بيئة أبوظبي وسيلة إعلامية غير ربحية مسؤولية مجتمعية تملكها مجموعة نايا للتميز
قراءة هندسية في البلاستيك الحيوي القائم على نشا الذرة وفرص تطبيقه في الاقتصاد الدائري وصناعة الغزل والنسيج
شبكة بيئة ابوظبي، المهندسة ولاء محمود الحصري (*)، مؤسسة مهندسون من أجل مصر المستدامة، 07 سبتمبر 2026
مقدمة
يمثل البلاستيك الحيوي من نشا الذرة أحد الاتجاهات الواعدة في البحث عن بدائل أكثر استدامة للبلاستيك التقليدي المرتبط بالوقود الأحفوري، كما يفتح آفاقاً جديدة أمام الاقتصاد الدائري وتطوير المواد المستدامة. ومن بين المواد التي حظيت باهتمام بحثي متزايد يأتي النشا، وخاصة نشا الذرة، باعتباره مادة حيوية متجددة يمكن استخدامها في إنتاج مواد بلاستيكية حيوية…
لكن هناك نقطة مهمة يجب توضيحها منذ البداية: ليس كل بلاستيك حيوي قابلاً للتحلل، وليس كل بلاستيك قابل للتحلل قابلاً لإعادة التدوير بالطريقة التقليدية للبلاستيك.
أولاً: ما هو البلاستيك الحيوي من نشا الذرة؟
النشا بوليمر طبيعي يتكون أساساً من وحدتين رئيسيتين هما الأميلوز (Amylose) والأميلوبكتين (Amylopectin). ويتميز بأنه متوافر من مصادر نباتية عديدة، ومن بينها الذرة والبطاطس والكسافا والقمح. وتكمن أهمية نشا الذرة في إمكانية تحويله إلى مادة قابلة للمعالجة الحرارية بإضافة مواد ملدنة مثل الجلسرين، ثم استخدام تقنيات مثل البثق والتشكيل لإنتاج أفلام أو مواد بلاستيكية حيوية.
وقد خلصت مراجعات علمية إلى أن النشا مادة واعدة لإنتاج البلاستيك الحيوي بسبب قابليته للتجدد وتوافره وقابليته للتحلل الحيوي في ظروف مناسبة، لكنه يعاني في صورته الطبيعية من حساسية مرتفعة للماء وضعف نسبي في بعض الخواص الميكانيكية.
ثانياً: كيف يتحول نشا الذرة إلى مادة بلاستيكية؟
النشا الطبيعي لا يتصرف مثل اللدائن التقليدية عند التسخين، ولذلك يحتاج إلى معالجة. ومن أشهر المسارات إنتاج النشا اللدن حرارياً (TPS) باستخدام الحرارة والقص الميكانيكي ومواد ملدنة، بحيث تتغير البنية الفيزيائية للنشا ويصبح قابلاً للمعالجة.
ويمكن بعد ذلك استخدامه في صورة مادة أساس، أو خلطه مع بوليمرات حيوية أخرى، أو استخدامه كحشوة داخل مركبات بوليمرية، أو دمجه مع مواد تقوية لتحسين الأداء.
ومن المواد التي درست مع النشا: PLA وPHA وPBS وغيرها. إلا أن خلط البوليمرات المختلفة يحتاج إلى دراسة التوافق بينها، لأن النشا محب للماء بينما بعض البوليمرات الأخرى أكثر كراهية للماء، وهو ما قد يؤثر في التماسك البيني والخواص الميكانيكية.
ثالثاً: ماذا تقول الدراسات الحديثة؟
في دراسة منشورة عام 2025 في Scientific Reports، تم تطوير مواد بلاستيكية حيوية قائمة على النشا باستخدام نشا الذرة والبطاطس مع مواد ملدنة وحشوات، ودرست خواصها الميكانيكية وقابليتها للتحلل في ظروف الاختبار المحددة.
ومن المهم عدم تحويل تركيبة تجريبية محددة إلى «وصفة صناعية عامة»، لأن الأداء يعتمد على نوع النشا، ونسبة الأميلوز والأميلوبكتين، والملدنات والإضافات، وظروف المعالجة، والسمك، والرطوبة، والاستخدام النهائي.
وهذا هو الفرق بين نتيجة بحثية محددة ومواصفة صناعية عامة.
رابعاً: الميزة البيئية… ولكن دون مبالغة
الميزة الأساسية لنشا الذرة أنه مصدر حيوي متجدد ويمكن أن يكون جزءاً من مادة قابلة للتحلل الحيوي. لكن وصف المنتج بأنه «صديق للبيئة 100%» لمجرد أنه مصنوع من الذرة غير دقيق علمياً.
