نبات ساحلي أسترالي يمنح الأغشية القابلة للتحلل قوة أكبر ومرونة لافتة

ببساطة

اختبر باحثون إضافة مستخلص نبات البغفيس، وهو نبات ساحلي أسترالي، إلى أغشية مصنوعة من مادة مستخرجة من الأعشاب البحرية. تحسنت قوة بعض التركيبات ومرونتها، كما قلّ مرور بخار الماء خلالها، لكن الأغشية ما زالت تذوب عند غمرها بالماء. لذلك يفتح البحث احتمال استخدامات مستقبلية، ولا يعني أن عبوات جاهزة وآمنة أصبحت متاحة الآن.

في مواجهة التلوث البلاستيكي، لا يكفي أن تكون المادة البديلة مصنوعة من مصدر متجدد أو قابلة للتحلل؛ إذ ينبغي أيضاً أن تتحمل الاستخدام، وألا تفقد خصائصها بمجرد تعرضها لظروف الحياة اليومية. هذا التحدي هو ما دفع فريقاً في جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية إلى اختبار مستخلص نبات محلي مع مادة هلامية مأخوذة من الأعشاب البحرية. والنتيجة الأولية لافتة: ضمن تسع تركيبات مختلفة، ظهرت صيغة ازدادت قوتها بنحو 38% مقارنة بغشاء مصنوع من المادة البحرية وحدها، وتمددت لمسافة تقارب ضعف ما استطاع الغشاء الأساسي تحمله قبل أن ينقطع.

من الأعشاب البحرية إلى غشاء أكثر تحملاً

المادة التي اتخذها الباحثون أساساً لتجاربهم هي الأجار، وهي مادة هلامية تُستخرج من الأعشاب البحرية ويمكن تشكيلها في أغشية رقيقة وشفافة قابلة للتحلل. غير أن امتلاكها هذه الصفات لا يحل مشكلة استخدامها العملي: فالغشاء المصنوع من الأجار وحده قد يكون هشاً، وينكسر أو يتفتت بسهولة، كما يتأثر بالرطوبة. هذه النقطة تجعل تطويره أكثر صعوبة إذا كان المطلوب مادة يمكن حملها أو ثنيها أو استخدامها في تغليف منتج.

تُستخدم عادةً إضافات تسمى الملدّنات لمساعدة بعض المواد على اكتساب مرونة أكبر. ومن هذا المنطلق، بحث فريق الدكتور ريشي رافيندرا نايك، من كلية الهندسة الكيميائية في جامعة نيو ساوث ويلز، ما إذا كانت مركبات طبيعية في نبات أسترالي أصلي تستطيع تحسين أداء الأغشية. لم يكن السؤال مجرد ما إذا كان النبات يحتوي على مواد مثيرة للاهتمام، بل ما إذا كان إدخال مستخلصه إلى الأجار سيغير صفات الغشاء الناتج بطريقة قابلة للقياس.

وقع الاختيار على البغفيس، واسمه العلمي Carpobrotus glaucescens، وهو نبات عصاري يتحمل الجفاف وينمو على امتداد الساحل الشرقي لأستراليا. أوراقه اللحمية تضم مركبات طبيعية من بينها السكريات والأحماض العضوية والبوليفينولات. استخرج الباحثون مواد من الأوراق وخلطوها بالأجار لصنع تسع صيغ للأغشية، ثم فحصوا قوتها ومرونتها ومقاومتها لمرور الرطوبة ونشاطها المضاد للأكسدة.

التركيبة المتوسطة تفوقت على الإضافة الأكبر

لم تكن النتيجة أن زيادة كمية المستخلص تحسن الغشاء باستمرار. على العكس، أظهرت الاختبارات أن صيغة تحتوي على مقدار متوسط من مستخلص البغفيس حققت أفضل أداء إجمالي، في حين أن رفع الكمية لم يؤد إلى تحسين إضافي، بل ارتبط بتراجع القوة والمرونة. وهكذا كشفت التجربة عن تفصيل مهم في تطوير المواد المركبة: فالمكون الطبيعي لا يعمل بالضرورة على نحو أفضل كلما زادت نسبته، وقد يتوقف أثره على التوازن بين مكونات الصيغة.

في أفضل صيغة مسجلة، ارتفعت قوة الغشاء بنحو 38% قياساً بغشاء الأجار وحده، وتمكن من الاستطالة إلى مسافة تقارب ضعفي المسافة التي بلغها الغشاء الأساسي قبل الانقطاع. كما انخفضت نفاذية المادة لبخار الماء بنحو 57% مقارنة بغشاء الأجار وحده؛ أي إن كمية أقل من بخار الماء استطاعت العبور عبرها في الاختبار. وتكتسب هذه الأرقام أهميتها من أنها تصف تحسناً في أكثر من جانب، لا مجرد تغيير واحد في شكل الغشاء أو ملمسه.

