Research

ชนิดของพลาสติก (ตอนที่ 2): ไบโอพลาสติก


ชนิดของพลาสติก (ตอนที่ 2): ไบโอพลาสติกชนิดของพลาสติก (ตอนที่ 2): ไบโอพลาสติก

โดย อาจารย์คันธพจน์ ศรีสถิตย์

หัวหน้ากลุ่มวิจัยคาทิพ (C3ATIP) ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล

คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร

 

ในตอนที่แล้วได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับพลาสติกกลุ่มที่เรียกว่าปิโตรพลาสติก (Petroplastic) ไปแล้ว สำหรับตอนนี้จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับพลาสติกอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งกำลังมาแรงและเริ่มนำมาใช้ในชีวิตประจำวันบ้างแล้ว ในที่นี้คือ ไบโอพลาสติก (Bioplastic) เนื่องจากพลาสติกกลุ่มดั้งเดิมที่เรียกว่าปิโตรพลาสติกนั้น ใช้เวลาในการย่อยสลายนานนับหลายร้อยปี และมีวัตถุดิบเริ่มต้นมาจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งนับวันจะหมดไปและไม่สามารถสร้างขึ้นทดแทนได้ในระยะเวลาอันสั้น และหากวันหนึ่งในอนาคตก๊าซธรรมชาติหมดไปจากโลกใบนี้ ก็จะทำให้ไม่สามารถผลิตเม็ดพลาสติก (Plastic Resin) เพิ่มขึ้นได้ ณ เวลานั้นสิ่งที่พอจะแก้ไขปัญหาการขาดแคลนเม็ดพลาสติก ก็คือ การนำพลาสติกที่ใช้แล้วมาเข้าสู่กระบวนการแปรกลับมาใช้ใหม่ (Recycle) เพื่อขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติกกลับมาใช้ต่อได้อีก ถึงกระนั้นก็ดี การทำเช่นนี้ก็ยังมีข้อเสียตามมาหลายประการ ดังนี้

