ท่านเคยสงสัยกันหรือไม่? วันนี้เราจะไปตามติดวิธีการที่ช่วยให้พลาสติกเกิดการย่อยสลายได้ง่ายขึ้นและลดสารตกค้างต่อสิ่งแวดล้อม จะทำได้กี่วิธี อย่างไรบ้าง ไปติดตามกัน
ภาพที่ 1 ขยะพลาสติก
ที่มา http://www.pixabay.com/id-3441119, TheDigitalArtist
ในปัจจุบันบรรจุภัณฑ์พลาสติกหรืออุปกรณ์พลาสติกจัดเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญในการดำเนินชีวิตประจำวันตั้งแต่ตื่นจนถึงเข้านอน การผลิตพลาสติกจากทั่วโลกมีอัตราเติบโตเพิ่มขึ้นร้อยละ 8.6 ต่อปี อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2493 ที่อัตราการผลิต 1.5 ล้านตันต่อปี และเพิ่มเป็นมากกว่า 330 ล้านตันต่อปี ทำให้ในปัจจุบันมีพลาสติกที่ถูกผลิตขึ้นเป็นจำนวนถึง 9 พันล้านเมตริกตัน ซึ่งขณะนี้กำลังเป็นผลกระทบระยะยาวในระบบนิเวศน์ทั้งทางบกและทะเล ในแต่ละปีขยะพลาสติกจากทั่วโลกมากกว่า 8 ล้านตันที่ถูกทิ้งลงมหาสมุทร มีเพียงร้อยละ 5 ที่เห็นเป็นชิ้นส่วนลอยในทะเล ส่วนที่เหลือนั้นจมอยู่ใต้มหาสมุทร ประเทศไทยติดอันดับ 6 ของโลกที่มีขยะพลาสติกมากที่สุดในทะเล จากที่ทราบกันดีว่าพลาสติกเป็นวัสดุที่ย่อยสลายด้วยแสงแดดหรือย่อยสลายเองในธรรมชาติได้ยาก เพราะพลาสติกเองมีความคงสภาพสูง จึงส่งผลให้ขยะพลาสติกที่ตกค้างในทั้งทะเลและในธรรมชาติใช้เวลาในการย่อยสลายอยู่ในช่วง 10 – 600 ปี ขึ้นอยู่กับประเภทของพลาสติกนั้น
ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกพยายามศึกษาวิจัยเพื่อร่วมกันหาแนวทางในการย่อยสลายพลาสติกที่ยังคงเหลือตกค้างในธรรมชาติด้วยกรรมวิธีต่าง ๆ มากมาย นอกจากการรณรงค์ให้ตระหนักรักษ์สิ่งแวดล้อมเพื่อลดปัญหาโลกร้อนและปัญหาสภาพอากาศเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันแล้วนั้น การสรรหาวิธีย่อยสลายพลาสติกโดยวิธีทางธรรมชาติก็เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่ทั่วโลกให้ความสำคัญ จะสังเกตได้ว่าผลิตภัณฑ์พลาสติกที่มีบทบาทในชีวิตประจำวันเกือบทั้งหมดมีการตอบสนองด้านการใช้งาน มีความคงทนถาวร ตลอดจนราคาที่เหมาะสม ได้มาจากกระบวนการทางปิโตรเคมี ด้วยปัญหาในการการกำจัด ไม่ย่อยสลาย ตกค้างในธรรมชาติ และต้องเผาเพื่อทำลาย สิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดมลภาวะเป็นพิษต่อโลก เช่น ปรากฏการณ์ภาวะเรือนกระจก (Greenhouse effect) ซึ่งในปัจจุบันจึงมีแนวคิดใหม่ในการผลิตพลาสติกที่สามารถย่อยสลายได้ และใช้วัตถุดิบที่สามารถ ผลิตทดแทนขึ้นใหม่ได้ในธรรมชาติ (Renewable resource) เพื่อนำมาทดแทนพลาสติกจากปิโตรเคมี แบ่งตามแหล่งกำเนิดวัตถุดิบได้ 2 ประเภท คือ
- 1. พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ที่ผลิตจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี (petroleum-based biodegradable plastics)
- 2. พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ที่ผลิตจากวัตถุดิบมวลชีวภาพ (bio-based biodegradable plastics)
