Airborne Microplastic Generation and Transport from 3D Printing Activities in a University Setting
تُظهر هذه الدراسة أن أنشطة الطباعة ثلاثية الأبعاد في مساحات التصنيع (makerspace) بالجامعات تولد وتُشتت الجسيمات البلاستيكية الدقيقة المحمولة جواً، والتي تتكون أساساً من مادة بولي ميثيل ميثاكريلات، في كل من مساحة العمل المباشرة والمناطق المحيطة بها، مما يسلط الضل على خطر صحي محتمل في بيئات التعليم العالي.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
نقضي معظم حياتنا داخل المباني، نستنشق هواءً يتنقل عبر منازلنا، ومكاتبنا، ومدارسنا. وبينما نقلق غالباً بشأن الغبار المرئي أو الروائح الكيميائية القوية، برز قلق جديد يتعلق بشظايا بلاستيكية دقيقة وغير مرئية. هذه هي الميكروبلاستيك (اللدائن الدقيقة)، وهي جزيئات صغيرة جداً يتراوح حجمها من عرض شعرة الإنسان وصولاً إلى حجم حبة الرمل. ولأنها خفيفة للغاية، يمكنها الطفو في الهواء الذي نستنشقه والاستقرار على مكاتبنا، وملابسنا، وطعامنا. وبمجرد استنشاقها، يمكن لهذه الجزيئات أن تنتقل إلى أعماق الرئتين، مما يثير تساؤلات حول كيفية تأثيرها على صحتنا على المدى الطويل. ومع نمو استخدام البلاستيك عالمياً، يعمل العلماء على فهم مصدر هذه الجزيئات وكيفية تحركها عبر المساحات التي نشغلها كل يوم.
وقد برز مصدر محدد لهذه الجزيئات المحمولة جواً: الطابعات ثلاثية الأبعاد الموجودة في ورش العمل الجامعية ومساحات الابتكار (makerspaces). تعمل هذه الآلات عن طريق تسخين سلك رفيع من البلاستيك، يسمى "الخيط" (filament)، حتى ينصهر ثم ضغطه طبقة تلو الأخرى لبناء مجسم. وبينما يُحتفى بهذه التكنولوجيا لقدرتها على السماح للطلاب بتصميم وإنشاء نماذج مادية، فإن عملية صهر البلاستيك يمكن أن تطلق جزيئات صغيرة في الهواء المحيط. قرر باحثون في جامعة فلوريدا استقصاء ما يحدث بالضبط في إحدى مساحات الابتكار المزدحمة بالجامعة؛ حيث أرادوا معرفة ما إذا كانت الطابعات ثلاثية الأبعاد تطلق شظايا بلاستيكية مجهرية، وإلى أي مدى يمكن أن تنتقل تلك الشظايا بعيداً عن الآلات، وما هي أنواع البلاستيك المعنية.
ولإيجاد الإجابات، أعد الفريق البحثي تجربة دقيقة في مساحة ابتكار يستخدم فيها الطلاب والموظفون اثنتي عشرة طابعة ثلاثية الأبعاد مختلفة بشكل منتظم. هذه المساحة مفتوحة في فترات بعد الظهر والمساء، وتضج بالأشخاص الذين يعملون على مشاريع تتراوح بين النماذج الهندسية الأولية والقطع القماشية. وضع العلماء كؤوساً زجاجية نظيفة في ست نقاط مختلفة لالتقاط الغبار المتساقط على مدار أسبوع واحد. وُضعت بعض الكؤوس مباشرة داخل الأغطية الواقية السوداء للطابعات، وبعضها وُضع خارج الآلات مباشرة، بينما وُضعت أخرى على طاولات العمل أو حتى خارج الغرفة تماماً. سمح هذا الترتيب لهم بمعرفة ما إذا كانت الجزيئات تبقى قريبة من المصدر أم أنها تنتقل عبر المبنى. كما أدرجوا عينة ضابطة لضمان أن أي بلاستيك وجدوه ناتج عن الهواء وليس من المعدات المستخدمة في عملية الجمع.
