شیمی شیمی آلی
بر پایه‌ی ۵ منبع علمی

چرا پلاستیک صدها سال از بین نمی‌ره؟

یه کیسه‌ی پلاستیکی مچاله که تا نیمه توی خاک باغچه فرو رفته و تقریباً دست‌نخورده مونده
۴ دقیقه کاوش آخرین به‌روزرسانی: ۱۱ آبان ۱۴۰۵
مفهوم‌های این کاوش پلیمر آنزیم پیوند
این کاوش را چطور دوست داری دنبال کنی؟ ۴ ارائه‌ی دیگر در راه‌اند
روخوانی نوشتار هنوز آماده نیست
به‌زودی

پاسخ کوتاه پلاستیک از زنجیره‌های خیلی بلندی ساخته می‌شه که توی طبیعت کمیابن. میکروب‌ها چیزهای طبیعی مثل مقوا رو با آنزیم‌هاشون تیکه‌تیکه می‌کنن، ولی این آنزیم‌ها پیوندهای زنجیره‌ی پلاستیک رو نمی‌شناسن. زنجیره‌ها خیلی بلندن، پیوندهاشون محکمه و سطحشون آب رو پس می‌زنه. طبیعت هم فقط چند دهه وقت داشته که آنزیم مناسبی براشون پیدا کنه. نور خورشید آروم‌آروم پلاستیک رو خرد می‌کنه و یه باکتری هم پیدا شده که یه نوعش رو می‌خوره. ولی «صدها سال» عدد ثابتی نیست: این‌که یه تیکه پلاستیک چقدر دووم بیاره به شکلش و جایی که افتاده بستگی داره.

مقوا می‌پوسه، کیسه نه

یه جعبه‌ی مقوایی و یه کیسه‌ی پلاستیکی رو کنار هم توی باغچه بذار و یه مدت بعد برگرد. جعبه داره توی خاک گم می‌شه، ولی کیسه تقریباً همون‌جوریه که گذاشتیش.

فرقشون به میکروب‌های خاک برمی‌گرده. میکروب‌ها برای خوردن مقوا ابزاری دارن به اسم آنزیم. آنزیم مثل یه قیچی خیلی دقیقه که فقط یه نوع اتصال مشخص رو پیدا می‌کنه و می‌بُره. مقوا از گیاه ساخته شده و آنزیم‌ها دقیقاً روی زنجیره‌های طبیعی گیاه کار می‌کنن.

پلاستیک هم زنجیره‌ست. کارخونه قطعه‌های کوچیکی رو که از نفت میان پشت سر هم وصل می‌کنه تا زنجیره‌های خیلی بلندی بسازه، به اسم پلیمر. حالا ببین چه اتفاقی می‌افته: آنزیم میکروب به این زنجیره می‌رسه و جایی برای بریدن پیدا نمی‌کنه.

یک واژه پلیمر (Polymer) زنجیره‌ی خیلی بلندی که از به هم وصل شدن قطعه‌های کوچیک ساخته می‌شه. هر پلاستیکی یه پلیمره.

قفلی که کلیدش توی طبیعت نیست

چرا آنزیم جایی برای بریدن پیدا نمی‌کنه؟ چون هر آنزیم فقط پیوندهای خاصی رو می‌بُره، یعنی همون نقطه‌هایی که دو قطعه‌ی زنجیره رو به هم وصل نگه می‌دارن. زنجیره‌هایی مثل زنجیره‌ی پلاستیک توی طبیعت کمیابن، برای همین آنزیم‌ها پیوندهاشون رو نمی‌شناسن. پلاستیک هم فقط چند دهه‌ست که همه‌جا پیدا می‌شه، و این زمان خیلی کمیه تا توی میکروب‌ها آنزیم کارآمدی برای تجزیه‌اش تکامل پیدا کنه.

سه چیز دیگه هم کار آنزیم رو سخت می‌کنه. زنجیره‌ها خیلی بلندن. پیوندهاشون از جنس کربن به کربنه و خیلی محکمه. سطح پلاستیک هم به‌شدت آب رو پس می‌زنه.

تازه میکروب نمی‌تونه یه زنجیره‌ی بلند رو یه‌جا ببلعه. اول باید آنزیم‌هاش رو بیرون از خودش بفرسته تا زنجیره رو تیکه‌تیکه کنن، بعد تیکه‌ها رو ببره توی خودش. برای پنج نوع پلاستیکی که بیشترین تولید رو دارن، از جمله یونولیت، پی‌وی‌سی و نایلون، هنوز هیچ آنزیمی شناخته نشده که شکل زنجیره‌بلندشون رو ببُره.

آنزیم میکروب مثل قیچی‌ایه که فقط یه جور اتصال رو می‌بُره. روی زنجیره‌ی مقوا این اتصال رو پیدا می‌کنه، زنجیره رو بیرون از میکروب تیکه‌تیکه می‌کنه و تیکه‌ها می‌رن توی میکروب. روی زنجیره‌ی پلاستیک چنین جایی نیست؛ زنجیره بلند و محکم و ضدآب، دست‌نخورده بیرون می‌مونه.
سهم پلاستیک‌هایی که هیچ آنزیمی براشون شناخته نشده بیش از ۸۰٪ این پنج نوع، با هم، بیشتر پلاستیک تولیدی هر سال رو می‌سازن.