พลาสติกชนิดย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ผลิตจากวัตถุดิบมวลชีวภาพ กำลังเป็นที่สนใจในหลาย ๆ ประเทศ Polylactic acid (PLA) เป็นพลาสติกชีวภาพ (Bioplastic) สามารถย่อยสลายได้ เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ ได้ด้วยจุลินทรีย์ในธรรมชาติภายหลังจากการใช้งาน ผลิตมาจากวัตถุดิบที่สามารถผลิตทดแทนขึ้นใหม่ ได้ในธรรมชาติ (renewable resource) เช่น ผลิตมาจากพืช เช่น ข้าวโพด มันสำปะหลัง และอ้อย เป็นต้น โดยการบดหรือโม่พืชนั้นให้ละเอียดเป็นแป้งแล้วใช้เอนไซม์ย่อยแป้งให้ เป็นน้ำตาลกลูโคส ผ่านกระบวนการหมัก (fermentation) โดยใช้แบคทีเรีย Lactobacillus brevis ได้ผลผลิตเป็น กรดแลคติก (Lactic acid) ผ่านกระบวนการทางเคมีได้ lactide มีโครงสร้างทางเคมีเป็นวงแหวน แล้วจึงนำไปผ่าน กระบวนการพอลีเมอร์ไรเซชั่น (Polymerization) กลั่นในระบบสุญญากาศเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างได้เป็นโพลิเมอร์
ภาพที่ 2 วงจรการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน
ที่มา https://enchemcom1po.wordpress.com
จากปัญหาการย่อยสลายพลาสติกดังกล่าวจึงทำให้ทั่วโลกให้ความสนใจประเด็นนี้เป็นอย่างมาก มีรายงานการวิจัยฉบับหนึ่งจากทีมนักวิทยาศาสตร์สถาบันวิจัยไดอามอน ไลท์ ซอร์ซ (Diamond Light Source) ในเมืองอ็อกฟอร์ดเชียร์ (Oxford shire) ซึ่งทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยพอร์ทสมัธ เเละจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอื่นๆพยายามวิเคราะห์ลักษณะทางเคมีของเอนไซม์ชนิดหนึ่งที่ช่วยส่งเสริมการทำงานของแบคทีเรียบางชนิดในการย่อยสลายพลาสติกที่ใช้กันทั่วไป เเละรู้จักกันในชื่ออักษรย่อว่า พีอีที (PET) ซึ่งพวกเขาได้ใช้ลำเเสงที่มีความแรงสูงมากเปลี่ยนแปลงลักษณะทางโครงสร้างของเอนไซม์ เเละนำไปใส่กลับคืนสู่เชื้อเเบคทีเรียอีกครั้ง เพื่อดูว่าจะเกิดอะไรขึ้น ผลปรากฏว่าวิธีการดังกล่าวทำให้เอนไซม์ทำงานเร็วขึ้น ขั้นตอนนี้มีความคล้ายคลึงกับการพัฒนาน้ำยาซักผ้าในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1950 ที่เอนไซม์ถูกพัฒนาให้มีความเสถียรมากขึ้น ช่วยให้สามารถย่อยสลายโปรตีนเเละไขมันได้อย่างรวดเร็วกว่าเดิมอย่างมาก เเต่การเพิ่มความเร็วของการย่อยสลายพลาสติก PET พิสูจน์เเล้วว่าเป็นงานที่ยากมากกว่า ทีมงานสามารถย่อยสลายพลาสติก พีอีที ได้ภายในเวลาไม่กี่วันเท่านั้น เร็วขึ้นกว่าที่เกิดขึ้นในสภาพธรรมชาติ ซึ่งทีมนักวิจัยมีแนวคิดที่จะผลิตเอนไซม์ในระดับอุตสาหกรรมแต่พวกเขายังหวังว่าจะสามารถผลิตเอนไซม์ได้ในปริมาณมากขึ้นกว่าเดิม ซึ่งจะทำการทดลองเพิ่มเติมเพื่อนำไปสู่การพัฒนาเอนไซม์ที่ย่อยสลายพลาสติกได้เร็วขึ้นกว่าเดิมอีก
ในบ้านเราเองก็เช่นเดียวกัน นอกจากการรณรงค์ให้หันมาใช้พลาสติกชีวภาพแล้วกรรมวิธีในการย่อยสลายในธรรมชาติก็เป็นสิ่งที่จำเป็นเช่นเดียวกัน ซึ่งมีนักวิชาการจากสถาบันวิจัยสภาวะแวดล้อมจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้อธิบายถึงความแตกต่างระหว่างพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (biodegradable plastic)และพลาสติกสลายตัวได้ทางชีวภาพ (compostable plastic) ไว้ดังนี้
พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (biodegradable plastic) หมายถึง การที่พลาสติกแตกออกโดยกิจกรรมของจุลินทรีย์หรือสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไปถ้าจะให้เกิดการย่อยอย่างสมบูรณ์ (น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์หรือมีเทน และชีวมวล) จะต้องมีสภาวะที่เหมาะสม (เช่น จุลินทรีย์ ความชื้น และความร้อน เป็นต้น) ถ้าพลาสติกนี้ถูกทิ้งในสภาวะแวดล้อมทั่วไป ไม่ว่าจะในหลุมฝังกลบ หรือรั่วไหลลงทะเล ก็จะแตกออกเป็นชิ้นเล็กได้และอาจจะเล็กลงไปเป็นไมโครพลาสติกซึ่งจะสะสมในธรรมชาติมากขึ้นและเป็นระยะเวลานานได้
