القش الورقي المتوفر حاليًا ليس مصنوعًا بالكامل من الورق وحده. تصبح الشفاطات المصنوعة من الورق بنسبة 100% مشبعة جدًا عندما تتلامس مع السوائل ولا يمكن أن تعمل كشفاطات. وبناء على ذلك، ينبغي أن تكون مغلفة أسطحها.
مواد الطلاء الأكثر استخدامًا للقش الورقي هي البولي إيثيلين (PE) أو راتينج الأكريليك - وهي نفس المواد المستخدمة لصنع الأكياس البلاستيكية والمواد اللاصقة. الأكواب الورقية مطلية أيضًا بنفس المواد المستخدمة في القش الورقي. أفاد عدد كبير من الدراسات السابقة أن طلاء البولي إيثيلين الموجود على الأكواب الورقية المهملة يمكن أن يتفكك إلى جزيئات صغيرة دون أن يتحلل بالكامل ويصبح لدائن دقيقة. علاوة على ذلك، فإن هذه المنتجات الورقية مصنوعة من الورق والبلاستيك (مادتان مختلفتان للغاية) وبالتالي يصعب إعادة تدويرهما.
القش الورقي التقليدي غير مريح للاستخدام. عند ملامستها للسائل لفترة طويلة، تصبح رطبة. وعندما تستخدم هذه الشفاطات لشرب المشروبات الغازية، تتشكل العديد من الفقاعات بسبب خصائصها السطحية. حاليًا، يتوفر قش حمض البوليلاكتيك (PLA) وقش الأرز في السوق كبدائل للقش الورقي. ومع ذلك، فإن قش جيش التحرير الشعبى الصينى - المعروف أيضًا باسم قش الذرة البلاستيكي - لا يتحلل جيدًا في المحيط. على الرغم من أن قش الأرز يتحلل جيدًا في البيئة، إلا أن له عيوبًا، بما في ذلك ارتفاع الأسعار بسبب الصعوبات في إنتاجه بكميات كبيرة ومقاطعه العرضية الحادة.
قام فريق البحث المشترك المكون من الدكتور أوه دونج يوب والدكتور كواك هوجونج من KRICT والبروفيسور بارك جيونج من جامعة سوجانج بتطوير شفاطات ورقية صديقة للبيئة قابلة للتحلل البيولوجي بنسبة 100%، وتعمل بشكل أفضل من القش الورقي التقليدي، ويمكن إنتاجها بكميات كبيرة بسهولة. . يتم نشر البحث في المجلةالعلوم المتقدمة.
باستخدام تقنيتهم، قام فريق البحث بتصنيع بلاستيك معروف قابل للتحلل الحيوي، وهو بولي بيوتيلين سكسينات (PBS)، وذلك عن طريق إضافة كمية صغيرة من بلورات السليلوز النانوية لإنشاء مادة طلاء. إن بلورات السليلوز النانوية المضافة هي نفس مادة المكون الرئيسي للورق، وهذا يسمح للبلاستيك القابل للتحلل بالالتصاق بقوة بسطح الورق أثناء عملية الطلاء.
لا تشتمل المصاصات الورقية التقليدية على مادة تربط الطبقة البلاستيكية بقوة بسطح المصاصات. ولذلك فإن أسطح الشفاطات غير مطلية بالبلاستيك بشكل موحد، مما يعيق استخدامها. أهم القيود التي يخلقها ذلك هي أن المصاصات تصبح مشبعة عندما يلامس السائل الجزء غير المطلي وتتشكل الفقاعات على نطاق واسع عندما تُترك المصاصات الورقية في المشروبات الغازية. وذلك لأن الجزء غير المطلي يتحد بسهولة مع الماء، في حين أن الجزء البلاستيكي المطلي له خاصية صد الماء، مما يتسبب في ملامسة المشروب الغازي للسطح غير المستوي للقش الورقي.
يتم التغلب على هذه القيود من خلال القش الورقي الجديد الذي طوره فريق البحث لدينا؛ فهي لا تصبح مشبعة بسهولة ولا تسبب تكوين فقاعات في المشروبات الغازية لأن مادة الطلاء تغطي سطح القش بشكل موحد وقوي. كما أن مادة الطلاء مصنوعة من الورق والبلاستيك القابل للتحلل وبالتالي سوف تتحلل وتتحلل تمامًا.
ووجد فريق البحث أن هذه الشفاطات الورقية الصديقة للبيئة تحافظ على سلامتها الجسدية في كل من المشروبات الباردة والمشروبات الساخنة. ووجد الفريق أيضًا أن الشفاطات لم تصبح مشبعة عند استخدامها لتحريك المشروبات المختلفة مثل الماء والشاي والمشروبات الغازية والحليب وغيرها من المشروبات التي تحتوي على الدهون، أو عند ملامستها للسوائل لفترة طويلة. وتمت مقارنة درجة تبلل القش الورقي الجديد والقش الورقي التقليدي. تم ثني القش الورقي التقليدي بشدة عندما تم تعليق وزن يبلغ حوالي 25 جم بعد غمس القش في الماء البارد عند 5 درجات لمدة دقيقة واحدة. في المقابل، لم ينحني القش الورقي الجديد كثيرًا حتى عندما كان الوزن أكثر من 50 جرامًا في نفس الظروف.
تتحلل القشات المطورة حديثًا بشكل جيد، حتى في المحيط. بشكل عام، يتحلل الورق أو البلاستيك في المحيط بشكل أبطأ بكثير منه في التربة بسبب انخفاض درجة حرارة المحيط وارتفاع ملوحته، مما يعيق نمو الميكروبات. أجرى فريق البحث اختبار التحلل في بيئة بحرية عن طريق غمر عينات القش على عمق 1.5-2 متر على الساحل بالقرب من بوهانج، كوريا الجنوبية.
لم تتحلل القش البلاستيكية العادية وقش الذرة البلاستيكية بعد 120 يومًا. حافظت الشفاطات الورقية التقليدية على شكلها وفقدت 5% فقط من وزنها الإجمالي. في المقابل، فقدت الشفاطات التي طورها فريق البحث أكثر من 50% من وزنها بعد 60 يوما وتحللت تماما بعد 120 يوما.
"هذه التكنولوجيا ليست سوى خطوة صغيرة نحو الاتجاه الذي نحتاج إلى اتباعه في عصر البلاستيك هذا. إن تحويل القش البلاستيكي الذي نستخدمه غالبًا إلى قش ورقي لن يؤثر على بيئتنا على الفور، ولكن الفرق سيكون عميقًا بمرور الوقت. إذا كنا قال رئيس الباحثين، الدكتور أوه دونج يوب، "التغيير التدريجي من استخدام المنتجات البلاستيكية المريحة التي تستخدم لمرة واحدة إلى المنتجات المختلفة الصديقة للبيئة، ستكون بيئتنا المستقبلية أكثر أمانًا مما نقلق عليه الآن".