قام باحثون من جامعة كولومبيا البريطانية في كندا بتطوير أداة محمولة ومنخفضة التكلفة لقياس كمية البلاستيك في الأطعمة والمشروبات بدقة. توفر هذه الأداة نتائج سريعة ضمن دقائق، وتعرضها بطريقة يسهل فهمها من قبل المختصين وغير المختصين على حد سواء، بما في ذلك أولئك المهتمين بكوب قهوتهم الصباحية.

ما مشكلتنا مع البلاستيك؟

تتكون النانو بلاستيك والميكروبلاستيك من جزيئات صغيرة جداً ناتجة عن تحلل المواد البلاستيكية مثل صناديق الطعام والأكواب. هذه الجزيئات الصغيرة موجودة في طعامنا ومياهنا والهواء الذي نتنفسه. نظرًا لصغر حجمها وكبر مساحة سطحها، فإنها تشكل خطراً خاصاً على صحة الإنسان، حيث قد تلتقط السموم وتخترق الحواجز البيولوجية داخل الجسم.

لا تزال الآثار طويلة الأجل لاستهلاك البلاستيك من المشروبات والطعام والجزيئات العالقة في الهواء قيد البحث، ومع ذلك، تشير الدراسات الحالية إلى وجود مخاوف جدية.

صرح الدكتور تيانشي يانغ، الأستاذ المساعد في كلية نظم الأرض والغذاء، والذي ساهم في تطوير الأداة: “تحلل قطع البلاستيك الكبيرة إلى ميكروبلاستيك ونانو بلاستيك يشكل تهديداً كبيراً على نظم الغذاء والبيئة وصحة الإنسان”. وأشار وفقًا لموقع يوريك أليرت، إلى أن “هذه التقنية الجديدة تتيح اكتشاف جزيئات البلاستيك بسرعة وبتكلفة منخفضة، مما يسهم في حماية صحتنا وبيئتنا”.

الأداة الجديدة

عادةً ما يتطلب اكتشاف هذه المواد وجود أفراد ذو مهارات عالية ومعدات مكلفة. فريق الدكتور يانغ أراد تسريع عملية الاكتشاف وجعلها أكثر سهولة وموثوقية.

ابتكر الفريق صندوقًا صغيرًا قابل للتحلل، مطبوعًا بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد، يحتوي على مجهر رقمي لاسلكي وضوء أخضر وفلتر خاص. كما استخدموا خوارزميات التعلم الآلي لدمجها مع برنامج التقاط الصور لقياس البلاستيك.

تُعتبر النتيجة أداة محمولة يتم توصيلها بهاتف ذكي أو جهاز محمول آخر، قادرة على الكشف عن عدد جزيئات البلاستيك في العينات. لا تحتاج الأداة إلا إلى عينة سائلة صغيرة أقل من قطرة ماء، حيث تجعل الجزيئات تتوهج تحت الضوء الأخضر في المجهر لتصويرها وقياسها.

قال هاومينغ (بيتر) يانغ، طالب الماجستير في كلية نظم الأرض والغذاء: “بمجرد أن يلتقط المجهر الصورة المضيئة، يقوم التطبيق بمطابقة مساحة البكسل مع عدد جزيئات البلاستيك. يعرض التقرير ما إذا كان البلاستيك موجودًا وكم عدد جزيئاته. تكاليف كل اختبار لا تتجاوز سنتًا ونصف”.

في الدراسة التي نُشرت في مجلة إيه سي إس ببليكيشنز في 12 أغسطس/آب الحالي، اختبر فريق الدكتور يانغ أكواب البوليسترين، حيث ملأوا الأكواب بـ50 مل من الماء المقطر المغلي وتركوه ليبرد لمدة 30 دقيقة. أظهرت النتائج أن الأكواب أطلقت مئات الملايين من جزيئات البلاستيك النانوية بحجم يقارب 1% أو أقل من عرض شعرة الإنسان.

أضاف الدكتور يانغ: “لتقليل استهلاك البلاستيك، من المهم تجنب المنتجات البلاستيكية المعتمدة على البترول، واستخدام بدائل مثل الزجاج أو الفولاذ المقاوم للصدأ للحاويات. كما أن تطوير مواد التعبئة والتغليف القابلة للتحلل يُعتبر أمرًا حيويًا لاستبدال البلاستيك التقليدي لتحقيق مستقبل أكثر استدامة”.

تمت معايرة الأداة حاليًا لقياس البوليسترين، لكن يمكن تعديل خوارزمية التعلم الآلي لقياس أنواع مختلفة من البلاستيك مثل البولي إيثيلين أو البولي بروبيلين. الهدف التالي للباحثين هو تسويق الجهاز لتحليل جزيئات البلاستيك في تطبيقات عملية متنوعة.