استكشاف إمكانية استخدام الأفلام المصورة على الأعشاب البحرية

ما هي الأفلام التي تُصور على سطح البحر؟

والأفلام التي تستخدم في التغليف البحري هي أغطية رقيقة ومرنة مصنوعة من مستخرجات من مختلف أنواع الأعشاب البحرية، بما في ذلك الأنواع الحمراء والبنية والأخضر، وتمثل هذه الأفلام خروجا عن البلاستيك المستخرج من النفط عن طريق استخدام المحتوى الطبيعي من البوليمرات الموجود في الطحالب البحرية، وتتكون المواد البلاستيكية الأولية التي تُعدّل فيها المواد، وتُنتج عنها مواد مستخرجة مُنَفَضَعَة، وُصَعَعَة مُصَة مُصَّة مُصَة مُصَة مُمَة مُمَة مُصَة مُمَة مُمَة مُنَّة مُصَة مُمَّة مُمَّة مُمَة مُصَة مُصَة مُمَّة مُنَّةَةَةَةَةَةَة مُنَّة مُنَّةَةَةَةَةَةَةَةَةَةَةَةَةَةَة

وما يميز أفلام الأعشاب البحرية عن البلاستيكات الأحيائية الأخرى هو بصمة إنتاجها، إذ لا تتطلب زراعة الأعشاب البحرية أي أرض صالحة للزراعة، ولا الري في المياه العذبة، ولا توجد الأسمدة الاصطناعية أو مبيدات الآفات، حيث تستوعب النباتات ثاني أكسيد النيتروجين والفوسفور المذوب من مياه البحر، وتتصرف بفعالية كحشوات مغذية طبيعية في النظم الإيكولوجية الساحلية.

والأفلام نفسها غير ملوثة وغير مبشرة بالصدر ويمكن تصميمها على سميكات مختلفة وخواص ميكانيكية، وتظل بعض التركيبات مصممة على حل المياه وقابلية للأكل، بينما تصمم صيغ أخرى لتحمل الرطوبة لعدة ساعات، وتتيح هذه التوحيد للمصنعين التوفيق بين الأداء السينماي ومتطلبات منتجات محددة، من مواصف البضائع الجافة إلى أغلفة من المنتجات الطازجة.

The Environmental Case for Seaweed Films

ولم تكن الحاجة الملحة إلى استبدال البلاستيك التقليدي أكبر من أي وقت مضى، فقد تجاوز الإنتاج البلاستيكي العالمي 390 مليون طن في عام 2023، حيث بلغت نسبة التغليف 40 في المائة تقريبا من ذلك الحجم، ومن بين البلاستيك المستخرج من العبوة، أعيد تدوير أقل من 15 في المائة؛ أما بقية المواد المتراكمة في مدافن القمامة أو المحرقة أو البيئات الطبيعية، فقد تم اكتشاف تلوث بالغ الصغر في الدم البشري، والحليب، والنسيج الصحي المبدئي، حيث ترتفع من الناحية الصحية.

وتوفر الأفلام التي تستخدم في استخدام الأعشاب البحرية حلا حقيقيا لنهاية الحياة لا يمكن أن يوفره إعادة التدوير الآلية وحدها، وخلافا لللدائن التقليدية التي تستمر لقرون، فإن الأفلام التي تنفجر في البحر من خلال النشاط المجهري في التربة أو المياه العذبة أو البيئات البحرية في غضون أربعة إلى اثني عشر أسبوعا، ولا تترك أي مخلفات سامة، ومسار التدهور هو الانزيم:

ومن منظور المحاسبة الكربونية، فإن الميزة ذات شقين، ففي مرحلة النمو، تستوعب الأعشاب البحرية ثاني أكسيد الكربون بمعدلات مماثلة للغابات الأرضية، ولكن دون التنافس على الأراضي، ولا يمكن للدول الساحلية ذات الأراضي الصالحة للزراعة أن تنشئ مزارع بحرية تضاعف كممرات للموائل البحرية، وعندما يتم تجهيز الكتلة الحيوية المحصولة إلى أفلام، لا يزال الغلاف الحيوي المحتوي على الكربون محجوب في جميع مراحل الإنتاج.

