Image

يعمل الباحثون على إيجاد نماذج للمساعدة في امتصاص الملوثات

Bread assortment يقوم العلماء بصنع حبيبات السليلوز القابلة للتحلل الحيوي كبديل للميكروبيدات البلاستيكية المستخدمة في غسول الوجه والجسم.
حقوق الصورة: جامعة باث

تملك الميكروبيدات سمعة غير طيبة. فالميكروبيدات البلاستيكية التي اعتدنا أن نسمع عنها تبدو مثل الحبيبات الصغيرة، ولكنها أضافت الكثير من التلوث إلى بحيراتنا ومحيطاتنا. وقد تم حظر هذه الميكروبيدات البلاستيكية في مستحضرات التجميل كغسول الوجه في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة والعديد من البلدان الأخرى.

ولكن، لا ينبغي أن تكون الميكروبيدات ضارة بالبيئة. فقد توصل العلماء لإيجاد حبيبات صغيرة مصنوعة من مواد توجد بشكل طبيعي في النباتات والطحالب والمحار. ويمكن استخدام بعض هذه الميكروبيدات القابلة للتحلل الحيوي بدلًا من الميكروبيدات البلاستيكية في منتجات العناية الشخصية. ويمكن للأنواع الأخرى امتصاص التلوث، وحتى التخلص من المادة الكيميائية الموجودة في الواقي الشمسي ذات التأثير المميت للمرجان في المياه على طول الشواطئ وبالقرب من الشعاب المرجانية.
ولكن ما مدى ضرر الميكروبيدات القديمة العادية؟ الميكروبيدات البلاستيكية التقليدية هي جسيمات بطول أصغر من 0.5 سنتيمتر، تستخدم لإعطاء البنية وطاقة التنظيف لمستحضرات تقشير الوجه، وغسول الجسم، ومعجون الأسنان، ومستحضرات التجميل، ومزيل العرق، ومنتجات التنظيف الصناعية وغيرها. وهي مصنوعة عادة من المواد البلاستيكية مثل البولي إيثيلين -وهي المواد التي تصنع منها الأكياس البلاستيكية- والتي لا تتحلل في البيئة. وكثير منها أصغر من رأس الدبوس، مما يسمح لها بالانزلاق خلال المرشحات في محطات معالجة مياه الصرف الصحي بعد أن نقوم بدفقها في المصارف الصحية. في عام 2015، قدر العلماء أن الولايات المتحدة تطلق يوميًا من هذه الحبيبات في المجاري المائية ما يكفي لتغطية 300 ملعب تنس. أما الـ 99 في المائة الباقية فيتم التقاطها في مياه المجاري، والتي تستخدم غالبًا كسماد، مما يعني أن تلك الميكروبيدات يمكن أن تستمر في الأنهار والبحار في جريانها مع العواصف ومياه الري.
وهناك، تأكلها يرقات الأسماك والحيوانات الصغيرة الأخرى. وتميل الميكروبيدات إلى امتصاص الملوثات الأخرى الضارة بالبشر، مما يثير المخاوف من إمكانية تراكمها في الأسماك التي تتغذى على هذه المخلوقات الصغيرة، وفي النهاية يتناولها الناس مع طعامهم.

على الرغم من أن العديد من المصنعين قد أدخلوا الميكروبيدات في مستحضرات التجميل، فليس هناك دائمًا بديل جيد، كما تقول جانيت سكوت، وهي كيميائية من جامعة باث في إنجلترا. لذلك شرعت هي وفريقها في إيجاد ميكروبيدات قابلة للتحلل الحيوي. وتتكون الحبيبات التي أوجدتها سكوت من السليولوز، وهي المادة الليفية التي تعطي النباتات تركيبها.
في الوقت نفسه، كانت سكوت وزملاؤها يحققون في استخدام السليلوز في لوحات الدارات لجعل الإلكترونيات أكثر قابلية لإعادة التدوير. تقول سكوت التي وصفت هذه التقنية في مجلة “الجمعية الكيميائية الأميركية – الكيمياء والهندسة المستدامة”: “أدركنا أننا نستطيع بسهولة تشكيلها في حبيبات صغيرة أيضًا”. ولصنع الحبيبات، تقوم سكوت وزملاؤها بحل السليلوز ودفع المحلول من خلال مسام صغيرة في غشاء زجاجي. ثم يضيفون الإيثانول للمساعدة في تصلب القطرات.
وقد قامت سكوت باختبار غسول الجسم بحبيبات السليلوز وبأحجام مختلفة. تقول سكوت: “كان ملمسها لطيفاً جداً”. وبإضافة حبيبات أكبر قليلاً، يمكنها إعطاء الهلام قليلًا من الخشونة، كما هو متوقع من مستحضرات التقشير. تقول سكوت: “إذا كانت صغيرة جدًا، فإنها تشعرك بالنعومة والملمس الكريمي”. ويمكن لهذه الحبيبات أن تكون بديلًا جيدًا للميكروبيدات الصغيرة التي تستخدم لإعطاء الغسول وغيرها من مستحضرات التجميل ملمسها الناعم، وبنيتها القابلة للدهن.

