يک بار مصرف است.

حال سوالي که از طرف دوستداران سلامت جامعه و محيط زيست مطرح مي شود اين است که با توجه به گستردگي توليد و کاربرد ظرف هاي يک بار مصرف پلاستيکي، اين مواد و ضايعات حاصل از آنها عوارضي بر سلامتي انسان و محيط زيست برجاي خواهند گذاشت يا خير؟

محققان براي پاسخ به اين سوال، توجه ما را به اين نکته جلب مي کنند که همواره بين ماده غذايي و ظرف استفاده شده برهمکنش هايي فيزيکي و شيميايي انجام مي گيرد. پلاستيک ها ترکيبات پليمري هستند که واحد تشکيل دهنده آنها منومر ناميده مي شود. از مهم ترين برهمکنش هاي بين ماده غذايي و پلاستيک مي توان برهمکنش ناشي از انتقال يا مهاجرت ترکيبات ظرف به ماده غذايي را نام برد که مي تواند به سلامت غذا آسيب بزند. اين مساله از آنجايي پراهميت شمرده مي شود که بسياري از منومرهاي مهاجرت کننده از پلاستيک به داخل مواد غذايي سمي است و سلامت انسان را به خطر مي اندازد. همچنين آنتي اکسيدان ها و ساير مواد افزودني سنتزي و شيميايي مهاجرت کننده از ظرف به داخل ماده غذايي، به عنوان يک ماده آلاينده و سمي شناخته مي شود، به طوري که استفاده از انواع ظروف پلي استايرن مطابق با قوانين اروپا جهت تماس با انواع مايعات آلي، انواع روغن ها و چربي ها و مايعات بالاتر از 65 درجه سانتيگراد به دليل تشديد مهاجرت منومراستايرن ممنوع شده است، چرا که سرطان زايي اين ترکيبات در سال 1994 توسط سازمان بين المللي پژوهش سرطان به اثبات رسيده است. با توجه به دلايل ذکرشده، امروزه استفاده از مواد پلاستيکي پلي اتيلني و پلي پروپيلن رواج يافته است، اما اين ترکيبات به دليل داشتن ماده شيميايي موسوم به BPA داراي مشکلات و عوارض خاص خود از جمله تشديد اختلالات هورموني هستند. همچنين مواد پرکننده يي که براي مقاوم تر شدن ظروف پلاستيکي شفاف به آنها اضافه مي شود، در دماهاي زياد ترکيبات خاصي آزاد مي کند که به بروز سرطان منجر مي شود از سوي ديگر علاوه بر مضراتي که اين ترکيبات بر سلامتي انسان دارد، مشکلات زيست محيطي را نيز در پي خواهد داشت.

هرروزه هزاران تن ماده پلاستيکي بعد از مصرف در طبيعت انباشته مي شود که به دليل عدم بازگشت به طبيعت باعث آلودگي محيط زيست مي شود. همان طور که مشخص شده است به دليل حجم زياد استفاده از پلاستيک ها مواد بسته بندي پلاستيکي بيشترين حجم زباله هاي شهري را تشکيل مي دهند. مشکل عمده اين است که به رغم کاربرد وسيع اين ظروف ها، بعد از يک بار استفاده، دور انداخته مي شوند و در نتيجه اين مواد منبع جدي براي آلوده کردن محيط زيست هستند. طبق تحقيقي که توسط دانشمندان انگليسي انجام شده است، ذرات پلاستيکي مي تواند آب اقيانوس ها را سمي کند که نتيجه زباله هاي صنعتي و خانگي است که در سراسر آب درياهاي جهان گسترده شده است. پلاستيک هاي محکم و بادوام تجزيه نمي شوند، بلکه تنها از لحاظ فيزيکي از هم پاشيده مي شوند و به اين ترتيب صدها سال در محيط زيست باقي مي مانند و پوششي از نايلون دشت ها و بيابان هاي اطراف شهرها و روستاها را پوشانده است.

