چوبهایی که جایگزین رسیدهای کاغذی میشوند
محبوبه ستارزاده
گروه علم و فناوری
حتماً شما هم بارها شنیدهاید که تماس مستقیم پوست با جوهر به کار رفته در رسیدهای فروشگاهی، برچسبها و اسناد و سوابق پزشکی و... میتواند سلامت انسان را تهدید کند چراکه جوهر آن حاوی موادی مضر است و به سرعت میتواند با عبور از پوست، وارد بدن شود.ازآنجا که استفاده از این رسیدها قابل اجتناب نیست، محققان به دنبال راهی برای کاهش این مشکل بودهاند و بهتازگی هم محققان و پژوهشگران مؤسسه پلیتکنیک فدرال لوزان(EPFL) سوئیس برای رفع این چالش، از یک فناوری بهره گرفتهاند که میتواند رسیدهای مواد غذایی و بلیتهای کاغذی را از پوششهای چوبی غیرسمی بسازد.
از آلودگی آب و خاک تا اختلالات هورمونی
کاغذ حرارتی، مادهای پرکاربرد است که در برچسبهای حملونقل، سوابق پزشکی و بلیتها یافت میشود. بازار جهانی این محصول در سال ۲۰۲۲، حدود ۴ میلیارد دلار ارزشگذاری شده و پیشبینی میشود که این رقم تا سال ۲۰۳۰ به ۶ میلیارد دلار برسد. این رقم نشان میدهد که نمیتوان این کاغذهای حرارتی را کنار گذاشت. جدا از مشکلی که جوهر این کاغذها به طور مستقیم برای سلامت بدن ایجاد میکند، مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید آن هم اغلب از طریق فرآیندهای جابهجایی و بازیافت، وارد آب و خاک میشوند. برای دههها، رایجترین مواد تشکیلدهنده این کاغذهای حرارتی، بیسفنولA و بیسفنولS بودهاند که هر دو ماده میتوانند با لمس رسیدها وارد بدن مردم شده و اختلالات هورمونی ایجاد کنند.
اما مشکل اینجاست که جایگزینی این بیسفنولها یک چالش فنی است زیرا ماده جایگزین باید پایدار، قابل چاپ و مقرون به صرفه باقی بماند. یک ماده ظهور مناسب باید در دمای خاص مورد استفاده چاپگرها واکنش نشان دهد و به طور مؤثر با سایر مواد تشکیل دهنده، مخلوط و همچنین از تغییر رنگ پسزمینه در طول ذخیرهسازی جلوگیری شود. در حالی که بسیاری از مواد زیستی در گذشته پیشنهاد شدهاند، اما هیچ یک، الزامات خاص پایداری و واکنشپذیری را برآورده نمیکردند.
این چوبهای نجات بخش
حالا محققان EPFL نشان دادهاند که مواد مشتقشده از چوب میتوانند الزامات فنی برای پوششهای کاغذ حرارتی را برآورده کنند. محققان در این مسیر از لیگنین (lignin) چوب بهره گرفتهاند. لیگنین، پلیمری پیچیده و موجود در بافت محکم چوب است که باعث افزایش قدرت دیواره سلولهای گیاهان و سخت شدن ریشه در گیاه میشود. ازآنجا که این پلیمر به طور طبیعی دارای گروههای شیمیایی خاص مورد نیاز برای عملکرد به عنوان یک رنگدهنده است و خاصیت سمی هم ندارد، مورد توجه این محققان قرار گرفت. لیگنین میتواند با یک حساسکننده ساختهشده از قندهای گیاهی جفت شود تا درنهایت بتوان یک کاغذ کاربردی برای رسیدها و برچسبها تولید کرد. مطالعات قبلی شامل استخراج لیگنین از گیاهان، بدون ایجاد تخریب ساختاری آن بود و این فرمولاسیونهای گیاهی، قرار است جایگزین مواد شیمیایی سنتی شوند که اثر سمی دارند.
هرچند لیگنین حاوی گروههای شیمیایی است که میتوانند به عنوان توسعهدهنده رنگ عمل کنند اما لیگنین جدا شده، به طور طبیعی تیره و از نظر شیمیایی نامنظم است به همین دلیل هم برای چاپ با کیفیت بالا چندان مناسب نیست. برای حل این مشکل، محققان از یک تکنیک استخراج کنترلشده به نام جزء به جزء کردن متوالی به کمک آلدهید استفاده کردند. این روش با کاهش حضور گروههای تیره و جاذب رنگ، پلیمرهای لیگنین با رنگ روشن تولید میکند.
البته علاوه بر ماده ظاهرکننده، کاغذ حرارتی به یک ماده حساسکننده هم نیاز دارد تا هنگام اعمال حرارت، تعامل بین رنگ و ماده ظاهرکننده را تسهیل کند. برای حل این مشکل هم این تیم پژوهشی، از یک مولکول مشتقشده از قند دیواره سلولی گیاهی به نام زایلان xylan، بهره گرفت تا نیازی به استفاده از مواد مبتنی بر نفت نباشد. سپس مخلوطهای حاصل به صورت پوششهای نازک روی کاغذ قرار گرفتند و با استفاده از گرمایش کنترلشده و چاپگرهای تجاری، آزمایش شدند. نتیجه کاملاً مناسب بود و کاغذهای حرارتی نهایی فاقد مواد سمی، به مدت چند ماه کاربردی باقی ماندند و لوگوهای چاپ شده هم پس از یک سال، همچنان قابل خواندن بودند.