فالاستدامة يجب أن تنظر إلى دورة حياة المنتج كاملة: المادة الخام، والتصنيع، والطاقة والمياه، والاستخدام، وجمع المخلفات، وإعادة الاستخدام أو التدوير أو المعالجة النهائية. كما أن «Biobased» تعني أن المادة مصنوعة كلياً أو جزئياً من مصدر حيوي، بينما «Biodegradable» تعني قابليتها للتحلل الحيوي في ظروف معينة. والخاصيتان ليستا مترادفتين.
خامساً: ماذا يحدث للبلاستيك الحيوي بعد استخدامه؟
هناك عدة مسارات محتملة. أولها إعادة الاستخدام عندما يكون المنتج مصمماً لذلك. وثانيها إعادة التدوير الميكانيكي لبعض المواد أو الخلطات، وهي ليست مضمونة لكل مادة قائمة على النشا، إذ تعتمد على التركيب الفعلي للمادة ونظام الجمع والفرز.
وثالثها المعالجة العضوية مثل التسميد الصناعي، ولكن فقط عندما يكون المنتج النهائي مستوفياً لمتطلبات المسار المناسب ومثبتاً بالاختبارات أو الشهادات ذات الصلة. وجود النشا في المنتج لا يعني تلقائياً أنه قابل للتسميد الصناعي.
كما لا ينبغي اعتبار كلمة «Biodegradable» تصريحاً بترك المنتج في البيئة أو التربة؛ فالتحلل يعتمد على درجة الحرارة والرطوبة والأكسجين والنشاط الميكروبي وتركيب المادة وسمكها والإضافات الموجودة فيها.
سادساً: البلاستيك الحيوي من نشا الذرة وصناعة الغزل والنسيج
العلاقة بين النشا وصناعة الغزل والنسيج ليست جديدة؛ فالنشا ومشتقاته يستخدمان في عمليات تدعيم الخيوط (Sizing) بهدف تحسين أداء الخيط أثناء النسيج وتقليل الاحتكاك والتلف. وتتم إزالة مواد التدعيم بعد النسيج ضمن عملية Desizing، لأن بقاءها قد يؤثر في عمليات التجهيز والصباغة اللاحقة.
ومن منظور الاقتصاد الدائري، يمكن دراسة تيارات المخلفات الغنية بالمواد العضوية أو النشا واسترداد قيمتها، بعد توصيفها وفصل الملوثات وتحديد سلامة وجدوى مسار الاسترداد. وهذا يفتح مجالاً لتطبيق مفهوم التكافل الصناعي (Industrial Symbiosis)، حيث تصبح مخلفات عملية صناعية مدخلاً ذا قيمة لعملية أخرى.
سابعاً: تطبيقات محتملة في قطاع الغزل والنسيج
يمكن دراسة البلاستيك الحيوي القائم على النشا في بعض التطبيقات مثل تغليف المنتجات النسيجية، والعبوات الثانوية، وبعض مواد التغليف المستخدمة في التخزين والنقل، وتطوير مواد مركبة حيوية، إضافة إلى دراسة الاستفادة من بعض المخلفات الغنية بالنشا كمادة أولية.
لكن لا ينبغي تعميم هذه التطبيقات قبل إجراء اختبارات مناسبة للخواص الميكانيكية والحرارية وامتصاص الماء والنفاذية والتحلل الحيوي، إلى جانب تقييم دورة الحياة (LCA) عندما يكون الهدف إثبات الميزة البيئية على مستوى النظام الكامل.
ثامناً: التحدي الأكبر… الماء
من أهم مشكلات المواد القائمة على النشا أن النشا محب للماء، ولذلك يمكن لامتصاص الرطوبة أن يؤثر في القوة الميكانيكية والأبعاد والمرونة وخواص الحاجز والعمر التشغيلي. ولهذا تستخدم الأبحاث عمليات تعديل للنشا ومواد ملدنة وحشوات ومزائج بوليمرية لتحسين الأداء. ويجب اختيار هذه الإضافات بحيث تحقق الغرض الوظيفي دون خلق مشكلة أكبر في نهاية عمر المنتج أو في قابليته للفرز والاسترداد.