وتعالج زراعة الأعشاب البحرية أيضاً التهاب السواحل، ففي مناطق مثل بحر البلطيق وخليج المكسيك، تخلق المياه الزراعية مناطق متدنية من شأنها أن تهدر الحياة البحرية، وتستوعب المزارع الكبيرة ذات الثروات المغذية الزائدة مباشرة من عمود المياه، وتخفف من حجم الزنوج، وتحسن نوعية المياه.

المزايا الخارجة عن التحلل البيولوجي

وفي حين أن التحلل الأحيائي يحظى باهتمام كبير، فإن الأفلام التي تُستخدم في الأعشاب البحرية تقدم خصائص أداء إضافية تجعلها جذابة بالنسبة لشرائح معينة من العبوات.

دال - الجدوى والسلامة الغذائية

وتُعتبر عدة تركيبات للأفلام المُعدَّة بالزبائن البحرية من المواد الغذائية القابلة للأكل، وتفتح هذه الممتلكات تطبيقات في مواصف واحدة للبن الفوري والشاي وخلائط التوابل الموسَّعة والمكملات الغذائية، ويمكن للمستهلك أن يزيل الخيط بأكمله في المياه الساخنة، ويزيل نفايات التعبئة بالكامل، كما أن الأفلام القابلة للتلف تقلل من مخاطر التلقيح في بيئات المشتركة للتحضير الغذائي.

أداء المحاماة

وقد أشار النقاد المبكر لأفلام الأحذية البحرية إلى ضعف أداء الحاجز الرطاوي بالنسبة لبوليثيلين أو بوليبروبيلين، وقد أُغلقت هذه الفجوة بشكل كبير بفضل إدراج خلايا النانوية أو النانوبلات البحرية في مصفوفة الأفلام، حقق الباحثون معدلات نقل الأوكسجين تقل عن 10 سمات مكعبة لكل متر مربع في اليوم، وأسعار نقل بخار الماء المعتدلة التي تتنافس مع خصائص بلاستيكية تقليدية.

وبالنسبة للمنتجات الحساسة للأكسجين مثل المكسرات، والفاصوليا المقهية، والفواكه المجففة، يمكن تداول الأفلام ذات الأعشاب البحرية مع طلاء رقيق قابل للتحلل الأحيائي مستمد من مباديء النحل أو شمع الكرنوب، ويحافظ الهيكل المتعدد الطوابق الناتج على قابلية التحلل الكامل في الوقت الذي يمتد فيه عمر الرف إلى فترات مقبولة تجاريا.

Antimicrobial Activity

(أ) إن مستخرجات الحبيبات البحرية تحتوي بطبيعة الحال على مركبات ثديية وثنائيات النسيج المكسور التي تحول دون نمو البكتيرية والفطرية، وعندما تدمج هذه المركبات ذات التأثير الحيوي في أفلام التغليف، فإنها تهاجر ببطء إلى سطح الفيلم، وتنشئ منطقة حماية تمتد حياة الرف من الأغذية القابلة للتلف.

التطبيقات الحالية واعتماد الأسواق

وقد تسارع الاعتماد التجاري لأفلام العبوة البحرية منذ عام 2021، مدفوعا بالتزامات استدامة الشركات والضغط التنظيمي على اللدائن ذات الاستخدام الواحد، وقد ظهرت عدة فئات من التطبيقات كتبنيين مبكرين.

السلع الجافة وستابل

وتمثل أكياس الشاي المغلفة على أساس فردي، ومواقد الأرز، وتعبئة المعكرونة أكبر حجم من القدرات المركبة، وتتطلب هذه التطبيقات حاجزاً معتدلاً من الرطوبة، والاستفادة من نكهة محايدة للأفلام ذات الحطب البحري المجهزة جيداً، وقد حلت محلات التجزئة الرئيسية في جنوب آسيا وسكاندينافيا مقابر بلاستيكية على منتجات الحبوب العضوية التي تحتوي على صور أزياء بحري، واستشهدت انخفاضاً بنسبة تتراوح بين 60 و70 في المائة في التعبئة المركبات.

