นักวิจัยค้นพบ “วิธีผลิตพลาสติก” ที่ย่อยสลายแบบไม่เหลือซาก-ไมโครพลาสติกได้ ภายใน 7 วัน

จานอาหาร ถ้วยกาแฟ และถุงพลาสติก ที่ระบุว่า “เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม” ดูจะไม่ใช่เรื่องจริงเสียทีเดียว เพราะพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเหล่านี้ มักลงเหลือสิ่งที่เรียกว่า “ไมโครพลาสติก” ซึ่งกำลังส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศทั่วโลกในปัจจุบัน แต่ล่าสุด งานวิจัยที่ตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature เมื่อเดือนเมษยนที่ผ่านมาเผยว่า นักวิจัยสามารถคิดค้น “พลาสติกผสมเอนไซม์” ที่สามารถย่อยสลายตามธรรมชาติได้ภายใน 7 วัน โดยไม่เหลือซากไมโครพลาสติกแม้แต่นิดเดียว

ไมโครพลาสติก

เรามาทำความเข้าใจเกี่ยวกับพลาสติกแบบชีวภาพกันสักนิด : โดยทั่วไปแล้วพลาสติกที่ย่อยสลายทางชีวภาพที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมักทำจากกรดโพลิแลกติก (PLA) ซึ่งเป็นวัสดุพลาสติกจากพืชที่ผสมกับแป้งข้าวโพด นอกจากนี้ยังมี พลาสติกชีวภาพสังเคราะห์ (PCL) ซึ่งเป็นโพลีเอสเตอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับงานด้านชีวการแพทย์ เช่น วิศวกรรมเนื้อเยื่อ

แต่ปัญหาสำหรับพลาสติกเหล่านี้คือ มันใช้เวลาในการย่อยสลายนานหลายเดือนพอ ๆ กับพลาสติกแบบทั่วไป แถมยังลงเหลือไมโครพลาสติกเม็ดเล็ก ๆ ขนาดตั้งแต่ 5 มม. ไปจนถึงเล็กเท่ากับแบคทีเรียที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ ซึ่งในท้ายสุดเจ้าไมโครพลาสติกเหล่านี้ก็จะหลุดรอดไปยังแม่น้ำ หรือในอินทรียวัตถุต่าง ๆ ส่งผลกระทบต่อชีวิตของสัตว์ทะเลและปนเปื้อนอยู่ในพืชผักที่เราบริโภคด้วย

(ซ้าย) พลาสติกผสมเอนไซม์ (ขวา) หลังจากทดลองนำไปฝังไว้ในปุ๋ยหมัก 3 วัน

ด้วยเหตุนี้ ทีมนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley จึงได้คิดค้น “พลาสติกผสมเอนไซม์” โดยการใช้โพลิเมอร์ที่ออกแบบมาเอง เรียกว่า “Random Heteropolymer” (RHP) เคลือบไปยังเอนไซม์ BC-lipase และ Proteinase K ซึ่งเดิมทีเอนไซม์เหล่านี้ถูกใช้เป็นส่วนผสมในพลาสติกชีวภาพชนิด PCL และ PLA อยู่แล้ว เพียงแต่การย่อยสลายของพวกมันยังคงทิ้งไมโครพลาสติกไว้เบื้องหลัง

ดังนั้น RHP จึงเข้ามาเป็นตัวกระตุ้นไม่ให้เอนไซม์จับตัวกันและไม่แตกสลาย ซึ่งคิดเป็นส่วนประกอบเพียง 0.02 เปอร์เซ็น ทำให้สามารถกระจายตัวบนพลาสติกได้ โดยไม่ทำให้คุณสมบัติของพลาสติกเปลี่ยนไป ที่สำคัญ RHP ยังเป็นตัวช่วยให้เอนไซม์อยู่ในโหมด “เตรียมพร้อม” ย่อยพลาสติก แม้ว่าพลาสติกเหล่านั้นจะถูกย่อยสลายเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย แต่เอนไซม์ก็จะยังคงทำงานต่อไป

หน้าตาของพลาสติผสมเอนไซม์แบบใหม่

โดยหลังจากการขึ้นรูปพลาสติกที่ใช้ส่วนผสมแบบใหม่นี้ ทีมนักวิจัยได้จำลองการย่อยแบบชีวภาพ ด้วยการนำมันไปฝังไว้ในปุ๋ยหมักและเติมน้ำลงไปเล็กน้อย อีกทั้งยังต้องให้การย่อยสลายเกิดขึ้นในอุณหภูมิที่เหมาะสม ซึ่งผลที่ได้พบว่า พลาสติก PCL ถูกย่อยสลาย ณ อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส ส่วนพลาสติก PLA ถูกย่อยสลาย ณ อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส ซึ่งพลาสติกทั้งสองชนิดถูกย่อยสลายภายในระยะเวลาไม่เกิน 7 วันเท่านั้น แถมยังไม่หลงเหลือซากไมโครพลาสติกแม้แต่น้อย มีเพียงโมเลกุลขนาดเล็กที่เป็นกรดแลคติก ซึ่งจะกลายเป็นแหล่งอาหารของจุลินทรีย์ในดินต่อไป

นอกจากนี้ พลาสติกชีวภาพที่ใช้ส่วนผสมแบบใหม่ยังมีความแข็งแรงและยืดหยุ่นมากกว่าพลาสติกชีวภาพแบบทั่วไป และแข็งแรงพอ ๆ กับพลาสติกที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ด้วย แต่อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ยังไม่สามารถใช้ได้กับพลาสติกทุกชนิด เนื่องจากความแตกต่างของโครงสร้างโมเลกุล ซึ่งทีมนักวิจัยหวังว่า ในอนาคตจะสามารถผลักดันพลาสติกชนิดนี้เข้าไปอยู่ในร้านขายของชำทุกแห่งให้ได้ครับผม

เพิ่มเพื่อน