در دنيا شهرداري ها به دو روش از شر مواد پلاستيکي خلاص مي شوند؛ يکي روش دفن کردن و ديگري سوزاندن آنها که هر کدام مشکلات خود را دارد. در روش سوزاندن گاز CO2 ناشي از احتراق مواد نفتي هوا را آلوده مي کند. در روش دفن پلاستيک ها بايد توجه داشت که اين مواد در خاک تجزيه نمي شوند و زماني حدود 300 تا 500 سال طول مي کشد تا تخريب شوند. بايد توجه داشت منظور از تخريب شدن، تجزيه ظرف به ترکيبات قابل تجزيه در خاک است. در برخي موارد از اين مواد براي توليد مجدد مواد پلاستيکي استفاده مي شود که اين کار هم روش منطقي براي رهايي از اين ضايعات نيست چرا که محصولات توليدي از کيفيت بهداشتي و ظاهري مناسبي برخوردار نيستند. پس از توضيحات فوق مي توان دريافت ظروف يک بار مصرف پلاستيکي با وجود آساني استفاده و ارزاني، خطرات جدي براي سلامت انسان و محيط پيرامون ما دارد. پس با توجه به اينکه ظرف هايي که به عنوان ظرف يک بار مصرف روزانه و به صورت انبوه مورد استفاده قرار مي گيرند (با توجه به اينکه اين محصولات از مواد اوليه نفتي بسيار ارزشمندي که مي توانند کاربردهاي گسترده تر و با دوام تري داشته باشند و با عنايت به اين امر که منابع نفتي در دنيا رو به اتمام بوده و سعي در پيشبرد دنيا به سمت جهاني مستقل از نفت دارند) سياست هاي جهاني، محققان و دانشمندان را بر آن داشت تا در پي يافتن ترکيباتي جديد براي جايگزيني ترکيبات نفتي باشند.

در سال 1970 دانشمندان تحقيقاتي را روي پليمرهاي گياهي يا به عبارتي پليمرهاي زيست تخريب پذير شروع کردند و در سال 2000 موفق به ابداع مواد قالب پذير، ورق ها و فيلم ها و ظرف هايي از جنس مواد گياهي شدند که به عنوان مواد سبز شهرت يافتند. اين پليمرها عمدتاً از نشاسته، ذرت و گندم تهيه مي شوند و ساير مواد افزودني به آنها نيز گياهي هستند. در ظرف هاي تهيه شده از اين پليمرها هيچ گونه افزودني شيميايي استفاده نمي شود. در نتيجه مشکلات مهاجرت انواع مواد سمي مورد اشاره در خصوص ظروف يک بار مصرف بسته بندي هاي دارويي قبلي را ندارد و مي توان از آنها در بسته بندي هاي دارويي استفاده کرد.

همچنين به دليل سازگاري ترکيبات اين ظروف و تخريب آسان و سريع آنها در خاک و تقويت کود کشاورزي براي امور کشاورزي و قلمه زدن نيز اين ظروف بسيار کاراتر از قالب هاي پلاستيکي هستند. از آنجايي که در ظروف تهيه شده از پليمرهاي زيست تخريب پذير، برهمکنش ماده غذايي و ظروف وجود ندارد، مي توان از آنها براي انواع غذاها و مايعات گرم و حتي روغني استفاده کرد، بدون نگراني از خطراتي که در مورد ظروف پلاستيکي از آنها ياد شد.

تجزيه اين پليمرها در خاک حداکثر سه تا شش ماه طول مي کشد، يعني بعد از مدت زمان کوتاهي با توجه به دما، رطوبت و فشار خاک اين ظرف ها مانند برگ گياهان مي پوسد و به چرخه طبيعت برمي گردد. پليمرهاي زيست تخريب پذير وقتي در خاک قرار مي گيرند علاوه بر شرکت در چرخه بيولوژيکي، به تخريب ساير مواد دفن شده در خاک نيز کمک مي کنند و باعث افزايش حاصلخيزي خاک مي شوند. علاوه بر آن مصرف کم انرژي در فرآيند توليد اين پليمرها، عدم انباشتگي در محيط زيست، نداشتن سميت براي محيط زيست و کاهش قابل توجه در هزينه هاي جمع آوري و بازيافت، بسيار مورد توجه قرار گرفته است به طوري که در سال 2002 در امريکا با هدف حفظ محيط زيست و عدم وابستگي به نفت توسعه پيدا کرده است و دولت استراليا 100 ميليون دلار براي تحقيق و توسعه پلاستيک با پايه نشاسته در سال 2005 سرمايه گذاري کرده است. به دليل حجم مصرف و استفاده از آن در توليدات کشورهاي مختلفي که به اين فناوري علاقه مند شدند، تخمين زده مي شود محصولات پليمرهاي تخريب پذير در آينده نزديک به 33 ميليون تن در اروپا و 120 ميليون تن در دنيا در سال خواهد بود.

اهميت توسعه پليمرهاي زيست تخريب پذير

-ايمن بودن براي استفاده در انواع ظرف هايي که در تماس با مواد غذايي و حتي دارويي هستند (به دليل ماهيت اين گونه پليمرها که عمدتاً از جنس نشاسته، ذرت، گندم و افزودني هاي گياهي هستند) که شايد مهم ترين مزيت در حفظ سلامتي و بهداشت جامعه است.