الإنتاج الجديد

والأفلام المطلة على الأعشاب البحرية مناسبة بشكل خاص للمنتجات الجديدة التي تعيش في أجرف قصيرة، وتسمح الأفلام بتبادل الغازات الانتقائية؛ والأوكسجين في ثاني أكسيد الكربون؛ وثاني أكسيد الكربون؛ وبطء التنفس والتمزق؛ كما أن المشابك، والفلفل، والخلل، والصلصة المغلفة في أفلام الحطب البحري قد أظهرت امتدادا بنسبة تتراوح بين 30 و 50 في المائة في مراقبة الرف المبرد.

الرعاية الشخصية والمختصرات

وتتزايد حزمة قضبان الشامبو الصلبة، وعينان الصابون، وقطع غازية واحدة من الجرعات الموسمة في أفلام الأعشاب البحرية، وتزيد هذه التطبيقات من إنتاج الأفلام المحتوية على أحذية، وذوي قدرة الماء، وغياب بقايا كيميائية، وقد انتقلت سمات التجميل الأوروبية الرائدة إلى خط العينات بأكمله إلى خنادق مجهزة بالطيور البحرية في عام 2023، مما أدى إلى إزالة ما يقرب من 45 طناً من النفايات البلاستيكية سنوياً.

الأفلام الزراعية

ومن التطبيقات الناشئة أفلام الفولش القابلة للتحلل الأحيائي لأغراض الزراعة، ويجب إزالة أفلام البوليثيلين التقليدية والفولك والتخلص منها بعد كل موسم من موسم النمو، وهي عملية كثيفة العمالة تؤدي في كثير من الأحيان إلى شظايا بلاستيكية متبقية في التربة، ويمكن أن تُطهر أفلام الفولش القائمة على الأعشاب البحرية مباشرة في التربة في نهاية الموسم، حيث تُحلل أحيائياً وتُطلق مغذيات تُحسن من شأن المادة العضوية في التربة.

التحديات التي تواجه التبني على نطاق واسع

وعلى الرغم من المزايا البيئية الواضحة، تواجه الأفلام التي تُستخدم في الأعشاب البحرية عدة حواجز تحد حاليا من نصيبها من السوق إلى أقل من 1 في المائة من سوق التغليف المرنة العالمية.

القدرة على الصقل

ويبلغ إنتاج الحطب البحري العالمي نحو 35 مليون طن رطب سنويا، وتتجه الأغلبية العظمى إلى الغذاء والهيدروكولويدات وتغذية الحيوانات، ويستلزم تحويل كميات كبيرة من التعبئة التوسع السريع في القدرة الزراعية، وزراعة الأعشاب البحرية صناعة صغيرة نسبيا خارج آسيا، وسلاسل الإمداد من أجل البذور، وسفن الصيد، والهياكل الأساسية للتجهيز، لا تزال في معظم المناطق تتطور.

القدرة التنافسية للتكاليف

وتتراوح تكاليف الإنتاج الحالية للأفلام التي تبثها الأعشاب البحرية بين 3.50 دولارات و6 دولارات لكل كيلوغرام، مقابل 1.00 دولار إلى 2.00 دولار لكل كيلوغرام للأفلام المتعددة الفلزات للسلع الأساسية، وتنشأ الفروق في التكاليف عن استخراج المواد الخام، وخطوات التنقية، وسرعات التصنيع المنخفضة، ومع تزايد حجم الإنتاج وتكنولوجيات التجهيز، فمن المتوقع أن تتراجع التكاليف وحدها بنسبة تتراوح بين 20 و 40 في المائة.

Mechanical Durability

وتظهر الأفلام التي تُبث بالزجاج البحري عموماً قوة أقل من النسيج ودرجة الارتحال عند الكسر مقارنة ببوليثيلين وبوليبروبيلين، وبالنسبة لتطبيقات التغليف التي تتطلب مقاومة عالية للضرب أو القدرة على تحمل محتويات ثقيلة، قد لا تؤدي التركيبات الحالية على نحو كاف، ويعالج الباحثون ذلك من خلال الخلط مع البوليمرات الميكانيكية الأخرى القابلة للتحلل الأحيائي مثل البوليهيدروكياكياكيا وحامض المتعدد، وكذلك من خلال زيادة خصائص التعزيزات.

