Biotransformation

เรื่องโดย ดร.ทัศชา ทรัพย์มีชัย

ในโลกยุคปัจจุบันที่ทุก ๆ ที่ดูเหมือนจะท่วมท้นไปด้วยขยะพลาสติกซึ่งไม่สามารถย่อยสลายได้ในธรรมชาติและสร้างปัญหาให้กับสิ่งแวดล้อมไปอีกหลายร้อยปี พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Biodegradable Plastic) คือทางออกสำหรับปัญหานี้ใช่หรือไม่ แม้แต่อุตสาหกรรมพลาสติกเองยังถกเถียงกันว่า คำว่า “เสื่อมทางชีวภาพ” (Biodegradable) หรือย่อยสลายทางชีวภาพ แปลว่าอะไรกันแน่ และพลาสติกบางชนิดที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลก็สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ แต่พลาสติกที่ทำจากพืช หรือ “พลาสติกชีวภาพ” (Bioplastic) บางชนิดกลับไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

พลาสติกย่อยสลายทางชีวภาพมีใช้มาตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1980 และมีการทำตลาดในช่วงแรกโดยบอกเป็นนัยว่า ขยะเหล่านี้จะหายไปได้เองเมื่อนำไปทิ้ง ไม่ต่างจากใบไม้บนพื้นป่าที่ถูกเห็ดราและจุลชีพในดินย่อยสลาย ทว่าในความเป็นจริงกลับไม่เป็นเช่นนั้น

พลาสติกย่อยสลายทางชีวภาพบางชนิดไม่อาจทำได้ตามที่ได้โฆษณาไว้ เช่น ภายใต้สภาพแวดล้อมไร้ออกซิเจนและมืดมิดในบ่อขยะ หรือในน่านน้ำเย็นเฉียบของมหาสมุทร หรือหากคุณโยนทิ้งเพื่อให้กลายเป็นปุ๋ยในสวนหลังบ้าน เหล่านี้ล้วนเป็นสภาวะที่ไม่เหมาะสมสำหรับการย่อยสลายทางชีวภาพ โดยการย่อยสลายพลาสติกชีวภาพบางชนิดต้องใช้ความร้อน 55 องศาเซลเซียสของเครื่องหมักเชิงอุตสาหกรรมซึ่งมีการควบคุมความชื้นอย่างเหมาะสมอีกด้วย และถ้าคุณโยนขยะพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพรวมไปกับขยะพลาสติกรีไซเคิล ก็อาจทำให้ขยะนั้นนำไปใช้งานไม่ได้อีก เพราะทำให้เกิดการปนเปื้อนกับพลาสติกที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้หรือนำไปผลิตใหม่ได้นั่นเอง

ไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่น คืออะไร?

ไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่น (Biotransformation) เป็นเทคโนโลยีการย่อยสลายทางชีวภาพครั้งแรกของโลกที่สามารถทำให้ผลิตภัณฑ์หรือพลาสติกที่ทำจากโพลิโอเลฟินส์เกิดการย่อยสลายทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมบนบกแบบเปิดได้อย่างเต็มรูปแบบ ซึ่งวัสดุโพลีโอเลฟินส์ที่ผลิตโดยเทคโนโลยีนี้จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์ที่อาจรั่วไหลสู่สิ่งแวดล้อมในลักษณะของเสียที่ไม่ได้รับการจัดการอย่างถูกวิธี โดยเทคโนโลยีนี้ถูกพัฒนาขึ้นโดยบริษัทพอลิแมตทีเรีย (Polymateria) ในประเทศอังกฤษ ซึ่งพัฒนาสารเติมแต่งที่จะย่อยสลายพลาสติก ไม่ว่าจะเป็นพลาสติกแบบชีวภาพหรือพลาสติกสังเคราะห์ได้เร็วขึ้น

การทำงานของเทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่น

ขั้นที่ 1 : ระหว่างระยะเวลาการเก็บรักษาและใช้งาน (Service-life) ของผลิตภัณฑ์ สารเติมแต่งจะยังไม่ทำงาน

ขั้นที่ 2 : เมื่อถึงเวลาที่กำหนด เทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นจะเริ่มต้นขึ้นโดยสารเติมแต่งจะทำงานโดยการเร่งกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพทั้งหมด ได้แก่ แสงแดด ความร้อน อากาศ และความชื้น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี โดยการลดความยาวของสายโซ่พอลิเมอร์ให้สั้นลง โดยวัสดุจะยังคงอยู่ในรูปโครงสร้างขี้ผึ้ง (Wax) ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ โดยไม่ทิ้งไมโครพลาสติกที่อาจก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมไว้ภายหลัง

ขั้นที่ 3 : เกิดการย่อยสลายทางชีวภาพด้วยจุลินทรีย์และเห็ดที่เกิดในธรรมชาติ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) น้ำ และมวลชีวภาพ (Biomass)

การทดสอบการย่อยสลายของผลิตภัณฑ์พลาสติกโดยวัดการแปลงคาร์บอนในวัสดุทดสอบเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (ตามมาตรฐานระดับโลก ASTM D5988 และ ISO 17556) พบว่ามีอัตราการย่อยสลายมากกว่า 90% แสดงให้เห็นถึงการย่อยสลายที่สมบูรณ์ โดยวัสดุที่เหลือนั้นถูกแปลงเป็นน้ำ และมวลชีวภาพ (Biomass)

นอกจากนี้ หากผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนประกอบของเทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นไม่ได้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่กระตุ้นการย่อยสลาย อาทิ แสงแดด ความร้อน อากาศ และความชื้น ก็ยังสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ด้วยวิธีการที่มีอยู่ในปัจจุบันอีกด้วย