พลาสติกสลายตัวได้ทางชีวภาพ (compostable plastic) หมายถึงพลาสติกที่สามารถสลายตัวได้เป็นแร่ธาตุและสารประกอบในธรรมชาติ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และชีวมวล พลาสติกชนิดนี้สามารถสลายตัวทางชีวภาพในสภาวะควบคุมที่เหมาะสมในการหมักปุ๋ยระดับอุตสาหกรรมหรือเครื่องหมักปุ๋ยจากเศษอินทรีย์ เมื่อพลาสติกประเภทนี้อยู่ในธรรมชาติปกติก็จะไม่สามารถสลายตัวได้ ดังนั้น พลาสติกที่มีการติดป้าย “compostable” (โดยนัยยะว่าเป็นพลาสติกที่ควรผ่านมาตรฐานตามข้อกำหนดสากล ISO 17088, EN13432 หรือ ASTM 6400) จะช่วยทำให้การจัดเก็บรวบรวมนำไปจัดการมีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น การนำไปผ่านกระบวนการทำปุ๋ยหมักที่มีแร่ธาตุหรือได้ฮิวมัส (humus) สามารถนำไปปลูกพืชต่อไป ในขณะที่พลาสติกที่ติดป้าย “biodegradable” จะไม่สามารถบอกถึงการนำไปกำจัดหรือจัดการได้
ในขณะที่พลาสติกที่มีการเติมสารเติมแต่งเพื่อเร่งให้พลาสติกแตกตัวเป็นชิ้นเล็กๆ เร็วขึ้นนั้นถูกเรียกว่าเป็นพลาสติกชนิดออกโซ (Oxo-degradable) ในหลายกรณี ผู้ผลิตเลี่ยงไปใช้คำว่า Oxo-biodegradable เพื่อให้ดูว่าย่อยสลายได้ทางชีวภาพ แต่แท้ที่จริงก็เป็นพลาสติกประเภทเดียวกัน (European Commission, 2018) สารเติมแต่งในกลุ่มนี้จะช่วยทำให้พลาสติกทั่วไป เช่น PE, PP, PS, PET, PVC แตกตัวเป็นชิ้นเล็กลงและมีจำนวนมากขึ้น โดยจะเกิดขึ้นในสภาวะที่มีแสง ความชื้นหรือความร้อน หรือสภาวะทางกายภาพ (สภาวะอากาศ) ส่วนพลาสติกชนิดออกโซ (Oxo-degradable plastic) นั้น นักวิชาการ หน่วยงานภาครัฐ และเอกชนได้ตรวจสอบระดับการย่อยสลายได้ทางชีวภาพและความเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งงานวิจัยส่วนใหญ่บ่งชี้ว่า พลาสติกที่เกิดจากกระบวนการ oxidation หรือกระบวนการย่อยสลายได้ด้วยแสง ความร้อน ฯลฯ แล้ว พลาสติกที่แตกตัวเป็นชิ้นเล็กก็ยังไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่ชี้ชัดว่า ชิ้นส่วนที่แตกออกนี้จะสามารถถูกย่อยโดยเอนไซม์ของจุลินทรีย์ได้ โดยกระบวนการย่อยสลายได้ทางชีวภาพต้องอาศัยระยะเวลาที่ยาวนานเกินกว่าระยะเวลาที่ผู้ผลิตพลาสติกออกโซกล่าวอ้าง ซึ่งกระบวนการนี้ย่อมจะทำให้เกิดปัญหาไมโครพลาสติกสะสมและตกค้างในสิ่งแวดล้อม และเพิ่มความเสี่ยงของการปนเปื้อนไมโครพลาสติกในห่วงโซ่อาหารของมนุษย์ (EU Report 2016; Bioplastics Division of Plastics Industry Association, 2018)
ภาพที่ 3 สัญลักษณ์ของพลาสติกรีไซเคิลชนิดต่างๆ
ที่มา http://www.pixabay.com , andreas160578
แหล่งที่มา
ศุภกิจ สุทธิเรืองวงศ์ และ สุจิตรา วาสนาดำรงดี. (2562). ข้อเท็จจริง “พลาสติกย่อยสลายได้ในสภาวะแวดล้อมธรรมชาติ” (Environmentally Degradable Plastics: EDP). สถาบันวิจัยสภาวะแวดล้อม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. ที่มา http://www.chulazerowaste.chula.ac.th/the-fact-of-environmentally-degradable-plastics-edp/ สืบค้นเมื่อ 7 ตุลาคม 2562
ปิติพงษ์ ธาระมนต์ และคณะ. (2559).การปนเปื้อนของไมโครพลาสติกในหอยสองฝาบริเวณชายหาดเจ้าหลาวและชายหาดคุ้งวิมาน จังหวัดจันทบุรี.แก่นเกษตร 44 ฉบับพิเศษ 1.738-744.
