باحثون أمريكيون يطورون رغوة من نشارة الخشب لتحل محل البوليسترين

أخبار ar.wedoany.com، يحول باحثون أمريكيون نشارة الخشب المهملة إلى رغوة تغليف مطلية بطبقة من شمع العسل، ومن المتوقع أن تنافس بدائل البوليسترين في القوة ومقاومة الصدمات في بعض التطبيقات.

تم تمويل هذه الدراسة من قبل وزارة الطاقة الأمريكية (U.S. Department of Energy)، ونُشرت نتائجها في مجلة "ACS Applied Polymer Materials". اشترى الباحثون مسحوق خشب ناعم المعالجة أو نفايات مصانع خشنة غير معالجة من شركة "Hadley Mill Works"، ثم أضافوا إليها مادة رابطة من السليلوز ومكونات تشابكية. تم صب الخليط في قوالب، وخضع لعمليات تجميد وتجفيف بالتجميد والتجفيف الحراري، مما أسفر عن مواد صلبة ومرنة، بما في ذلك نموذج أولي للرغوة "ذو أداء جيد".

صرّح تود إمريك (Todd Emrick)، أحد مؤلفي الدراسة، بأن العمل على تصنيع المواد انطلاقاً من النفايات بدلاً من البدء من كتالوج المواد الكيميائية أمر مثير. أظهرت الدراسة أن المواد الرابطة المختلفة من السليلوز يمكن أن تطلق خصائص مادية مختلفة: فالرغوة المصنوعة من كربوكسي ميثيل السليلوز كانت أكثر صلابة من البوليسترين، بينما أنتج هيدروكسي بروبيل السليلوز مواداً أكثر ليونة. ويُعتقد أن نشارة الخشب المعالجة وغير المعالجة تنتج نتائج متشابهة.

أُجريت اختبارات الثبات باستخدام الأسيتون، وأظهرت النتائج أن الرغوة المحتوية على المكونات التشابكية قادرة على امتصاص وإطلاق الرطوبة، وهو ما يختلف عن البوليسترين. كما تم طلاء بعض عينات الرغوة بطبقة من شمع العسل، والتي يُزعم أنها تحسن مقاومة الماء في ظروف الرطوبة العالية دون التأثير على الخواص الميكانيكية. وأشار إمريك إلى أنه على الرغم من عدم إجراء دراسات طويلة الأمد حول الثبات، إلا أن ثبات السوائل كان ممتازاً على مدى أسابيع إلى أشهر، مما يساعد في التعامل مع التسربات أو الانسكابات أثناء النقل، وكذلك في الإنتاج والتخزين في ظل ظروف بيئية مختلفة.

أظهرت اختبارات الصدمات باستخدام وزن 4.5 كيلوغرام أن هذه الرغوة تقلل مسافة ارتداد الجسم الثقيل بنسبة 21% مقارنة بالبوليسترين ذي السمك المماثل، كما أنها تبدد الطاقة بشكل أفضل، مما يجعلها قادرة على استبدال البوليسترين في التطبيقات التقليدية. وأضاف إمريك أن الدافع الأولي لهذا العمل جاء من رغوة التغليف، ونظراً للنتائج المبشرة للتقييم الأولي للخواص الميكانيكية، قد تخضع هذه الرغوة القائمة على نشارة الخشب لمزيد من الدراسة في تطبيقات مثل مواد البناء والتغليف الراقي للمنتجات الإلكترونية الاستهلاكية، حيث توجد متطلبات عالية للتغليف الخفيف والواقي.

بالإضافة إلى ذلك، قام باحثون في جامعة واشنطن (University of Washington) بطباعة ثلاثية الأبعاد لمادة تغليف باستخدام تفل القهوة وجراثيم الفطر والميسيليوم، ويُقال إن أداءها مشابه لحبيبات البوليسترين، لكن الإنتاج على نطاق واسع يواجه تحديات بسبب مشكلة تجانس حجم حبيبات تفل القهوة. كما طورت شركة "Myco" بديلاً قابلاً للتحلل الحيوي لتغليف البوليسترين مصنوعاً من ميسيليوم الفطر والنفايات العضوية، تحافظ هذه المادة على الصلابة والمرونة مع تحقيق بصمة كربونية منخفضة، ولا تترك ميكروبلاستيك بعد التحلل. وتُستخدم حالياً الرغوة القائمة على السليلوز من شركة "Woamy" في مجموعة تذوق الويسكي محدودة الإصدار المستوحاة من مسلسل "صراع العروش" (Game of Thrones) من إنتاج HBO لصالح شركة "Kyrö Distillery Company"، وتُعتبر هذه الرغوة قابلة للتحويل إلى سماد وإعادة التدوير، وتحمي الزجاجات والأواني الزجاجية بشكل فعال من الخدوش أثناء النقل.