بعد جمع العينات، فحصها الباحثون تحت مجهر قوي واستخدموا أداة تحليل كيميائي متخصصة لتحديد المواد. وجدوا أن الميكروبلاستيك كان موجوداً في كل موقع، من داخل صناديق الطابعة إلى المنطقة خارج الغرفة. كانت الجزيئات الأكثر شيوعاً التي رأوها عبارة عن شظايا سوداء صغيرة وغير منتظمة. داخل أغطية الطابعة، كانت هذه الجزيئات السوداء وفيرة وذات حواف حادة، مما يشير إلى أنها نتجت مباشرة عن عملية الطباعة. ومع ابتعاد الباحثين عن الآلات، انخفض عدد هذه الجزيئات السوداء، لكنها لم تختفِ؛ فقد ظلت قابلة للكشف على طاولات العمل وحتى خارج مساحة الابتكار، مما أثبت أن الجزيئات تنتقل عبر الهواء وتستقر في مناطق قد يدرس أو يسترخي فيها الطلاب.
كشف التحليل الكيميائي أن المادة الأساسية المكونة لهذه الجزيئات السوداء هي "بولي ميثيل ميثاكريلات" (polymethyl methacrylate)، وهو نوع من البلاستيك يُستخدم غالباً في الطباعة ثلاثية الأبعاد. قام الباحثون بقياس كمية هذا البلاستيك التي استقرت على الأرض في مناطق مختلفة، ووجدوا أعلى كمية داخل غطاء الطابعة مباشرة، كما هو متوقع. ومع ذلك، وُجدت كميات كبيرة أيضاً خارج الغطاء مباشرة وفي أجزاء أخرى من الغرفة. أكد هذا أن نشاط الطباعة يولد تدفقاً مستمراً من هذه الجزيئات التي يمكن أن تتسرب من المنطقة المباشرة. ومن المثير للاهتمام أن الدراسة وجدت أيضاً أنواعاً أخرى من البلاستيك، مثل النايلون والبولي بروبيلين، في المناطق التي يعمل فيها الناس على المشاريع القماشية. وهذا يشير إلى أنه بينما كانت الطابعات ثلاثية الأبعاد مصدراً رئيسياً، فإن الأنشطة اليومية للأشخاص في الغرفة، مثل ارتداء الملابس الاصطناعية أو التعامل مع الأكياس البلاستيكية، ساهمت أيضاً في مزيج الجزيئات الموجودة في الهواء.
نظر الفريق أيضاً في مدى فعالية المرشحات (الفلاتر) الموجودة في بعض الآلات في حجز هذه الجزيئات. كانت ست طابعات في المساحة مجهزة بمرشحات مصممة لالتقاط الانبعاثات. وعند مقارنة الجزيئات داخل آلة بمرشح مقابل آلة بدون مرشح، رأوا فرقاً واضحاً. كانت المرشحات جيدة جداً في التقاط الجزيئات الكبيرة، لكن عدداً كبيراً من الشظايا الأكثر دقة، تلك التي يقل حجمها عن 15 ميكرومتر، تمكنت من المرور عبرها مباشرة. ولأن هذه الجزيئات الصغيرة جداً، يمكنها البقاء عالقة في الهواء لفترة أطول وهي أكثر عرضة للاستنشاق في أعماق الرئتين. إن حقيقة وجودها خارج صناديق الطابعة، حتى مع استخدام المرشحات، تشير إلى أن طرق الترشيح الحالية قد لا تكون كافية لحماية الناس في الغرفة تماماً من التعرض لها.
تقدم هذه الدراسة أول نظرة تفصيلية لكيفية قيام أنشطة الطباعة ثلاثية الأبعاد في بيئة جامعية بإطلاق ونشر الميكروبلاستيك. تُظهر النتائج أن هذه الآلات تعد مصدراً هاماً للجزيئات البلاستيكية المحمولة جواً والتي يمكن أن تنتقل إلى ما وراء مساحة العمل المباشرة. وبينما تساعد المرشحات الموجودة في الآلات على تقليل كمية الحطام الكبير، إلا أنها لا توقف أصغر الجزيئات وأكثرها قابلية للاستنشاق. ومع ازدياد شيوع الطباعة ثلاثية الأبعاد في المدارس والمكاتب، يعد فهم كيفية تحرك هذه الجزيئات وتراكمها أمراً ضرورياً للحفاظ على سلامة جودة الهواء الداخلي. وتسلط الأبحاث الضوء على الحاجة إلى استراتيجيات أفضل لالتقاط هذه الشظايا الدقيقة، لضمان ألا تأتي القدرة الإبداعية للطباعة ثلاثية الأبعاد على حساب الهواء الذي نستنشقه.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.