لكن انخفاض مرور بخار الماء لا يعني أن المادة أصبحت مقاومة للماء على نحو كامل. فهناك فرق بين قياس عبور البخار عبر الغشاء وبين وضعه في تماس مباشر مع الماء السائل. ووفق النتائج، ظلت الأغشية تذوب بدرجة كبيرة عندما غُمِرت بالماء. لذلك لا يصح قراءة نسبة التحسن البالغة 57% على أنها دليل على صلاحية المادة لكل أنواع التغليف، أو أنها ستبقى سليمة في البيئات الرطبة.

ووجد الفريق كذلك أن الأغشية احتفظت بجزء من النشاط المضاد للأكسدة المرتبط بمستخلص النبات. يشير ذلك إلى أن المستخلص لم يؤثر في الخواص الميكانيكية وحدها، لكن هذه الملاحظة لا تعني أن المادة أصبحت منتجاً غذائياً أو أن لها أثراً صحياً مثبتاً عند استخدامها في التغليف. إنها خاصية إضافية رصدها الباحثون، وقد تستحق مزيداً من الفحص ضمن دراسات لاحقة.

استخدامات محتملة وحدود واضحة

تضع قابلية الأغشية للذوبان في الماء حدوداً أمام استخدامها في كثير من تطبيقات التغليف المعتادة، ولا سيما حين يحتاج الغلاف إلى البقاء متماسكاً خلال تعرضه المطول للرطوبة. وفي الوقت نفسه، قد تكون الخاصية نفسها نافعة في تطبيقات يُراد فيها أن يذوب الغلاف وقت الاستخدام. ومن الأمثلة التي طرحها الباحثون احتمال تطوير أغلفة قابلة للذوبان لمنتجات مثل كبسولات منظف الغسيل، حيث يُصمم الغلاف كي يذوب أثناء الاستعمال بدلاً من أن يبقى كقطعة تغليف منفصلة.

هذا الاحتمال ما زال تصوراً لمادة يمكن تطويرها، وليس إعلاناً عن منتج جاهز. كما أن فكرة عدم ترك آثار من اللدائن الدقيقة وردت بوصفها ميزة متوقعة لمادة قابلة للذوبان والتحلل، لكنها لا تغني عن اختبار سلوك المنتج الفعلي في ظروف الاستخدام المختلفة. أما تغليف السلع الجافة فقد يكون مساراً آخر للنظر فيه، لكن الباحثين يشيرون إلى ضرورة تحسين المادة وإجراء اختبارات السلامة قبل التفكير في ملامستها للأغذية.

ويظل الماء أحد أبرز الأسئلة التي ينبغي أن تجيب عنها الأبحاث المقبلة. فالمقارنة بين نفاذية البخار والذوبان في الماء تساعد على فهم أن خصائص الغلاف متعددة، وأن تحسين جانب لا يلغي التحديات في جانب آخر. ولا يقدم البحث، بحسب ما ورد عنه، دليلاً على أن الأغشية وصلت إلى مستوى يتيح استبدال العبوات البلاستيكية الشائعة مباشرة. إنه يبين أن مركبات نباتية قد تحسن بعض صفات الأجار، ويحدد في الوقت نفسه نقطة ضعف عملية تحتاج إلى معالجة.

لهذا وصف نايك العمل بأنه خطوة تمهيدية. فانتقال نتيجة مخبرية إلى مادة قابلة للاستخدام يتطلب معرفة أدق بكيفية تفاعل مكونات المستخلص مع الأجار، ثم اختبار الأداء والسلامة في التطبيقات المقصودة. ومن المهم أيضاً عدم الخلط بين كون المادة نباتية أو قابلة للتحلل وبين ثبوت صلاحيتها لكل استعمال؛ إذ تظل ملاءمة أي غلاف مرتبطة بخصائصه وبالمنتج الذي سيغلفه وبالظروف التي سيتعرض لها.

بحث بدأ من طبق محلي

بدأت فكرة دراسة البغفيس بعد لقاء غير متوقع في مؤتمر للأغذية بمدينة كوفس هاربور عام 2025. حضر نايك عشاءً قُدمت فيه مكونات أسترالية محلية على يد ميندي وودز، وهي امرأة من شعب بوندجالونغ وشاركت سابقاً في برنامج ماستر شيف أستراليا. كان البغفيس أحد مكونات سلطة في تلك الأمسية، فلفت انتباه الباحث الذي لم يكن يعرف كثيراً عن النبات، ودفعه فضوله إلى الاستفسار عن خصائصه.

قاد هذا الاهتمام إلى تعاون مع مشتل إنديجي غرو، وهو مشتل تقوده جهة من السكان الأصليين ومتخصص في النباتات الأسترالية المحلية. وشارك التعاون في مشروع أوسع لدراسة التركيب الكيميائي للبغفيس وإمكاناته. وقد أظهر التحليل وجود مواد نشطة حيوياً، من بينها مضادات أكسدة وبوليفينولات ومركبات طبيعية أخرى. لكن العمل لم يتعامل مع النبات بوصفه مورداً خالياً من المخاطر لمجرد أنه محلي أو مستخدم تقليدياً.