การนำไปใช้

โรงงานผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์สามารถนำเทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นของบริษัท Polymateria มาใช้โดยการนำสารเติมแต่งดังกล่าวที่อยู่ในรูปแบบของเม็ดพลาสติก ผสมลงไปในเรซินพลาสติกในระหว่างกระบวนการผลิตมาสเตอร์แบทช์ (Masterbatch) โดยสารเติมแต่งนี้สามารถกำหนดระยะเวลาที่ต้องการให้ผลิตภัณฑ์เริ่มย่อยสลายได้ ซึ่งภายหลังจากระยะเวลาที่กำหนด ตัวเร่งในสารเติมแต่งจะเริ่มทำงานโดยการตัดโครงสร้างทั้งส่วนที่เป็นโครงสร้างแข็งและยืดหยุ่นของพอลิเมอร์ เกิดการตัดขาดของพันธะคาร์บอน-คาร์บอน (C-C) จนกระทั่งมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำลงอยู่ในรูปของสารคล้ายขี้ผึ้งเหลวและถูกย่อยสลายตามธรรมชาติโดยจุลินทรีย์ เห็ด และแบคทีเรีย และไม่ทำให้เกิดไมโครพลาสติก

นอกจากนี้เทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นยังได้รับการพิสูจน์ว่าบรรจุภัณฑ์ที่ผลิตจากพอลิโอเลฟินมีการย่อยสลายอย่างสมบูรณ์ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) น้ำ และไบโอแมสซึ่งไม่ก่อให้เกิดปัญหาทางสิ่งแวดล้อม โดยมีการทดสอบการย่อยสลายบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่ใช้เทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่น ได้แก่ บรรจุภัณฑ์พลาสติกชนิด BOPP, RIGID PP และ Flexible PE โดยทดสอบตามมาตรฐานการมาตรฐานการย่อยสลายตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมบนบกแบบเปิด (BSI PAS 9017) ที่รองรับด้วยมาตรฐาน EN, ASTM และ ISO (ASTM D5988/ISO 17556) โดยชิ้นงานได้รับการทดสอบจากห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 17025

ผลการทดสอบพบว่า พลาสติกชนิด BOPP (Biaxially Oriented Polypropylene) ซึ่งใช้ในบรรจุภัณฑ์อาหารและเครื่องสำอางมีการย่อยสลายโดยสมบูรณ์ภายในระยะเวลา 336 วัน และบรรจุภัณฑ์พลาสติก PP ชนิดแข็ง มีการย่อยสลายโดยสมบูรณ์ภายในระยะเวลา 230 วัน โดยไม่ทิ้งสารพิษและไมโครพลาสติกไว้เบื้องหลัง

การประยุกต์ใช้

เทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นสามารถประยุกต์ใช้ร่วมกับพลาสติกหลากหลายประเภท ได้แก่

พลาสติก PP ที่ผลิตจากการฉีดขึ้นรูปหรือการฟอร์มรูป (Thermoformed) : เช่นบรรจุภัณฑ์พลาสติกโปร่งใสที่พบได้ทั่วไปในท้องตลาดในซุปเปอร์มาร์เก็ตหรือบรรจุภัณฑ์เบเกอรี่
พลาสติก PP หรือ LDPE ที่ผลิตจากการฉีดขึ้นรูป: ฝาขวดพลาสติก ขวดน้ำดื่มหรือขวดผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดบางชนิด
พลาสติก PP, LLDPE, และ LDPE แบบโมโนและหลายชั้น: ถุงพลาสติกชนิดบาง ตาข่ายที่ใช้บรรจุผลไม้และฟิล์มบรรจุอาหารพร้อมทานบางชนิด
พลาสติก BOPP (Biaxially Oriented Polypropylene) แบบโมโนและหลายชั้น: ห่อหลอดดูดน้ำ ห่อกล่องขนม ห่อซองบุหรี่ ห่อกล่องถุงยางอนามัย ห่อกล่องเครื่องสำอาง
พลาสติก Non-woven PP: หน้ากากอนามัย ถุงชาและผ้าเปียกสำหรับเช็ดหน้า

ปัจจุบันในประเทศไทยมีบริษัท อินโดรามา เวนเจอร์ส จำกัด (มหาชน) หรือ IVL ร่วมลงนามความร่วมมือพิเศษกับบริษัท Polymateria เป็นระยะเวลา 10 ปี เพื่อช่วยให้แบรนด์ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนสามารถนำผลิตภัณฑ์สุขอนามัยที่ทำมาจากเส้นใยนันวูเว่น (Nonwoven) ย่อยสลายได้ทางชีวภาพออกสู่ท้องตลาดด้วยเทคโนโลยีไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่น โดยความร่วมมือนี้ได้นำเสนอวิธีการใหม่ในการจัดการกับของใช้จำเป็นที่ผ่านการใช้งานแล้ว อย่างหน้ากากและแผ่นเช็ดทำความสะอาด เพื่อรับมือกับปัญหาพลาสติกที่รั่วไหลออกสู่สิ่งแวดล้อมในลักษณะของเสียที่ไม่ได้รับการจัดการ ซึ่งหมายความว่าจะไม่จำเป็นต้องเก็บกลับเพื่อฝังกลบหรือรีไซเคิล เนื่องจากพลาสติกส่วนใหญ่ในมหาสมุทรเกิดจากขยะบนบกที่ไม่ได้รับการจัดการ ดังนั้นการแก้ปัญหาขยะที่ไม่ได้รับการจัดการจึงถือเป็นกุญแจสำคัญ โดยผลิตภัณฑ์เหล่านั้นสามารถคืนกลับสู่ธรรมชาติได้อย่างปลอดภัยและไม่ทิ้งไมโครพลาสติกหรือสารพิษใด ๆ ไว้ภายหลัง