وتبحث سكوت وفريقها في كيفية تفاعل الحبيبات مع المكونات الموجودة في الغسول والكريمات وغيرها من المنتجات التي يتم استخدامها فيها. كما أنهم يقومون باختبارها جنبًا إلى جنب مع الألياف السليولوزية لتحل محل بعض المكونات التي تستخدم لإعطاء الشامبو بنيته الكريمية. تقول سكوت: “إذا كان الشامبو رقيقًا جدًا ومائعا جدًا، فإنه ينظف يديك بينما لا تستطيع وضعه على رأسك قبل أن ينفد كله”. ومع الأسف، في الوقت الحالي، يتم تجنيب الشامبو هذا المصير باستخدام المنظفات غير القابلة للتحلل الحيوي للأسف.

من الناحية المثالية، سوف تتحلل الحبيبات بمجرد وصولها إلى محطات معالجة مياه الصرف الصحي المليئة بالميكروبات التي يمكن أن تؤدي إلى حلّ السليلوز إلى السكريات البسيطة. ويأتي السليلوز نفسه من لب النبات الخام المستخدم في صناعة الورق.
تقول سكوت: “إن استخدامنا للورق يقل مع الوقت. وإذا صنعتَ الكثير من الميكروبيدات بهذه الطريقة، فلن تكون هناك حاجة إلى قطع المزيد من الأشجار والحصول على المزيد من لب الورق؛ وسيكون الناس قادرين على بيع بعض اللب الذي لم يعودوا قادرين على بيعه لصناعة الورق”.
لدى سكوت أيضًا غرض آخر يتعلق بحبيبات السليلوز لا علاقة له بمواد التجميل. تستخدم الميكروبيدات البلاستيكية العادية أحياناً لإزالة الطلاء من الطائرات قبل طلائها بطبقة جديدة. تتناسب الميكروبيدات بشكل جيد مع هذه الوظيفة لأنها كروية وأكثر نعومة من الرمال، مما يقلل من احتمال أن تؤدي إلى إتلاف جسم الطائرة المعدني. ومن المرجح أن تكون حبيبات السليلوز ثابتة بما يكفي لإزالة الطلاء من الطائرات أيضًا، كما تقول سكوت، على الرغم من أنها لم تضعها تحت الاختبار بعد.
عمل إسفنجي
تُعد ميكروبيدات سكوت مفيدة بسبب قوامها، فهي يمكن أن تغير ملمس مستحضرات التجميل، وتنظف وجوهنا من خلايا الجلد الميتة، وتزيل طلاء الطائرات. بالنسبة إلى الحبيبات الأخرى، فالأمر كله يتعلق بالامتصاص، حيث يقوم علماء في بورتوريكو بتطوير حبيبات قابلة للتحلل الحيوي، والتي ستمتص مكونًا موجودًا في العديد من واقيات الشمس، ويسمى أوكسي بنزون.

تحجب هذه المادة الكيميائية الأشعة فوق البنفسجية، ولكن عندما تتلامس مع الشعاب المرجانية، فإنها تسبب الضرر للحمض النووي، ويمكن أن تجعلها أكثر عرضة للتبييض. وهي خطيرة بتراكيز منخفضة جدًا. ويمكن لقطرة واحدة من أوكسي بنزون ​​في حجم ماء يعادل نصف حجم مسبح أولمبي أن تتلف الشعاب المرجانية.
في اللحظة التي تخطو فيها في المحيط، يبدأ الأوكسي بنزون الموجود على بشرتك بالتسرب إلى المياه المحيطة بك. ولا يستغرق الأمر وقتًا طويلًا حتى يتراكم إلى مستويات خطيرة، حسبما ذكر الباحثون في الاجتماع الوطني للجمعية الكيميائية الأميركية الصيف الماضي. وقد قاموا بجمع عينات من المياه بعد أن وضع أحد الفريقين واقيًا شمسيًا وأخذ يسبح بالقرب من الشاطئ. بعد عشر دقائق فقط، وصل تركيز الأكسي بنزون في الماء الذي قاموا بجمعه إلى 1.3 جزء في المليون، أي أكبر بحوالي 13000 مرة من العتبة التي يمكن أن تسبب تلف الشعاب المرجانية.

وبحلول عام 2020، سيزور أكثر من مليار شخص حول العالم المحيطات للاستجمام والسياحة. يقول فيليكس رومان، أخصائي الكيمياء البيئية التحليلية في جامعة بورتوريكو في ماياجيز، وأحد الباحثين القائمين على التجربة. “نحن نتحدث عن الكثير من واقيات الشمس التي سيتم طرحها في المحيط”.
والحبيبات الماصة التي ابتكرها هو وفريقه أكبر بقليل من بذور الخشخاش، وهي مصنوعة من مواد مشتقة من الطحالب والكيتين، وهي مادة موجودة في الأجزاء الخارجية الصلبة من أصداف الكركند والقشريات الأخرى. ويوجد داخل هذا الخليط الجيلاتيني نواة مغناطيسية مصنوعة من أوكسيد الحديد المغطى بمادة تدعى أوليات الصوديوم التي تجعل الحبيبات أكثر امتصاصًا.

