القناع القابل للتحلل الذي يمكن أن يحمي مرتديه بشكل مريح دون الإضرار بالبيئة هو خطوة واحدة أقرب إلى الواقع ، وذلك بفضل البحث في McMaster's مركز التميز في معدات ومواد الحماية (سيبم).
رصيد الصورة: Pixabay (ترخيص Pixabay مجاني)
طورت زميلة أبحاث ما بعد الدكتوراه سنيها شانباج ومرشح الدكتوراه رونغ وو مرشح هواء فعال قابل للتسميد والتنفس مصنوع من البروتين القائم على الذرة.
يقول مدير المركز رافي سيلفاغاناباثي ، أستاذ الهندسة الميكانيكية والهندسة الطبية الحيوية في McMaster ، إنه إنجاز يبشر بالخير لخط مستدام من معدات الحماية الشخصية.
لطالما كان إيجاد طرق لجعل صناعة معدات الوقاية الشخصية صديقة للبيئة هدفًا لشركة CEPEM ، التي فتحت أبوابها في يونيو 2020 استجابة للحاجة الملحة للخبرة الكندية في هذا المجال.
يقول سيلفاغاناباثي: "العديد من مواد التصفية عالية الجودة المستخدمة في معدات الوقاية الشخصية مصنوعة من مواد مشتقة من الوقود الأحفوري لا تتحلل بشكل طبيعي في البيئة".
"هذه مواد ستبقى إلى الأبد إذا لم يتم التخلص منها بشكل صحيح ولا توجد آلية جيدة للتخلص منها."
حفزت رؤية أكوام من أقنعة الوجه المهملة شانباج وو وو لإيجاد طريقة أكثر استدامة بيئيًا للحفاظ على سلامة الناس.
يقول وو: "كلانا يهتم كثيرًا بالأرض والبيئة وأردنا أن نرى خيارًا قابلًا للتحلل البيولوجي قد تم تطويره".
نظر الزوجان في بروتين الزين ، وهو بروتين ذرة ذو قيمة غذائية منخفضة يمكن الحصول عليه من النفايات الزراعية ، باعتباره بوليمر نباتي فعال من حيث التكلفة.
لقد طوروا مادة ترشيح قابلة للحياة عن طريق غزل الزين الكهربائي على قاعدة ورقية. لقد قاموا بتحسين متانة الفلتر ومقاومته للرطوبة من خلال ربط الزين بحمض الستريك لمنعه من التورم أو التصدع أو تقشير دعامة الورق.
وبعد اختبار التصاميم المتنوعة ، اكتشف Shanbhag و Wu أن تكديس الألياف في مرشح مطوي يحسن من قدرتها على التهوية على المدى الطويل ، مع الحفاظ على خصائص الترشيح المناسبة لقناع مستوى N-95.
وجدت التجارب أن المادة ستتحلل في غضون شهر تقريبًا ، مما يجعلها بديلاً قابلاً للتحلل الحيوي للفلاتر القائمة على البولي بروبلين في الأقنعة وأجهزة التنفس.
"أعتقد أن هناك الكثير من الاهتمام في الصناعة ومجتمع البحث لإنتاج مواد قابلة للتحلل ، ولكن هناك فجوة بين معرفتنا بهذه المواد وتحويلها إلى معدات الوقاية الشخصية الوظيفية" ، كما يقول شانباغ.
"لقد أدركنا الفرصة لاستخدام قدرات المركز لتطوير شيء مفيد يمكن أن يكون حلاً لسنوات قادمة."
كانت أبحاث شانبهاج وو ، التي تلقت تمويلًا من الحكومة الفيدرالية وحكومات المقاطعات نشرت في دورية ألواح عزل مارس.
يقول سيلفاغاناباثي إن البحث هو بداية واعدة جدًا نحو إنشاء معدات الوقاية الشخصية القابلة للتحلل الحيوي المصنوعة في كندا.
إلى جانب دمج الخصائص المضادة للميكروبات في المادة ، سيستكشف المركز استخدام بوليمرات طبيعية أخرى ، مثل المستخلصات من قشور الذرة أو القمح ، لتحسين هيكل المرشح.
"على سبيل المثال ، إذا مزجنا السليلوز مع الزين للحصول على خصائص هيكلية أفضل ، فيمكننا إزالة الطبقة السفلية من الورق والحصول على مادة واحدة قوية ، مع ترشيح جيد."
يقول Selvaganapathy إن استخدام المنتجات النباتية التي يتم التخلص منها حاليًا يوفر إمدادًا فعالًا من حيث التكلفة من المواد الخام للحفاظ على تنافسية الأقنعة القابلة للتحلل من الناحية المالية.
لكنه يحول أيضًا هذه المنتجات من مجرى النفايات ، حيث يمكن أن تضيف لولا ذلك إلى غازات الدفيئة عند حرقها أو التخلص منها في مكب النفايات.
تقوم Shanbhag أيضًا بتطوير مادة تعتمد على البوليمر الحيوي بخصائص مرنة يمكن استخدامها لأشرطة قناع الأذن في المستقبل.
يقول سيلفاغاناباثي إن هناك اهتمامًا كبيرًا بالمواد الفعالة من حيث التكلفة والقابلة للتحلل الحيوي لمعدات الوقاية الشخصية.
"أصبحت الاستدامة معيارًا مهمًا جدًا لجميع الشركات المصنعة تقريبًا في كندا."
يركز CEPEM على براعة أبحاث McMaster الهندسية على تحديات الجيل التالي من معدات الوقاية الشخصية ، كما يقول جون بريستون ، العميد المشارك والبحث والابتكار والعلاقات الخارجية مع كلية الهندسة.
"نرى بحثنا وتطويرنا يساعدان الشركات الكندية على أن تصبح رائدة في الصناعة على مستوى العالم."
بقلم كيم أرنوت
المصدر جامعة ماكماستر