- حفاظت از محيط زيست (ظروف طي شش ماه در خاک تجزيه شده و به طبيعت برمي گردند)

- حفاظت از منابع نفتي و انرژي (منابع نفتي بسيار باارزش تر از آن است که تنها براي ظرف يک بار مصرف به کار برده شود.)

- کمک به توسعه صنايع وابسته از جمله کشاورزي (ظروف مذکور از ذرت و گندم تهيه مي شود.)

- جلوگيري از خروج ارز

- کمک به استقلال و خودکفايي کشور.

در اين ميان بعد از محققان امريکايي، آلماني، انگليسي و ايتاليايي، دانشمندان ايراني در سال 1384 توسط واحد کيمياشيمي زنگان بعد از سه سال تحقيقات مستمر موفق به سنتز و توليد پليمرهاي گياهي از نشاسته ذرت شده اند و در حال حاضر 9 کارخانه توسط شرکت کيمياشيمي براي توليد ظروف يک بار مصرف گياهي طراحي و راه اندازي شده است و تا ارديبهشت ماه سال آينده 14 واحد توليدي براي توليد اين ظرف ها ايجاد مي شود. پليمرهاي گياهي زيست تخريب پذير توليدشده توسط شرکت کيمياشيمي مطابق استانداردهاي جهاني (روش تست استاندارد اتحاديه ASTM3853 و EN14046) توليد مي شود.

اين تست براساس اندازه گيري ميزان CO2 خارج شده از نمونه مدفون در خاک نسبت به زمان با استفاده از دستگاه گاز کروماتوگرافي انجام شده است. ميزان گاز خروجي ارتباط مستقيم با سرعت و ميزان تجزيه شدن اين ظروف در خاک دارد. اين پليمرهاي گياهي را از نشاسته ذرت اصلاح شده تهيه مي کنند که محصول تهيه شده در سه شکل گرانول، ورق (فيلم) و در نهايت انواع ظرف هاي بسته بندي قابل ارائه است. از اين گرانول ها مي توان قطعاتي مانند اسباب بازي، کليه ظروف بسته بندي تزريقي، بادي و گلدان هاي مورد استفاده در کشاورزي را تهيه کرد. با تمام تلاش هاي انجام شده توسط اين گروه با توجه به ظرفيت هاي راه اندازي شده موجود ظروف يک بار مصرف گياهي تنها 10 درصد نياز بازار را تامين مي کند که اين امر نيازمند توجه و حمايت هاي بيشتري است. اميد است با توجه به انباشت زباله پلاستيکي به عنوان عامل جدي تهديد کننده محيط زيست و سلامت در کشور، توسعه و جايگزيني ظروف گياهي گامي بلند براي حل اين معضلات باشد.

* دکتراي شيمي تجزيه از دانشگاه تربيت مدرس و عضو هيات علمي دانشگاه پيام نور

به گفته دانشمندي در ادينبورگ، حيات و تمدن هاي هوشمند در سياره هاي ديگر وجود دارد و احتمالاً شمار آنها به هزاران مي رسد. کشف بيش از 330 سياره در خارج از منظومه شمسي که در سال هاي اخير رخ داد، به تعيين موارد احتمالي وجود حيات در فضا کمک کرده است.