Shelf Life and Storage Stability

والأفلام المزروعة بالبحر هي زراعية ويمكن أن تستوعب الرطوبة من الهواء أثناء التخزين، مما يؤدي إلى تغييرات بعدية وإلى انخفاض أداء الحاجز، ومن الضروري توفير تخزين سليم عند الرطوبة الخاضعة للرقابة ودرجة الحرارة، مما يضيف قيودا لوجستية، ويجري تطوير المعالجة السطحية والمعاطف الهيدروفية للتخفيف من حساسية الرطوبة دون المساس بالتحلل الأحيائي.

منظمة " جبهة البحث والتطوير "

وقد استجاب المجتمع العلمي لهذه التحديات مع الابتكار المستمر عبر جبهات متعددة.

تحقيق الاستخدام الأمثل جينياً لسلاسل الأعشاب البحرية

ويمكن أن يتيح التوالد الانتقائي والتحسين الوراثي للأنواع البحرية التجارية إمكانية زيادة غلة البوليساريد لكل وحدة من الكتلة الأحيائية والتركيب الخيوطي للتطبيقات السينمائية، وقد حدد الباحثون في جامعة الفلبين والرابطة الاسكتلندية للعلوم البحرية علامات جينية مرتبطة بمحتوى عالي من الألغاز في Macrocystis pyrifera [FLT:]، زيادة أدوات الفرز السريع].

تكنولوجيات التجهيز الأخضر

ويستخدم استخراج البوليساتيدات المزودة بالزبائن البحرية حلولاً للآلات الساخنة وتهطال الكحول، وكثيفة الطاقة والمياه على السواء، ويجري استكشاف المذيبات العميقة، واستخراج الأنزيمات، والأساليب التي تُساعد على الموجات فوق الصوتية، كبدائل تقلل استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 60 في المائة وتزيل الاستخدام الكيميائي الخطير، ويمكن أن تؤدي طرق التجهيز الأخضر هذه إلى تحسين الصورة البيئية العامة لتكاليف الإنتاج البحري في آن واحد.

تقنيات التكدس والتطهير المتقدمة

ويجري تطوير هياكل متعددة الطوابق تجمع بين الأفلام التي تستخدم في الأعشاب البحرية وطبقات رقيقة من المواد الأخرى القابلة للتحلل الأحيائي لتلبية متطلبات الحاجز المطل على الطلب دون التضحية بقابلية التحلل، ومن شأن فرضية الطبقات على طبقة الذرية أن يقلل من معدلات نقل الأوكسجين إلى مستويات مناسبة للمنتجات المكبوتة، ويكمن التحدي في الحفاظ على التسخين بين طبقات أثناء التحلل الأحيائي وكفالة انقطاع التجمعات التجريبية بكاملها بأسعار مقبولة.

التكامل الاقتصادي

وتركز البحوث أيضا على دور أفلام الأعشاب البحرية في النظم الدائرية، لأن الأفلام غنية بالمغذيات، ويمكن توجيه نفايات ما بعد الاستهلاك إلى مرافق الهضم الجوي التي تنتج الغازات الحيوية والهضم، وتغلق كل من المواد وثغرات الطاقة، وقدرت دراسة جدوى في هولندا أن تحويل إنتاج نفايات التعبئة البحرية إلى أجهزة معالجة الطاقة الحالية بنسبة 12 في المائة.

مقارنة الأفلام المأخوذة من الأعشاب البحرية بالمناجم الأحيائية الأخرى

ويتطلب فهم الأماكن التي تلائم فيها أفلام الأعشاب البحرية داخل المشهد الأوسع للثبات الأحيائية مقارنة صادقة بالبدائل القائمة.

