تولید کاغذ و اسفنج از گرده گل!

مجموعه: اخبار علمی و آموزشی

تاریخ انتشار : سه شنبه, ۱۱ شهریور ۱۴۰۴ ۱۷:۲۳

به گزارش ایسنا، دانشمندان در آزمایشگاه «نام‌جون چو»(Nam-Joon Cho) در «دانشگاه فناوری نانیانگ»(Nanyang) در سنگاپور موفق شدند از گرده گل، کاغذ و اسفنج تولید کنند. این گرده‌ها، دانه‌های میکروسکوپی حاوی سلول‌های تولید مثل نرینه هستند که درختان، علف‌های هرز و گیاهان فصلی، آنها را رها می‌کنند. 

به نقل از لایوساینس، «نام‌جون چو» به مدت یک دهه در حال بهبود رویکردهایی برای بازسازی پوسته بیرونی سخت این گرده‌ها بوده است. این پوسته بیرونی از پلیمری بسیار مقاوم ساخته شده است و معروف به «الماس دنیای گیاهان» است. «چو» معتقد است که این ریزژل می‌تواند یک ماده چندمنظوره برای بسیاری از مواد دوستدار محیط زیست از جمله کاغذ و اسفنج باشد. این ماده پودری با مهندسی مجدد است که می‌تواند به طیف وسیعی از اشیاء دوستدار محیط زیست تبدیل شود.

«چو» می‌گوید: بسیاری از مردم، گرده را زمانی که برای بارور کردن گیاهان یا تغذیه حشرات استفاده نمی‌شود، به عنوان گرد و غبار بی‌فایده می‌پندارند، اما اگر بدانید چگونه با آن کار کنید، کاربردهای ارزشمندی دارد.

وی تنها دانشمندی نیست که چنین فکر می‌کند. «نوئمی سابای»(Noemi Csaba)، پژوهشگر نانوفناوری و تحویل دارو در «دانشگاه سانتیاگو دی کامپوستلا»(Santiago de Compostela) در اسپانیا نیز می‌خواهد از پوسته‌های گرده توخالی به عنوان حامل‌های محافظ برای رساندن دارو به چشم‌ها، ریه‌ها و معده استفاده کند. «سابای» می‌گوید: دانشمندانی که به مطالعه سودمندی گرده برای انسان می‌پردازند، نادر هستند. به نظر من مطالعه گرده کمی تعجب‌آور است. این ماده یک زیست‌ماده بسیار جالب است.

نرم کردن پوسته

دانشمندان برای شروع کار با گرده توانستند پوشش چسبناک اطراف دانه‌ها را در فرآیندی موسوم به «چربی‌زدایی»(defatting) حذف کنند. جداسازی این لیپیدها و پروتئین‌های آلرژی‌زا، اولین گام در ایجاد کپسول‌های خالی برای تحویل دارو است که «سابای» به دنبال آن است. با این حال، پوسته نفوذناپذیر گرده مدت‌ها دانشمندان را گیج کرده و استفاده از آن را محدود کرده بود.

یک گام بزرگ در سال ۲۰۲۰ اتفاق افتاد، زمانی که «چو» و تیمش گزارش دادند که نگهداری گرده در محلول قلیایی پتاسیم هیدروکسید در دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد می‌تواند شیمی سطح دانه‌های گرده را به طور قابل توجهی تغییر دهد و به آنها اجازه دهد به راحتی آب را جذب کنند و نگه دارند.

«شاهرودین ابراهیم»(Shahrudin Ibrahim)، پژوهشگر آزمایشگاه «چو» که به توسعه این رویکرد کمک کرده است، می‌گوید: گرده حاصل به نرمی خمیر بازی است. قبل از این پردازش، دانه‌های گرده بیشتر مانند تیله، سخت، بی‌اثر و عمدتاً غیرفعال بودند. پس از آن، ذرات آنقدر نرم می‌شوند که به راحتی به هم می‌چسبند و امکان تشکیل ساختارهای پیچیده‌تر را فراهم می‌کنند. این امر کاربردهای متعددی را امکان‌پذیر می‌کند.

هنگامی که ریزژل روی یک قالب تخت ریخته و خشک می‌شود، بسته به ضخامت نهایی به کاغذ یا نوار تبدیل می‌شود که هم محکم و هم انعطاف‌پذیر است. همچنین به محرک‌های خارجی از جمله تغییرات در pH و رطوبت، حساس است. قرار گرفتن در معرض محلول قلیایی باعث می‌شود پلیمرهای تشکیل‌دهنده گرده آبدوست‌تر شوند، بنابراین بسته به شرایط، ژل به دلیل جذب یا دفع آب، متورم یا منقبض می‌شود.

دانشمندان معتقدند که این ترکیب برنده از خواص، نوارهای مبتنی بر گرده را به یک گزینه امیدوارکننده برای بسیاری از کاربردهای آینده تبدیل می‌کند. یکی از این کاربردها محرک‌های هوشمندی است که به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند تغییرات در محیط اطراف خود را تشخیص داده و به آن پاسخ دهند. همچنین از آنجا که گرده به طور طبیعی محافظ پرتو فرابنفش است، این امکان وجود دارد که بتواند جایگزین برخی از زیرلایه‌های فعال نوری در سلول‌های خورشیدی و سایر دستگاه‌های نوری و الکترونیکی شود.

«آزمایشگاه چو» همچنین نشان داده است که می‌توان روی کاغذ ساخته شده از گرده چاپ کرد. این محصول می‌تواند جایگزینی پایدار برای کاغذ سنتی برای نوشتن، چاپ و بسته‌بندی باشد. تولید کاغذ سنتی باعث تخریب درختان می‌شود و پرمصرف است، به طوری که برای تولید هر صفحه تا ۱۳ لیتر آب نیاز دارد. گرده به طور طبیعی و انبوه از گیاهان تولید کننده بذر رها می‌شود و استخراج کاغذ از آن تنها به چند مرحله ساده نیاز دارد. جوهر را می‌توان با یک شستشوی ساده با محلول قلیایی پاک کرد. این فرآیندی است که امکان استفاده مجدد از کاغذ را فراهم می‌کند.

ریزژل خشک و منجمد شده، اسفنج‌های متخلخل تشکیل می‌دهد. این اسفنج‌ها می‌توانند به چیزهایی مانند داربست برای مهندسی یا برای توقف خونریزی یا جذب لکه‌های نفتی تبدیل شوند.

«ابراهیم» خاطرنشان کرد: محصولات مبتنی بر گرده هنوز راهی طولانی در پیش دارند تا به بازار راه پیدا کنند. نکته کلیدی در حال حاضر، پیش‌بینی چالش‌ها و ارائه راه‌حل‌های پایدار است. گرده به طور قابل توجهی کم‌مصرف است. همچنین این رویکرد ما، گیاهان و گل‌ها را از بین نمی‌برد. 

این مطالعه در مجله Knowable منتشر شده است.