پسماند میوه‌ها و غذاهای دریایی برای توسعه پلیمری کارآمد

پسماند میوه‌ها و غذاهای دریایی برای توسعه پلیمری کارآمد

733 403 نوفن حامی البرز

 

پژوهشگران دانشگاه صنعتی نانیانگ(Nanyang Technological University) سنگاپور در مطالعه اخیرشان یک فرایند تخمیر مبتنی بر پسماندهای میوه را برای خارج کردن کیتین از پوسته‌های سخت‌پوستان توسعه داده‌اند که این روش باعث می‌شود پلیمر کیتین (Chitin) با کیفیت‌تری تولید شود.

کیتین موجود در پوسته‌های سَخت‌پوستان، یک پلیمر طبیعی است. کیتین، مشتقی از گلوکز است و در جانداران متنوعی یافت می‌شود. این ماده سازنده اصلی دیواره سلولی قارچ‌ها، اسکلت خارجی بندپایانی چون خرچنگ‌ها و حشرات، رادولای نرم‌تنان و منقار سر پایان، از جمله ماهی مرکب و هشت‌پا است.

کیتین در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. کیتین در میان پلیمرهای دیگر، زیست فروسا و زیست سازگار است و می‌تواند کاری کند که پسماندهای دریایی مفید باشند.

طی این مطالعه محققان تلاش کردند تا پوسته‌های میگو را با انواع مختلف باکتری‌ها و پسماندهای میوه ترکیب کنند. ایده این بود که گلوکز حاصل از میوه باعث تقویت فرایند تخمیر می‌شود و از نظر شیمیایی پوسته‌ها را می‌شکند تا کیتین به راحتی استخراج شود. در مجموع ۱۰ نوع پسماند میوه مختلف از جمله تفاله انگور، پوست سیب، پوست انبه، هسته‌های آناناس و پوست موز مورد استفاده قرار گرفت.

مطالعات اخیر نشان داده‌اند که می‌توان از آن در مواردی مانند بسته‌بندی مواد غذایی کمپوست، پانسمان و حتی قسمتی از خودرو که رنگ آن بنابر دلایلی از بین رفته، استفاده کرد. به طور معمول، کیتین از طریق پوسته سخت پوستان و از طریق فرایند تصفیه اسید استخراج می‌شود. با این حال، این روش گران است، انرژی زیادی برای انجام آن می‌بایست صرف شود و ممکن است از این طریق زباله‌های سمی که می‌توانند وارد آبراه‌ها شوند، تولید شوند.

این تکنیک بسیار مؤثر بود و هنگامی که کیتین حاصل شده از این روش مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، مشخص شد که “شاخص بلورینگی”(crystallinity index) آن ۹۸.۱۶ درصد است. در مقابل، شاخص بلورینگی نمونه‌های کیتین به دست آمده از روش سنتی فقط ۸۷.۵۶ درصد بودند. بلورینگی مقیاسی برای اندازه گیری میزان خالص بودن ماده است.

پروفسور “ویلیام چن”(William Chen) رهبر این مطالعه گفت: تحقیقات ما منجر به توسعه نه تنها کیتین با کیفیت بالاتر، بلکه یک فرایند پایدارتر و سازگار با محیط زیست شده است. در حالی که می‌توان از انواع مختلف پسماندهای میوه در این فرایند استفاده نمود اما قند حاصل از تفاله انگور قرمز بهترین عملکرد را در میان میوه‌ها داشت.

پژوهشگران آمریکایی با الهام از چیتاها، نوعی از رباهات‌های نرم را ابداع کرده‌اند که نسبت به ربات‌های دیگر، سرعت بیشتری دارند.

پژوهشگران با الهام از مکانیسم زیستی چیتاها، نوع جدیدی از ربات‌های نرم را ابداع کرده‌اند که می‌توانند سریع‌تر از دیگر ربات‌های نرم، روی سطوح جامد و یا در آب حرکت کنند. همچنین این ربات‌ها، قدرت کافی را برای برداشتن یا بلند کردن اجسام دارند.

“جی یین”(Jie Yin)، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا در “دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی”(NCSU) و از پژوهشگران این پروژه گفت: چیتاها، سریع‌ترین موجودات روی زمین هستند و سرعت و قدرت خود را از انعطاف‌پذیری ستون فقرات به دست می‌آورند.

وی افزود: ما از چیتاها الهام گرفتیم تا شکل جدیدی از ربات‌های نرم را ابداع کنیم که ستون فقرات آنها “بای‌استابل”(bistable) است و نیروی خود را از فنر به دست می‌آورند. بای‌استابل، به این معناست که ستون فقرات این ربات‌ها، دو حالت پایدار دارد و ما می‌توانیم با پمپاژ هوا در کانال‌هایی که در ربات نرم سیلیکونی قرار دارند، این حالت‌ها را به سرعت تغییر دهیم. این تغییر حالت، انرژی قابل توجهی را آزاد می‌کند و به ربات امکان می‌دهد تا این نیرو را به سرعت اعمال کند. بدین ترتیب ربات می‌تواند به سرعت روی زمین راه برود.

یین ادامه داد: ربات‌های نرمی که پیشتر ابداع شده‌اند، تنها می‌توانند روی زمین بخزند؛ در نتیجه همیشه با زمین در تعامل هستند و همین موضوع، سرعت آنها را محدود می‌کند.

پژوهشگران در این پروژه نشان داده‌اند که طراحی LEAP می‌تواند سرعت شنا را در ربات‌های نرم بهبود ببخشد. ربات‌های LEAP علاوه بر پا، به باله نیز مجهز هستند و به همین دلیل می‌توانند با سرعتی بیش از سرعت سریع‌ترین ربات‌های نرم پیشین شنا کنند.

ربات‌های نرم موسوم به “LEAP” که در این پژوهش ابداع شده‌اند، سه برابر سریع‌تر از دیگر ربات‌های نرم هستند و می‌توانند از عهده چالش‌هایی برآیند که برای ربات‌های نرم، غیرممکن به نظر می‌رسد. این ربات‌ها تقریبا هفت سانتی‌متر طول و ۴۵ گرم وزن دارند.

یین اضافه کرد: ما کاربرد چندین ربات نرم را نشان دادیم که با یکدیگر برای برداشتن اجسام همکاری می‌کنند. ما با تنظیم نیرویی که ربات‌ها اعمال می‌کنند، علاوه بر اشیایی با بیش از ۱۰ کیلوگرم وزن، توانستیم اشیای پیچیده‌ای مانند تخم مرغ را برداریم.

پژوهشگران امیدوارند که بتوانند با اصلاح ربات‌های LEAP، به سریع‌تر و قوی‌تر شدن آنها کمک کنند.

یین افزود: از کاربردهای احتمالی این ربات‌ها می‌توان به فناوری‌های مربوط به جستجو و نجات اشاره کرد که نیاز به سرعت بالا در آنها احساس می‌شود. برای نمونه، ربات‌هایی را تصور کنید که سریع هستند اما می‌توانند از عهده برداشتن اجسام شکننده نیز برآیند.

 

منبع: ایسنا