محققان جایگزینی گیاهی برای کاغذهای رسید خرید ساخته‌اند

محققان جایگزینی امیدوارکننده برای کاغذهای رسید خرید ارائه کرده‌اند: کاغذ حرارتی گیاهی که از «لیگنین»، پلیمری طبیعی و فراوان در چوب به‌همراه ترکیبی مشتق از قندهای گیاهی ساخته شده است.

رسیدهایی که هر روز دریافت می‌کنیم، از رسید خرید و برچسب‌های تحویل گرفته تا بلیت سینما و حتی سوابق پزشکی، اغلب روی نوعی کاغذ حرارتی چاپ می‌شوند و با وجود ظاهر بی‌خطر، مواد شیمیایی موجود در آن‌ها سال‌هاست نگرانی‌های جدی ایجاد کرده است.

این کاغذ با پوشش حساس به گرما عمل می‌کند، به‌طوری‌که با گرم شدن، ماده بی‌رنگ دارای ترکیب شیمیایی آشکارسازی واکنش نشان می‌دهد و نوشته‌ای تیره ایجاد می‌کند. برای دهه‌ها، رایج‌ترین آشکارسازها بیسفنول A یا BPA و جایگزین آن بیسفنول S یا BPS بوده‌اند؛ موادی که به‌عنوان مختل‌کننده‌های هورمونی شناخته می‌شوند و پیامدهای منفی برای سلامت انسان و محیط زیست دارند.

این مواد شیمیایی در کاغذ نمی‌مانند و به‌دلیل مصرف گسترده و بازیافت وسیع کاغذ حرارتی، ردپای بیسفنول A و بیسفنول S در آب، خاک و حتی در بدن افرادی که به‌طور مداوم رسیدها را لمس می‌کنند، شناسایی شده است. با این حال، یافتن جایگزین‌های ایمن و کارآمد کار ساده‌ای نبوده است.

کاغذ حرارتی باید هم‌زمان چند شرط مهم داشته باشد: چاپ واضح در دمای مناسب، پایداری در زمان نگهداری، جلوگیری از تیره‌شدن ناخواسته زمینه، سازگاری با سایر مواد پوششی و در عین حال مقرون‌به‌صرفه بودن. این چالش برای صنعتی با ارزش جهانی حدود چهار میلیارد دلار که پیش‌بینی می‌شود تا پایان دهه رشد قابل‌توجهی داشته باشد، اهمیت ویژه‌ای دارد. به همین دلیل بسیاری از جایگزین‌های «سبز» پیشنهادی به این دلیل که عملکرد مطلوبی نداشته‌اند، کنار گذاشته شده‌اند.

حالا به گزارش نوریج، پژوهشگران مؤسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) در سوییس راهکاری امیدوارکننده ارائه کرده‌اند. این گروه از پوشش جدید کاغذ حرارتی خبر داده است که از «لیگنین»، پلیمری طبیعی و فراوان در چوب به‌همراه ترکیبی مشتق از قندهای گیاهی ساخته شده است.

تولید کاغذ حرارتی گیاهی

لیگنین یکی از فراوان‌ترین مواد آلی روی زمین است و درحال‌حاضر به‌عنوان محصول جانبی صنعت کاغذ در مقادیر زیاد تولید می‌شود. این ماده ویژگی‌های شیمیایی لازم برای ایفای نقش آشکارساز در کاغذ حرارتی را دارد. بااین‌حال، لیگنین خام معمولاً تیره‌رنگ و از نظر شیمیایی پیچیده است و برای چاپ مناسب نیست.

پژوهشگران برای حل این مشکل، از روش استخراج دقیق استفاده کردند که لیگنین روشن‌تر و خالص‌تر با گروه‌های شیمیایی ناخواسته کمتر تولید می‌کند. این لیگنین اصلاح‌شده به‌خوبی با پوشش‌های حرارتی مخلوط می‌شود و به‌طور قابل‌ اعتماد به گرما واکنش نشان می‌دهد.

گروه تحقیقاتی برای آنکه واکنش چاپ در دماهای عملی انجام شود، ماده حساس‌‌کننده نیز اضافه کرد؛ ترکیبی که با گرم‌شدن ذوب می‌شود و به واکنش میان رنگ و آشکارساز کمک می‌کند. محققان به‌جای مواد مبتنی بر نفت‌ از «دی‌فورمیل‌زایلوز» استفاده کردند، مولکولی که از زایلان (قندی موجود در دیواره سلولی گیاهان) به‌دست می‌آید. این مواد گیاهی در کنار هم پوشش نازک ایجاد می‌کنند که می‌توان آن را روی کاغذ معمولی اعمال کرد.

آزمایش‌ها نتایج چشمگیری داشت. پوشش‌های جدید با استفاده از چاپگرهای تجاری و گرمایش کنترل‌شده، متنی واضح و خوانا تولید کردند. کاغذ در طول چند ماه نگهداری پایدار ماند و نوشته‌ها حتی پس از یک سال همچنان قابل خواندن بود. هرچند کنتراست چاپ هنوز به دقت بهترین محصولات تجاری نرسیده، اما عملکرد آن با کاغذهای حرارتی مبتنی بر بیسفنول A قابل مقایسه است.

مهم‌ترین دستاورد در بخش ایمنی به‌دست آمد؛ آشکارساز مبتنی بر «لیگنین» فعالیت شبه‌هورمونی داشت که صدها تا هزاران برابر کمتر از بیسفنول A بود و حساس‌کننده قندی نیز در شرایط آزمایش هیچ اثر هورمونی یا سمی قابل‌‌تشخیصی نشان نداد.

هرچند برای بهبود کیفیت چاپ و افزایش تولید صنعتی هنوز به تحقیقات بیشتری نیاز است، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که در آینده‌ای نه‌چندان دور، محصولات ساده و روزمره مانند رسیدها می‌توانند از مواد گیاهی تجدیدپذیر و غیرخوراکی ساخته شوند بدون آنکه مواد شیمیایی مضر را وارد بدن انسان یا محیط زیست کنند.

نتایج این پژوهش در نشریه Science Advances منتشر شده است.