  • สมบัติต่างๆ ของพลาสติกจะด้อยลงกว่าเดิม กล่าวคือ แต่เดิมการนำพลาสติกเข้าสู่กระบวนการแปรกลับมาใช้ใหม่นั้น จะมีการผสมเม็ดพลาสติกใหม่กับพลาสติกที่ใช้แล้วในสัดส่วนต่างๆ กันไป เพื่อให้สมบัติต่างๆ ของพลาสติกที่ผ่านการขึ้นรูปซ้ำอีกครั้งไม่ด้อยลงกว่าเดิมมากนัก แต่ถ้าเม็ดพลาสติกใหม่หมดไปแล้ว ก็จะมีเพียงพลาสติกที่ใช้แล้วเพียงอย่างเดียวเป็นวัตถุดิบหลักในกระบวนการขึ้นรูปเท่านั้น ซึ่งจะส่งผลให้สมบัติของผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ได้ด้อยลงอย่างมากเมื่อมีการขึ้นรูปซ้ำๆ หลายครั้ง และท้ายที่สุดแม้จะขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกแล้ว ก็จะไม่สามารถใช้งานตามวัตถุประสงค์ได้
  • พลาสติกที่ผ่านกระบวนการขึ้นรูปซ้ำหลายครั้ง อาจจะมีผลเสียต่อสุขภาพได้ กล่าวคือ การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติก ก็จำเป็นต้องอาศัยคนในการกำกับ ดูแล และควบคุมกระบวนการผลิต คนกลุ่มนี้จะเป็นคนกลุ่มแรกที่ได้รับผลกระทบโดยตรงจากการสัมผัสพลาสติกที่ผ่านการบดย่อยให้เป็นชิ้นส่วนเล็ก ก่อนเข้าสู่กระบวนการผลิต และยังสูดอากาศในบริเวณนั้นเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจ ซึ่งอาจจะมีผลกระทบต่อสุขภาพในระยะยาวได้ คนกลุ่มที่สองที่จะได้รับผลกระทบก็คือผู้ใช้งานผลิตภัณฑ์พลาสติก เนื่องจากพลาสติกที่ผ่านการขึ้นรูปซ้ำหลายครั้ง จะทำให้สมบัติต่างๆ ด้อยลง อาทิ สมบัติทางความร้อน สมบัติทางกล สมบัติทางแสง สมบัติทางเคมี เป็นต้น เมื่อมีผู้นำผลิตภัณฑ์พลาสติกเหล่านี้ไปใช้งาน ก็อาจจะได้รับการปนเปื้อนสารเคมีที่มีอยู่พลาสติกนั้นๆ ได้ง่าย เช่น ได้รับสารปนเปื้อนจากบรรจุภัณฑ์พลาสติกเมื่อได้รับความร้อนสูง ได้รับสารปนเปื้อนในน้ำดื่ม น้ำใช้จากภาชนะที่บรรจุ เป็นต้น
  • การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติกยากขึ้นกว่าเดิม กล่าวคือ พลาสติกที่ใช้แล้วจะมีสมบัติต่างจากเดิม และยิ่งมีการขึ้นรูปซ้ำกันหลายๆ ครั้ง สมบัติของพลาสติกนั้นจะผิดเพี้ยนไปจากเดิมมาก นั่นจะส่งต่อกระบวนการผลิตที่ยุ่งยากกว่าเดิมด้วย เนื่องจากพารามิเตอร์ต่างๆ ที่เคยได้ตั้งค่าไว้บนเครื่องจักรที่ใช้ในการขึ้นรูปพลาสติกนั้น อาจจะไม่ใช่ค่าที่เหมาะสมอีกต่อไป จึงทำให้เกิดของเสียในกระบวนการผลิตจำนวนมาก ซึ่งมีสาเหตุหลักมาจากสมบัติที่ผิดเพี้ยนไปจากเดิมนั่นเอง
  • ต้นทุนการผลิตจะสูงขึ้น กล่าวคือ เมื่อการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติกที่อาศัยวัตถุดิบหลักจากพลาสติกที่ใช้แล้วเพียงอย่างเดียวนั้น จะเกิดของเสียขึ้นจำนวนมาก และเมื่อจะผลิตซ้ำอีกเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ตามจำนวนที่ลูกค้าต้องการ จะทำให้เสียเวลาและค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากต้องใช้ทรัพยากรด้านกำลังคนและพลังงานด้วย จึงทำให้ต้นทุนในการผลิตสูงขึ้น
  • เกิดขยะพลาสติกจำนวนมาก กล่าวคือ เมื่อถึงจุดที่กระบวนการแปรกลับมาใช้ใหม่นั้นไม่ใช่คำตอบอีกต่อไป เนื่องจากไม่คุ้มค่าต่อการลงทุน ดังนั้นจะไม่มีผู้ประกอบการรายใด นำพลาสติกที่ใช้แล้วเข้าสู่กระบวนขึ้นรูปอย่างแน่นอน จึงก่อให้เกิดขยะพลาสติกจำนวนมาก สิ่งผลต่อกระทบโดยตรงกับระบบนิเวศกลายเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมของโลก ดังรูปที่ 1
     
     
     
     
     

    รูปที่ 1 ขยะพลาสติกปัญหาต่อระบบนิเวศและสิ่งแวดล้อม

จากข้อเสียหลายประการที่กล่าวมาข้างต้น จะพบว่าหากมนุษย์ยังคงพึ่งพาอาศัยพลาสติกจากกลุ่มปิโตรพลาสติกต่อไป ในอนาคตจะต้องประสบปัญหาอย่างแน่นอน นั่นจึงเป็นเหตุผลว่า เหตุใดปัจจุบันหลายประเทศจึงเริ่มทำการวิจัยเพื่อเตรียมสร้างผลิตภัณฑ์พลาสติกจากวัตถุดิบที่มาจากแหล่งอื่น โดยเฉพาะจากพืช เช่น อ้อย ข้าวโพด มันสำปะหลัง ถั่ว เป็นต้น (ดังรูปที่ 2) ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มาจากธรรมชาติ และสามารถสร้างขึ้นทดแทนใหม่ได้ในเวลาอันสั้นเมื่อเทียบกับก๊าซธรรมชาติ พลาสติกกลุ่มใหม่นี้เรียกว่าไบโอพลาสติก (Bioplastic) หรือชื่อที่เป็นทางการ คือ พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งอาจจะเรียกให้สั้นลงง่ายๆ ว่า พลาสติกชีวภาพ ก็ได้ พลาสติกกลุ่มนี้มีข้อเด่นอย่างมาก คือ สามารถย่อยสลายได้ด้วยอุณหภูมิและความชื้นในบรรยากาศปกติตามธรรมชาติเพียงแค่ 180 วันเท่านั้น