Seaweed Films vs. PLA (Polylactic Acid)

فبرنامج المساعدة القانونية المتبادلة هو أكثر البلاستيكية التي يمكن تطويعها من نجوم الذرة أو قصب السكر إنتاجاً من حيث الصبغة، وهو يوفر وضوحاً جيداً وقوام ميكانيكياً، ولكنه يتطلب ظروفاً للتشريد الصناعي في 58 درجة، أو أكثر من حيث التدهور الفعال، وفي الممارسة العملية، ينتهي الكثير من عبوات جيش تحرير السودان في مدافن القمامة حيث تستمر إلى أجل غير مسمى، وتتدهور الأفلام في ظل ظروف متجانسة، بما في ذلك البيئات الحيوانات البحرية، مما يتيح لها حالياً من مزايا مختلفة.

Seaweed Films vs. PHA (Polyhydroxyalkanoates)

وتنتج هذه المادة عن طريق التخمير البكتيري للسكر والزيوت، وهي قابلة للتحلل تماماً من أعماق البحار، وهي توفر خصائص حواجز ممتازة وأداة ميكانيكية، ولكن تكاليف إنتاجها لا تزال مرتفعة، ومتوسطة من 4 إلى 7 دولارات لكل كيلوغرام، وتشغل الأفلام ذات النباتات البحرية مدى مماثلاً من حيث القيمة المضافة لزراعة الأعشاب البحرية، بما في ذلك استخدامات إبطال الكربون واستصلاح المغذيات.

الأفلام البحرية العشب ضد عبوة الورق

فالورقة قابلة للتجديد، وإعادة تدويرها على نطاق واسع، ومطلعة على المستهلكين، غير أن التغليف الورقي للعديد من التطبيقات يتطلب وضع بلاستيك أو غطاء للعموم لتوفير حاجز للرطوبة، مما يعرّض قابلية إعادة التدوير للدوام، ويمكن استخدام الأفلام البحرية كغطاء رقيق على المضادات الورقية، مما يخلق تركيبة متجانسة تماماً مع خصائص الحاجز الممتازة، ويكتسب هذا النهج المقاومة الرعي في قطاعي المطاطي وفي قطاعي.

ثانيا - القدرة على العمل في مجال التنظيم والمعايير

وتتطور الأطر التنظيمية لدعم التغليف القابل للتحلل الأحيائي مع منع التغليف الأخضر، وتضع الأطر التنظيمية لحشد النفايات وتعبئة النفايات، التي يتوقع أن تنفذ في عام 2025، معايير للتغليف القابل للتحلل البيولوجي، بما في ذلك متطلبات القابلية للتشريد المنزلي والحدود المفروضة على المواد الكيميائية الثابتة، وتستوفي الأفلام البحرية هذه المعايير عموما، ولكن على المصنعين أن يثبتوا الامتثال من خلال الاختبارات الموحدة بموجب المعيار رقم 13432 أو المعايير المماثلة.

وفي الولايات المتحدة، تقدم اللجنة الاتحادية للتجارة في المنتجات الزراعية توجيهات بشأن مطالبات التسويق البيئي، ويجب أن تثبت المنتجات التي تُصنف على أنها قابلة للتحلل الأحيائي أنها ستتحلل بالكامل في غضون فترة قصيرة معقولة في بيئة محددة للتخلص منها، ويحصل منتجو الأفلام المطلة على البحر على شهادات متزايدة من معهد المنتجات البيولوجية والتحلل الأحيائي؛ (V Austria) للتحقق من مطالباتهم والحصول على قبول التجزئة.

وقد نفذت بلدان عديدة حظرا على بعض البلاستيكات ذات الاستخدام الوحيد، مما أدى إلى فتح الأسواق للبدائل القائمة على أساس الأعشاب البحرية، وقد أدى الحظر المفروض على المواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد اعتبارا من تموز/يوليه 2022 إلى تسريع الطلب على العبوة القابلة للتحلل البيولوجي في تلك السوق، وبالمثل، فإن الحكومة الكندية تُعدُّ أكياس التدقيق البلاستيكي، والستر، والقطع، قد دفع التجزئة إلى تقييم خيارات الأفلام المبتلة.

