نرخ های تخریب موهای زائد زیست تخریب پذیر: مطالعه مقایسه ای PLA در مقابل الیاف مبتنی بر PHA

همانطور که صنعت زیبایی جهانی به سمت پایداری حرکت می کند، تقاضا برای جایگزین های سازگار با محیط زیست برای موهای پلاستیکی سنتی - که مدت ها منبع آلودگی محیط زیست بود - افزایش یافته است. موهای برس آرایشی معمولی که اغلب از مواد غیر قابل تجزیه زیستی مانند نایلون یا پلی استر ساخته می شوند، می توانند قرن ها در محل های دفن زباله باقی بمانند و به تجمع میکروپلاستیک کمک کنند. در پاسخ، الیاف زیست تخریب پذیر مبتنی بر زیستی مانند PLA (اسید پلی لاکتیک) و PHA (پلی هیدروکسی آلکانوات ها) به عنوان جایگزین های امیدوارکننده ظاهر شده اند. این کار میزان تخریب موهای مبتنی بر PLA و PHA را از طریق آزمایش مقایسه ای بررسی می کند، عملکرد زیست محیطی و قابلیت عملی آنها را برای کاربردهای آرایشی روشن می کند.

درک PLA و PHA: مبانی

PLA که از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت یا نیشکر به دست می آید، یکی از پرمصرف ترین پلاستیک های زیستی است. از طریق هیدرولیز و عملکرد میکروبی، عمدتاً در شرایط کمپوست صنعتی، به دی اکسید کربن و آب تجزیه می شود. در مقابل، PHA توسط میکروارگانیسم ها (به عنوان مثال، باکتری ها) از طریق تخمیر مواد اولیه آلی مانند روغن های گیاهی یا ضایعات کشاورزی سنتز می شود. تخریب آن به آنزیم‌های میکروبی متکی است که در محیط‌های مختلف از جمله خاک، دریا و کمپوست خانگی تجزیه می‌شود.

تست مقایسه ای: معیارها و نتایج کلیدی

برای ارزیابی نرخ تخریب، آزمایش‌های کنترل‌شده را تحت سه سناریو رایج انجام دادیم: کمپوست‌سازی صنعتی (58 درجه سانتی‌گراد، رطوبت بالا)، کمپوست‌سازی خانگی (25 تا 30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت محیط)، و دفن خاک (20 درجه سانتی‌گراد، فعالیت میکروبی طبیعی). نمونه‌های برس (قطر 0.1 میلی‌متر، طول 5 سانتی‌متر) از PLA و PHA طی 12 ماه، اندازه‌گیری از دست دادن جرم، حفظ استحکام کششی و کلونیزاسیون میکروبی بررسی شدند.

کمپوست سازی صنعتی: در اینجا، هر دو ماده به سرعت تخریب می شوند، اما PHA بهتر از PLA عمل می کند. PLA پس از 3 ماه 85% از دست دادن جرم را نشان داد، با تخریب کامل (98% از دست دادن جرم) تا ماه 6. PHA تنها در 2 ماه به 90% کاهش جرم دست یافت، با تخریب کامل در ماه 4. این به تبلور پایین تر PHA نسبت داده می شود و آن را برای آنزیم های میکروبی قابل دسترس تر می کند.

کمپوست خانگی: در شرایط ملایم تر، تخریب به میزان قابل توجهی کاهش یافت. PLA تنها 20 درصد از دست دادن جرم را پس از 6 ماه و 45 درصد پس از 12 ماه را نشان داد، با قطعات باقی مانده هنوز قابل مشاهده است. با این حال، PHA در 6 ماهگی به 35 درصد از دست دادن جرم و 70 درصد در 12 ماهگی رسید، با قطعات دست نخورده کمتر. این اتکای PLA به دماهای بالا برای خرابی کارآمد، محدودیتی برای دفع مصرف کننده را برجسته می کند.

دفن خاک: در خاک طبیعی، PHA دوباره تخریب برتر را نشان داد. پس از 12 ماه، نمونه‌های PHA 60 درصد جرم خود را با تکه تکه شدن قابل مشاهده و پوشش بیوفیلم میکروبی از دست دادند. PLA تنها 25 درصد جرم خود را از دست داد و از نظر ساختاری با حداقل فعالیت میکروبی دست نخورده باقی ماند. این نشان می دهد که PHA در مقایسه با PLA برای انتشار تصادفی محیطی (به عنوان مثال، زباله در فضای باز) مناسب تر است.

عملکرد مکانیکی در حین تخریب

فراتر از سرعت تخریب، عملکرد مو در هنگام استفاده بسیار مهم است. آزمایشات استحکام کششی نشان داد که PLA 70٪ از استحکام اولیه خود را پس از 3 ماه استفاده (قبل از دفع) حفظ کرد، در حالی که PHA 65٪ را حفظ کرد. با این حال، در طول تخریب، قدرت PLA به محض شروع هیدرولیز به شدت کاهش یافت و منجر به شکستگی شکننده شد، در حالی که PHA به تدریج تخریب شد و انعطاف‌پذیری را برای مدت طولانی‌تری حفظ کرد. برای برس های آرایشی، این بدان معناست که موهای PHA کمتر در حین استفاده زودتر از موعد شکسته می شوند، اما ممکن است کمی سریعتر از PLA نرم شوند.

اثرات زیست محیطی و ملاحظات عملی

هر دو ماده محصولات تخریب غیر سمی (CO2، آب و زیست توده) تولید می کنند و از آلودگی میکروپلاستیک جلوگیری می کنند. با این حال، تولید PLA به منابع کشاورزی (به عنوان مثال، ذرت) متکی است، که باعث ایجاد نگرانی در مورد استفاده از زمین و رقابت غذایی می شود. PHA که از طریق تخمیر میکروبی تولید می‌شود، می‌تواند از جریان‌های ضایعات آلی (به عنوان مثال، ضایعات مواد غذایی) استفاده کند که مزیت اقتصاد دایره‌ای را ارائه می‌کند. هزینه همچنان یک مانع است: در حال حاضر PHA به دلیل فرآیندهای تخمیر پیچیده، 2 تا 3 برابر بیشتر از PLA هزینه دارد، اگرچه پوسته پوسته شدن می تواند این شکاف را کاهش دهد.

نتیجه گیری: انتخاب فیبر مناسب

برای برندهایی که انطباق با کمپوست سازی سریع صنعتی را در اولویت قرار می دهند، PLA یک راه حل مقرون به صرفه ارائه می دهد. برای کسانی که دفع مناسب مصرف کننده (کمپوست خانگی/خاک) یا ایمنی دریایی را هدف قرار می دهند، PHA با وجود هزینه های بالاتر برتر است. همانطور که مقررات پایداری سخت تر می شود و آگاهی مصرف کننده افزایش می یابد، درک این تفاوت های ظریف برای ایجاد برس هایی کلیدی خواهد بود که عملکرد، مقرون به صرفه بودن و مسئولیت زیست محیطی را متعادل می کند.