---

براساس تخمين صورت گرفته در پژوهشي تازه، در کهکشان ما حداقل 361 و حداکثر 38 هزار مورد تمدن هوشمند وجود دارد. با اين حال حتي با در نظر گرفتن رقم حداکثر، احتمال ايجاد ارتباط ميان اين جهان هاي بيگانه کم است. هرچند تخمين هاي کلي درباره احتمال وجود زندگي هوشمندانه در جهان امري نادر محسوب نمي شود، اما ارائه آمار و ارقام در اين باره با حدس و گمان توام بوده است. اخيراً نيز حدس هايي از احتمال وجود يک تا رقمي نزديک به يک ميليون مورد زندگي هوشمند مطرح شده است. «دانکن فورگان» مجري يک طرح پژوهشي در دانشگاه ادينبورگ مي گويد؛ «غمحاسبه موارد احتمالي وجود حيات هوشمند در فضاف روندي است که در آن غمواردف ناآگاهي خودمان را مي شماريم.» «فورگان» پژوهش خود را از طريق شبيه سازي انجام داد. او کهکشاني شبيه به کهکشان ما را شبيه سازي کرد و منتظر ماند تا براساس مدل فرضي و با اتکا به وجود سياره هاي فراخورشيدي، منظومه هايي جديد تشکيل شود. سپس شرايطي فرضي را بر مدل ايجاد شده تحميل کرد. او ابتدا مشکل بودن ايجاد حيات و امکان تکامل حيات موجود را در نظر گرفت و به عدد 361 جامعه هوشمند در کهکشان رسيد. در مدل دوم اين طور فرض شد که حيات به راحتي ايجاد مي شود، اما براي رسيدن به هوش با مشکل مواجه است. او براساس اين سيستم وجود 31513 گونه ديگر حيات را تخمين زد. در سناريوي آخر او شرايطي را در نظر گرفت که براساس آن امکان انتقال حيات از يک سياره به سياره ديگر در اثر برخورد شهاب سنگ ها وجود دارد که فرضيه يي پرطرفدار در توجيه چگونگي ايجاد حيات روي کره زمين محسوب مي شود. براساس اين سناريو هم شمار جوامع هوشمند ايجاد شده 37964 مورد برآورد شد. با اين همه در اين تخمين ها هنوز هم عواملي بر اساس حدس و گمان وجود دارد. به عنوان مثال زمان ميان تشکيل يک سياره تا اولين جرقه هاي حيات يا از زمان پديدار شدن اولين نشانه هاي حيات تا ايجاد تمدن هاي هوشمند که از عوامل تعيين کننده اساسي در صحت اين مدل است، مشخص نيست. «فورگان» مي گويد؛ «براي اين عوامل بايد زمين را به عنوان شاخص متوسط فرض کرد. مهم است درک کنيم تصويري که ساخته ايم، هنوز ناقص است. حتي اگر حيات خارج از کره زمين وجود داشته باشد، ممکن است لزوماً نتوانيم با آن تماس بگيريم و به هيچ وجه ندانيم که به چه شکلي مي تواند باشد. شايد حيات در ديگر سياره ها به اندازه کره زمين متنوع باشد و ما نمي توانيم پيش بيني کنيم که حيات روي ديگر سياره ها چه شکلي دارد يا چگونه رفتار مي کند.»

www.bbc.co.uk

آنتوني تربواواس

ترجمه؛ حسن سالاري

در قسمت قبلي گفتيم اگر هوش را رفتاري بدانيم که در جهت سازش با محيط تغييرپذير است، آنگاه هوش را در انعطاف پذيري رفتاري گياهان به روشني مشاهده خواهيم کرد . ساقه در حال رشد مي تواند با کمک نور مادون قرمز، نزديک ترين همسايه هاي رقيب خود را حس کند، نتيجه فعاليت آنها را پيش بيني کند و به نحوي مانع وقوع آن شود. اين فرآيندها را مولکول هايي به نام «فيتوکروم » ميانجيگري مي کنند.

فيتوکروم ها گيرنده ها و حسگرهاي نور در گياهان هستند. هر فيتوکروم از يک بخش دريافت کننده نور و يک بخش مبدل پيام تشکيل شده است . بخش دريافت کننده نور ساختمان تتراپيرولي دارد. اين بخش از طريق اسيدآمينه سيستئين به بخش مبدل که نوعي پروتئين است ، متصل مي شود . به اين صورت، فيتوکروم کاملي شکل مي گيرد. فيتوکروم ها در پاسخ به طول موج هاي مختلف نور به شکل فعال و غيرفعال تبديل مي شوند. شکل غيرفعال (Pr) پس از جذب فوتون هاي قرمز به شکل فعال (Pfr ) تبديل مي شود. Pfr که فوتون هاي قرمز دور(قرمز مادون ) را بهتر جذب مي کند، در پاسخ به اين طول موج ها به Pr تبديل مي شود. به کمک اين خاصيت، فيتوکروم ها مي توانند تغييراتي را که طيف نور در جوامع گياهي پيدا مي کند، تخمين بزنند.

نور خورشيد به نسبت تقريباً برابري نور قرمز و مادون قرمز دارد. اما در رستنگاه ، اين نسبت کاهش مي يابد، زيرا رنگيزه هاي فتوسنتزي ( از جمله کلروفيل) نور قرمز را جذب مي کنند. تغيير در نسبت قرمز به قرمز دور، شاخص قابل اطميناني براي ارزيابي مجاورت گياهان رقيب است. در جوامع متراکم، پرتو قرمز دوري که از برگ هاي گياهان انعکاس مي يابد يا پراکنده مي شود، پيام واضح و منحصر به فردي است که از نزديکي رقيبان خبر مي دهد. براي فهم بهتر، تک گياهي را در نظر بگيريد که در باغچه يي کاشته شده است . ميزان نور قرمز و قرمز دوري که به اين گياه مي رسد، تقريباً برابر است . اگر در اين باغچه چند رقيب نيز برويد، آنگاه مقداري از نور قرمز را برگ هاي رقيبان جذب مي کند، در نتيجه، نور قرمز دور بيشتري به گياه نخست مي رسد.