فقد كشف التحليل أيضاً عن الزرنيخ في المادة النباتية، ونبّه إلى قدرة البغفيس على جمع ملوثات من بيئة نموه، بما في ذلك المعادن الثقيلة. ووجد الباحثون مستويات أعلى من المعادن الثقيلة في نباتات جُمعت من مواقع أشد تلوثاً. لذلك يصبح تحديد مصدر النبات جزءاً أساسياً من أي عمل مستقبلي عليه، وخصوصاً إذا كان المقصود تطوير مادة قد تلامس الطعام أو تدخل في منتج استهلاكي.

هذه الملاحظة تضع شرطاً عملياً أمام توسيع استخدام النبات: لا تكفي معرفة التركيب العام للنوع، بل ينبغي الانتباه إلى المكان الذي نمت فيه العينة وما قد تحمله من ملوثات. وقد تختلف خصائص النباتات بحسب بيئاتها، ولهذا شدد الفريق على أهمية التحقق من المصدر وإجراء تقييمات السلامة المناسبة قبل الانتقال إلى تطبيقات غذائية. وجود مركبات مفيدة في الأوراق لا يمحو احتمال وجود مواد غير مرغوبة تراكمت من البيئة.

المعرفة الأصلية والشراكة في القرار

للبغفيس تاريخ طويل في حياة مجتمعات السكان الأصليين في أستراليا، الذين استخدموه أجيالاً في الطعام والطب. ومن هنا، يختلف معنى البحث عن نبات محلي عن مجرد العثور على مادة خام جديدة: فهناك معرفة متوارثة سبقت الدراسة الحديثة بوقت طويل، وهناك مجتمعات ينبغي أن تكون حاضرة في تقرير كيفية استخدام النبات وما ينشأ عنه من فرص.

أُنجز المشروع بموافقة المجتمع الأصلي، وقال فريق البحث إنه يريد مشاركة النتائج كي تتمكن المجتمعات من اتخاذ قراراتها بشأن توظيف المعرفة وتطويرها. وشارك في هذا التوجه مشتل إنديجي غرو، الذي يرأسه بيتر كولي، وهو من شعب بيدجيغال. وأكد كولي أن مجتمعات السكان الأصليين تعرف فوائد البغفيس الغذائية والطبية منذ آلاف السنين، وأن اهتمامهم بالمشروع جاء من رغبتهم في استكشاف استعمالات أخرى للنبات في الحياة المعاصرة.

وفي الوقت نفسه، شدد كولي على أن فرص النباتات المحلية ينبغي ألا تتحول إلى استغلال للمعرفة أو الموارد ثم استبعاد أصحابها من المنافع والقرارات. هذه المسألة ليست منفصلة عن الجانب العلمي للمشروع: فالتعاون المسؤول يعني أن المشاركة المجتمعية لا تقتصر على توفير عينات أو معلومات، بل تشمل موقعاً فعلياً في تحديد ما يمكن تطويره وكيفية الانتفاع به. كما يأمل الباحثون أن يؤدي استكشاف نباتات محلية أخرى إلى فرص لمشروعات صغيرة تقودها مجتمعات السكان الأصليين.

يربط هذا النهج بين سؤالين مختلفين لكنهما متداخلان: هل يستطيع مستخلص النبات تحسين مادة قابلة للتحلل؟ ومن يملك حق تقرير وجهة المعرفة والموارد التي أتاح هذا التطوير؟ الإجابة العلمية الأولى ما زالت جزئية؛ فقد ظهرت تحسينات قابلة للقياس في القوة والاستطالة وتقليل مرور بخار الماء، لكن بقيت مشكلة الذوبان في الماء وأسئلة السلامة. أما الإجابة الثانية فتتطلب استمرار الشراكة وضمان أن تبقى المجتمعات الأصلية جزءاً أساسياً من القرارات والفرص الناتجة عن أي تطوير.

الخاتمة

تُظهر تجربة جامعة نيو ساوث ويلز أن مستخلص أوراق البغفيس قد يحسن بعض خصائص أغشية الأجار، مع تسجيل زيادة تقارب 38% في القوة، واستطالة تقترب من ضعف ما تحمله الغشاء الأساسي، وانخفاض بنحو 57% في نفاذية بخار الماء في صيغة ذات مقدار متوسط من المستخلص. لكن هذه النتائج لا تعني أن مادة تغليف تجارية أصبحت جاهزة؛ فالأغشية ما زالت تذوب عند غمرها بالماء، كما أن وجود الزرنيخ واحتمال تراكم المعادن الثقيلة يفرضان فحص المصدر والسلامة. وبين إمكان تطوير أغلفة قابلة للذوبان واحترام المعرفة المتوارثة، يقدم المشروع بداية بحثية واعدة لا وعداً سريعاً باستبدال البلاستيك.