تاسعاً: إعادة التدوير ليست مرحلة لاحقة… بل يجب تصميم المنتج من أجلها
من أهم مبادئ Design for Circularity أن نفكر في نهاية عمر المنتج قبل تصنيعه. فإذا صممت عبوة من نشا الذرة مع عدة بوليمرات وإضافات مختلفة، ثم خلطت مع تيار مخلفات بلاستيكية لا يناسبها، فقد تصبح عملية الفرز والمعالجة أكثر تعقيداً.
لذلك يجب أن يبدأ التصميم من السؤال: ماذا سيحدث لهذا المنتج بعد انتهاء استخدامه؟ هل يعاد استخدامه؟ أم يعاد تدويره ميكانيكياً؟ أم يدخل في مسار تسميد صناعي معتمد؟ أم توجد تقنية أخرى لاسترداد مواده؟
إن إدارة نهاية العمر جزء أساسي من استدامة البلاستيك الحيوي، وليس مجرد خطوة لاحقة بعد التصنيع.
عاشراً: البلاستيك الحيوي ونموذج للاقتصاد الدائري
يمكن تصور سلسلة دائرية تبدأ بمصدر نشوي مستدام، ثم تصنيع البلاستيك الحيوي، ثم استخدامه في تطبيق مناسب، ثم جمع المخلفات بصورة منفصلة، وفرزها حسب التركيب، ثم توجيهها إلى المسار المناسب: إعادة تدوير ميكانيكي عندما يكون ذلك ممكناً، أو تسميد صناعي للمواد المعتمدة والقابلة لذلك. والهدف هو بناء نظام واضح لتدفق المواد بدلاً من الاعتماد على شعار «قابل للتحلل» دون وجود بنية تحتية مناسبة لنهاية العمر.
الحادي عشر: هل البلاستيك الحيوي المصنوع من نشا الذرة هو الحل النهائي؟
لا. الإجابة العلمية الأكثر دقة هي أنه أحد الحلول الممكنة ضمن مجموعة من الحلول. ونجاحه يعتمد على مصدر النشا، واستدامة الزراعة واستخدام الأراضي والمياه، وطريقة التصنيع واستهلاك الطاقة، والتركيب النهائي للمنتج، وعمر الاستخدام، ونظام جمع المخلفات، ووجود بنية تحتية لإعادة التدوير أو التسميد، وإمكانية استرداد المادة بعد الاستخدام.
كما أن استخدام محصول غذائي مثل الذرة كمادة خام يحتاج إلى تقييم اقتصادي وبيئي شامل، وعدم افتراض أن المادة الحيوية تكون تلقائياً أفضل في جميع السيناريوهات.
الخلاصة
البلاستيك الحيوي القائم على نشا الذرة يمثل اتجاهاً واعداً في تطوير المواد المستدامة، لكنه ليس «بلاستيكاً سحرياً» يحل مشكلة المخلفات بمجرد استبدال البترول بالذرة.
القيمة الحقيقية تظهر عندما يتم تصميم المادة والمنتج ونظام التخلص منه كمنظومة واحدة. وفي صناعة الغزل والنسيج تحديداً، تزداد أهمية الموضوع لأن النشا له علاقة مباشرة بعمليات Sizing وDesizing، ما يفتح الباب أمام أبحاث أكثر تقدماً في استرداد الموارد، وتقليل الحمل العضوي في مياه الصرف، وتحويل المخلفات الصناعية إلى مواد ذات قيمة.
ومن منظور الاستدامة الصناعية، فإن الاتجاه الأكثر نضجاً ليس «نستبدل البلاستيك بالبلاستيك الحيوي»، بل «نصمم المادة والمنتج من البداية بحيث يكون أقل استهلاكاً للموارد، أطول عمراً عند الحاجة، وقابلاً لمسار واضح لإعادة الاستخدام أو الاسترداد أو إعادة التدوير أو المعالجة العضوية المعتمدة في نهاية عمره».
(*) المهندسة ولاء محمود الحصري:
خبيرة الاستدامة الصناعية – وباحثة في العلوم البيئية
مراجع علمية ومعايير للاطلاع
1. Jayarathna, S., Andersson, M.&Andersson, R. (2022). Recent Advances in Starch-Based Blends and Composites for Bioplastics Applications. Polymers, 14(21), 4557.
2. Gurunathan, M.K. et al. (2025). Development and characterization of starch bioplastics as a sustainable alternative for packaging. Scientific Reports.
3. ISO 17088:2021. Plastics — Organic recycling — Specifications for compostable plastics.
4. ASTM D6400. Standard Specification for Labeling of Plastics Designed to be Aerobically Composted in Municipal or Industrial Facilities.