جایی که قفل باز می‌شه

پلاستیک بطری آب یه استثناست: توی زنجیره‌اش پیوندهایی هست که بعضی آنزیم‌ها می‌تونن ببُرنشون. چند سال پیش پژوهشگرهای ژاپنی توی خاک و لجن یه کارخونه‌ی بازیافت بطری در اوساکا باکتری‌ای پیدا کردن که این پلاستیک رو می‌خوره. این باکتری یه ورقه‌ی نازک از اون پلاستیک رو توی شش هفته تقریباً کامل تجزیه کرد. ولی اون ورقه قبلش با حرارت زیاد از حالت بلوری دراومده بود، پس این شش هفته مال پلاستیکیه که از قبل آماده شده بود.

نور خورشید هم پلاستیک رو می‌شکنه. پژوهشگرهای مؤسسه‌ی اقیانوس‌شناسی وودز هول یونولیت رو زیر نوری گذاشتن که مثل نور خورشید بود. یونولیت فقط خرد نشد، بخشی ازش به کربنی تبدیل شد که توی آب حل می‌شه و یه کم ازش هم به دی‌اکسید کربن تبدیل شد. این پژوهشگرها تخمین زدن که یونولیت شاید توی چند دهه تا چند قرن از بین بره، نه هزاران سال. موادی که به پلاستیک اضافه می‌کنن هم این سرعت رو عوض می‌کنن.

عمر هر پلاستیک به شکلش بستگی داره

پلاستیک قبل از این‌که ناپدید بشه به تیکه‌های ریز و ریزتر خرد می‌شه، و ماهی‌ها و پرنده‌ها همین تیکه‌ها رو می‌خورن. همین خرد شدن سطح پلاستیک رو بیشتر و تجزیه‌ی بعدیش رو آسون‌تر می‌کنه.

عددهای معروفی مثل «هزار سال» پشتوانه‌ی پژوهشی ندارن. پژوهشگرهای دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا برآوردهای واقعی رو جمع کردن و دیدن جواب به شکل پلاستیک و جایی که افتاده بستگی داره. تا نصف یه کیسه‌ی نایلونی توی خاک از بین بره حدود پنج سال طول می‌کشه، ولی برای نصف یه بطری شیر حدود ۲۵۰ سال. همون مقدار پلاستیک اگه یه ورقه‌ی نازک باشه کمتر از دو سال دووم میاره، و اگه یه گوی کوچیک باشه بیشتر از هزار سال.

«صدها سال» یه عدد ثابت نیست. کیسه‌ی نازک خیلی زودتر از بطری کلفت نصف می‌شه، و همون مقدار پلاستیک اگه ورقه‌ی نازک باشه چند سال دووم میاره و اگه گوی فشرده باشه بیشتر از هزار سال.

پلاستیک زنجیره‌ی بلند و محکمیه که آنزیم‌های میکروب‌ها هنوز بلد نیستن ببُرنش، برای همین فقط آروم‌آروم زیر نور خرد می‌شه. این‌که چقدر طول بکشه، از چند سال تا بیشتر از هزار سال، به شکلش و جایی که افتاده بستگی داره.

چرا این پرسش مهم است دفعه‌ی بعد که یه ظرف پلاستیکی رو دور می‌ندازی، می‌دونی مشکلش کجاست: توی طبیعت هنوز قیچی‌ای برای زنجیره‌اش پیدا نشده. همین هم نشون می‌ده دنبال چی باید گشت؛ باکتری‌ای که پلاستیک بطری رو می‌خوره نشون داد که با آنزیم درست، دست‌کم یه نوع پلاستیک رو می‌شه تجزیه کرد.

این پاسخ از کجا آمده

هر چیزی که بالا خواندی از این ۵ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.

۵ منبع
۱ If plastic comes from oil and gas, which come originally from plants, why isn't it biodegradable? — Yael Vodovotz, Ohio State University (The Conversation) مقوا می‌پوسه، کیسه نه — قفلی که کلیدش توی طبیعت نیست — چقدر طول می‌کشه به شکلش بستگی داره رسانه‌ی علمی ۲ Danso, Chow & Streit (2019), Plastics: Environmental and Biotechnological Perspectives on Microbial Degradation — Applied and Environmental Microbiology قفلی که کلیدش توی طبیعت نیست، جایی که قفل باز می‌شه، چقدر طول می‌کشه به شکلش بستگی داره پژوهش داوری‌شده ۳ What do we know about the time needed for plastics to degrade in the environment? — Sangwon Suh lab, UC Santa Barbara (Chamas et al., ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020) چقدر طول می‌کشه به شکلش بستگی داره نهاد رسمی ۴ Sunlight degrades polystyrene faster than expected — Woods Hole Oceanographic Institution (Ward et al., Environmental Science & Technology Letters, 2019) جایی که قفل باز می‌شه نهاد رسمی ۵ Plastic-munching bacterium found — Keio University (Yoshida et al., Science, 2016) جایی که قفل باز می‌شه نهاد رسمی