پس از درک نسبت پاييني از قرمز به قرمز دور، گياهي که از سايه دوري مي گزيند (گياه آفتاب پسند) بر رشد طولي خود مي افزايد و اگر ترفند او کارگر افتد، برگ هاي خود را به مناطقي مي کشاند که کيفيت نور در آنجا کمتر تغيير پيدا کرده است . اگر رشد طولي با موفقيت انجام شود، جنبه هاي ديگر پاسخ «اجتناب از سايه » باعث شتاب گرفتن گلدهي و توليد پيش از موعد دانه مي شود تا احتمال بقا افزايش يابد.

دانشمندان در آزمايش جالبي، گروهي از گياهان را زير فيلتري پرورش دادند که نسبت قرمز به قرمز دور را کاهش مي داد و در نتيجه، پاسخ اجتناب از سايه را بر مي انگيخت. اين گياهان نسبت به گياهاني که زير نور کامل خورشيد مي روييدند، رشد طولي بيشتري پيدا کردند. البته، ميزان رشد طولي به ميزان آفتاب پسندي گياهان ارتباط داشت . گياهان صحرايي نسبت به گياهاني که به طور معمول در سايه درختان جنگلي مي رويند، رشد طولي بيشتري پيدا کردند. فيتوکروم ها همانند سيستم هاي حسگر «يک ورودي با چند خروجي » هستند. پرتو قرمز دوري که از برگ هاي گياهان رقيب پراکنده مي شود، باعث پاسخ هاي زيستي متنوعي مي شود ؛ افزايش رشد طولي، افزايش زاويه برگ، تغيير وضعيت تخصيص منابع، تقويت چيرگي راسي ( برتري رشد جوانه انتهايي ساقه بر جوانه هاي کناري) و شتاب گرفتن گلدهي . بنابراين انعطاف پذيري نموي گياه، فوق العاده است.

فيتوکروم ها اغلب فعاليت پروتئين کينازي از خود نشان مي دهند. اين مولکول ها با پيوند زدن گروه هاي فسفات به پروتئين ها فعاليت آنها را تغيير مي دهند. بر اين اساس آنها با تغيير فعاليت پروتئين هايي که در تنظيم فعاليت ژن ها دخالت دارند، بر فعاليت ژن ها تاثير مي گذارند. ژن هاي زيادي در گياهان شناخته شده است که به واسطه فيتوکروم ها در پاسخ به نور تنظيم مي شود. البته ، فيتوکروم ها بخشي از پاسخ هاي زيستي را از طريق تغييراتي که در تعادل يون ها در سلول اعمال مي کنند، به وجود مي آورند. توان درک نسبت نور قرمز به قرمز دور در نهاندانگان رشد چشمگيري پيدا کرده است. سرخس ها و خزه ها به طور معمول با واکنش هاي «تحمل به سايه » به تراکم جامعه گياهي پاسخ مي دهند. بازدانگان تا حدودي واکنش هاي «اجتناب از سايه » را بروز مي دهند. شايد تکامل اين توان شناسايي پيام هاي نوري که از گياهان مجاور منعکس مي شود، براي پيشرفت نهاندانگان تا وضعيت فعلي که در سلسله گياهان حرف اول را مي زند، سرنوشت ساز بوده است . بدون فيتوکروم ها، هنوز هم گياهان دوران کربونيفر ما را احاطه کرده بودند. فيتوکروم ها ابتدا در اجداد پروکاريوتي گياهان امروزي به وجود آمدند و به نظر مي رسد در آنها به صورت حسگرهاي نور (البته از نوع بسيار ساده) عمل مي کردند. هر چند قابليت بي نظير فيتوکروم ها در تبديل شدن به شکل هاي فعال و غيرفعال در پاسخ به کيفيت نور، در پروکاريوت هاي اوليه اهميت کارکردي زيادي نداشت، اما اين ويژگي طي تکامل گياهان خشکي، انتخاب و اصلاح شد و به صورت حسگر پيچيده يي درآمد که اهميت آن با اهميت بينايي در جانوران برابري مي کند . به عبارت ديگر، شايد بتوان فيتوکروم ها را چشم هاي گياهان به حساب آورد.

www.nature.com