รูปที่ 2 วัตถุดิบเริ่มต้นของไบโอพลาสติก

 

คำศัพท์พื้นฐานที่ควรรู้

  • Bio-based มาตรฐาน ASTM D6866 กำหนดว่า วัสดุที่จะถูกจัดอยู่ในกลุ่ม Bio-based เมื่อวัตถุดิบทั้งหมดหรือบางส่วน สามารถหามาทดแทนได้ ซึ่งวัดโดย อัตราการเกิดในธรรมชาติอยู่ในระดับที่ใกล้เคียงหรือเร็วกว่าอัตราการบริโภค
  • Biocompostable หมายถึง Polymer หรือ Plastic ที่สามารถถูกทำให้เปลี่ยนไปเป็น H2O และ CO2 ภายในช่วงเวลาที่ระบุแน่นอนภายใต้มาตรฐานที่กำหนดเงื่อนไขเฉพาะไว้ โดยที่ไม่มีสารตกค้างที่เป็นอันตรายใดๆ เหลืออยู่
  • Biodegradable หมายถึง Polymer ที่มีการย่อยสลายทางธรรมชาติ ภายใต้การทำงานของเอนไซม์ของจุลินทรีย์และเกิดเป็น CO2 หรือ CO2 + CH4 และบางส่วนอาจจะมีผลพลอยได้เป็นสารชีวมวลใหม่ ที่ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม
  • Bioplastic หมายถึง พลาสติกที่เข้าเกณฑ์อย่างน้อย 1 ใน 2 ข้อต่อไปนี้
    • Plastic ที่มีวัตถุดิบมาจากแหล่งทรัพยากรธรรมชาติที่หามาทดแทนได้ ดังนั้น เกือบทั้งหมดของ Bio-based จึงจัดเป็น Bioplastics
    • Plastic ที่ย่อยสลายทางชีวภาพกลายเป็น H2O, CO2 หรือ CH4

 

เนื่องจากข้อดีของไบโอพลาสติก ที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและใช้เวลาเพียง 180 วันดังกล่าวข้างต้นแล้ว แต่สิ่งนี้ก็เป็นข้อเสียในเวลาเดียวกัน เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นจากพลาสติกกลุ่มนี้จะมีอายุสั้นเกินไปในการใช้งาน จึงเรียกผลิตภัณฑ์ที่มีพฤติกรรมเช่นนี้ว่า ผลิตภัณฑ์ทั่วไป (General Products) สามารถใช้งานได้ครั้งเดียวหรือใช้ซ้ำไม่กี่ครั้ง ก็หมดอายุ หรือจำเป็นต้องทิ้ง เช่น งานบรรจุภัณฑ์ (Packaging) ทั้งหลายและของใช้ในครัวเรือน แต่หากจำเป็นต้องยืดอายุการดำรงอยู่ของไบโอพลาสติกให้ยาวนานขึ้น จำเป็นต้องมีส่วนผสมบางอย่างเข้าไปด้วย หรือมีการปรับปรุงโครงสร้างทางเคมีของไบโอพลาสติกใหม่ เพื่อให้มีพันธะทางเคมีที่แข็งแรงขึ้น ในขณะเดียวกันก็ยังสามารถย่อยสลายคืนสู่ธรรมชาติได้เวลาที่พอเหมาะ โดยไม่เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมด้วย ผลิตภัณฑ์ที่มีพฤติกรรมเช่นนี้ว่า ผลิตภัณฑ์อายุยืน (Durable Product) ซึ่งจะมีอายุการใช้งานยาวนาน เช่น ผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ หรืออุตสาหกรรมยานยนต์ เป็นต้น เพื่อให้ผู้อ่านสามารถเข้าใจภาพรวมของการจัดแบ่งหมวดหมู่ของไบโอพลาสติกได้ง่ายขึ้น ให้พิจารณาจากรูปที่ 3 ประกอบ

รูปที่ 3 การจัดหมวดหมู่ของไบโอพลาสติก

 

สำหรับตอนนี้คงทิ้งไว้เพียงเท่านี้ก่อน เข้าใจว่าท่านผู้อ่านคงได้รับความรู้ประดับสมองบ้างไม่มากก็น้อย สำหรับตอนหน้าคงคาบเกี่ยวกับเรื่องไบโอพลาสติกอีกเช่นเคย ส่วนจะเป็นเรื่องใดนั้น โปรดติดตามต่อไปนะครับ

 

<< ย้อนกลับ