يمكن للحبيبات القابلة للتحلل الحيوي كهذه أن تحمي المرجان من المواد الكيميائية الموجودة في الواقي الشمسي.
حقوق الصورة: وزارة الزراعة الأميركية، المعهد الوطني للغذاء والزراعة

يقول رومان: “يمكننا أن نزيلها باستخدام مغناطيس أو يمكننا استخدام شبكة نسحبها أعلى وأسفل الشاطئ  بعد أن ينتهي الناس من يومهم في المحيط”. وأحد المخاطر المحتملة هو أن الأسماك تحب أن تتغذى على الحبيبات، وهذا ما اكتشفه رومان وفريقه أثناء اختبار المدة التي ستطفو بها الحبيبات في المحيط. لذلك قد يكون من الأفضل احتواء الحبيبات في شبكة أو حقيبة من نوع ما، مثلما يتم تعبئة أوراق الشاي في أكياس الشاي.

ووجد الفريق أن الحبيبات تغرق بعد حوالي أربع ساعات. وبحسب رومان، فمن خلال انحدارها إلى قاع البحر، يمكن للحبيبات الحصول على فرصة لجمع الواقي الشمسي من الماء المحيط بالشعاب المرجانية مباشرة قبل استعادتها.
كما قام رومان بإضافة هذه الحبيبات إلى عينات المياه الملوثة بالأوكسي بنزون بتركيز 30 جزءًا في المليون. وخلال ساعة واحدة، أزالت الحبيبات التلوث بنسبة 95 في المائة.

ويخطط الفريق لاختبار الحبيبات من خلال السباحة في بركة مياه مالحة ومن ثم رؤية كم من الوقت تستغرق الحبيبات لامتصاص الواقي الشمسي الذي خلفه السباحون. كما يقوم الفريق بالقياس الدقيق لمدى قدرة الحبيبات على الامتصاص، وهم يأملون في معرفة مدى إمكانية مقارنتها بالفحم المنشط (الذي يستخدمه الأطباء أحيانًا لامتصاص السموم التي ابتلعها المريض قبل أن يتم امتصاصها من القناة الهضمية).

ويرى رومان أن هذه الحبيبات تمثل المرة الأولى التي يحاول فيها الباحثون حماية الشعاب المرجانية من خلال إزالة الأوكسي بنزون من المياه المحيط بها. وحتى الآن، يبدو أن الحبيبات يمكن أن تزيل تراكيز للأوكسي بنزون أعلى بألف مرة من تلك التي تم قياسها في المياه حول الشعاب المرجانية في جزر العذراء الأميركية.

ويقول فيكتور فرنانديز، وهو عضو آخر في الفريق، إنه قد يكون من الممكن أيضًا الاستفادة من الحبيبات المغناطيسية لتنظيف التسربات النفطية. وهم يقومون باختبار حبيبات مماثلة للتخلص من الزرنيخ والأصباغ الصناعية من محطات معالجة مياه الصرف الصحي. وبالنسبة للبشر والحيوانات الأخرى، يمكن لبعض هذه الأصباغ أن تتداخل مع مستويات هرمونية أو تتحول في الجسم إلى مواد مسببة للسرطان. لذلك يقول رومان إن التأكد من إزالة الأصباغ بالكامل من مياه الصرف الصحي أمر مهم.

وسيستخدم أي مصنع للملابس أو مصنع للورق مجموعة من الأصباغ المختلفة، لذلك أراد العلماء التأكد من أن الحبيبات يمكن أن تمتص أصباغًا متعددة في الوقت نفسه. وقد أفادوا مؤخرًا في المجلة الدولية للبحوث البيئية بأن هذه الحبيبات يمكن أن تسحب كلًا من الصباغين الأزرق والأحمر من الماء في نفس الوقت. وتحمل بعض الأصباغ شحنة كهربائية، لذلك يمكن تصميم الحبيبات لتكون لها شحنة معاكسة لجذب الملونات بقوة أكبر.

في المستقبل، يأمل رومان في تصفية الحبيبات التي تمتص أشعة الشمس بحيث يمكن بيعها تجاريًا للفنادق وغيرها من المنظمات المسؤولة عن الشواطئ. ومع ذلك، سيكون هناك بعض الوقت قبل أن يقرروا البدء في إنقاذ الشعاب المرجانية. وينطبق الشيء نفسه على ميكروبيدات سكوت السليلوزية. في غضون ذلك، يمكنك المساعدة في استخدام واقيات الشمس التي لا تحتوي على أوكسي بنزون إذا كنت تخطط لقضاء بعض الوقت بالقرب من الشعاب المرجانية. ويمكنك أيضًا أن تحاول تجنب مستحضرات التجميل التي تحتوي على ميكروبيدات بلاستيكية، لأن الحظر لا يمتد عادة إلى منتجات يقصد تركها في مكانها بدلاً من غسلها على الفور، مثل أحمر الشفاه أو مزيل العرق.

error: Content is protected !!