التوقعات المستقبلية والتوقعات الصناعية

مشروع محللي الأسواق الذي سينمو عبوة الأعشاب البحرية بمعدل نمو سنوي مركب يتراوح بين 18 و 22 في المائة بين 2024 و 2032، ليصل إلى قيمة سوقية عالمية تبلغ نحو 1.8 بليون دولار بحلول عام 2032، وسيترتب على هذا النمو ولايات تنظيمية والتزامات باستدامة التجزئة وتحسينات تكنولوجية تضيق الفجوة في التكلفة والأداء مع البلاستيك التقليدي.

ويتسارع الاستثمار في البنية التحتية الزراعية للزراع البحري، وقد التزم اتحاد تجميع التعبئة البحرية، وهو تعاون بين علماء المواد والمزارعين وشركات الأغذية، بمبلغ 120 مليون دولار لتطوير مزارع للزراع البحري في شمال الأطلسي وجنوب شرق آسيا، وذلك بهدف زيادة قدرة الإنتاج السنوي بمقدار 500 ألف طن بحلول عام 2028، وستوفر هذه الاستثمارات المواد الخام اللازمة لإنتاج أفلام واسعة النطاق.

ويبدو قبول المستهلك قوياً، إذ تبين الدراسات الاستقصائية التي أجريت في الولايات المتحدة وألمانيا واليابان باستمرار أن أغلبية المستهلكين على استعداد لدفع علاوة تتراوح بين 10 و 20 في المائة للتعبئة التي يمكن تصنيفها من مصادر متجددة، وأن البراندات التي اعتمدت أفلاماً للملابس البحرية تفيد بأن الزبائن قد حصلوا على تعليقات إيجابية وتحسين تقدير الاستدامة.

وتشير مقاييس طرق التكنولوجيا من مؤسسات البحوث الرائدة إلى أن أفلام الأعشاب البحرية ذات الخواص الميكانيكية مقارنة ببوليثيلين منخفض الكثافة يمكن أن تكون متاحة تجارياً خلال خمس إلى سبع سنوات، وأن المنجزات في مجال الربط بين البوليمرات وإنفاذها هي المسارات الرئيسية لهذا الهدف، وتشير عدة ملفات براءات اختراع إلى أن الحلول القابلة للبقاء يجري بالفعل تقليصها إلى الممارسة على نطاق تجريبي.

خاتمة

وتمثل أفلام التغليف البحرية مسارا واعدا حقا نحو اقتصاد بلاستيكي دائري يعمل داخل حدود الكواكب، وإنتاجها النادر الكربوني، والتحلل الأحيائي السريع في البيئات الطبيعية، والآثار المفيدة على النظم الإيكولوجية الساحلية، تعالج معا التحديات البيئية المتعددة التي لا يمكن أن تحلها البلاستيك التقليدي، وتزيل المخلفات القابلة للتداول النفايات في المصدر، بينما تضيف خصائص مضادة للأوبئة قيمة وظيفية تتجاوز الاحتواء البسيط.

والحواجز التي لا تزال قائمة على أساس المقياس؛ والتكلفة، والقدرة على التكرار، والأداء الميكانيكي؛ تخضع للبحوث والتطوير التجاري النشط؛ والاستثمار في البنية التحتية للزراعة، وتكنولوجيات التجهيز الأخضر، والصيغ المتقدمة للمواد، تتقدم بوتيرة تُشير إلى التكافؤ التجاري مع البلاستيك التقليدي في بعض التطبيقات في غضون العقد الحالي، وتوفر التوائم التنظيمية والطلب الاستهلاكي زخما إضافيا يمكن أن يُعجل بالتبني إلى ما يتجاوز التوقعات الحالية.

وبالنسبة للعلامات التجارية، وموردي المواد، وواضعي السياسات الذين يلتمسون بدائل موثوقة للبلاستيك الأحفوري، فإن أفلام الأعشاب البحرية توفر حلاً لا يقل ضرراً بل يفيد بصورة نشطة، وسيتطلب الانتقال من المظاهرات التجريبية إلى تعميم النشر التزاماً وتعاوناً متواصلين عبر سلسلة القيمة، ولكن العائدات البيئية تبرر هذا الجهد، فالتعبئة البحرية ليست فضولية حيوية لاستخلاص الطرازات، بل هي تكنولوجيا قابلة للاستمرار وموسعة.