Research

การตรวจสอบการย่อยสลายทางชีวภาพของไบโอพลาสติก


การตรวจสอบการย่อยสลายทางชีวภาพของไบโอพลาสติก

 

โดย อาจารย์คันธพจน์ ศรีสถิตย์

หัวหน้ากลุ่มวิจัยคาทิพ (C3ATIP) ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล

คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร

 

ในตอนที่แล้วได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับพลาสติกชีวภาพหรือไบโอพลาสติก (Bioplastic) ไปแล้ว ซึ่งประกอบด้วย 2 กลุ่ม ได้แก่ 1. กลุ่มผลิตภัณฑ์ทั่วไป (General Products) 2. กลุ่มผลิตภัณฑ์อายุยืน (Durable Product) ดังรูปที่ 1 และ  2 ตามลำดับ ซึ่งพบว่าไบโอพลาสติกกลุ่มที่ 1 นั้นสามารถใช้งานได้ครั้งเดียว หรือใช้ซ้ำไม่กี่ครั้งก็หมดอายุ หรือจำเป็นต้องทิ้ง เช่น งานบรรจุภัณฑ์ (Packaging) เนื่องจากไบโอพลาสติกกลุ่มนี้สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและใช้เวลาเพียง 180 วัน ในตอนนี้จึงจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับการตรวจสอบการย่อยสลายทางชีวภาพของไบโอพลาสติก ว่ามีประเด็นใดน่าสนใจบ้าง ดังนี้

รูปที่ 1 กลุ่มผลิตภัณฑ์ทั่วไป (General Products)

รูปที่ 2 กลุ่มผลิตภัณฑ์อายุยืน (Durable Product)

รูปแบบของการย่อยสลายของพลาสติก มีหลายเกณฑ์การจำแนก ในที่นี้แบ่งเป็น 5 รูปแบบดังนี้

  1. การย่อยสลายด้วยแสง (Photodegradation)
  2. การย่อยสลายเชิงกล (Mechanical degradation)
  3. การย่อยสลายด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation degradation)
  4. การย่อยสลายด้วยกระบวนการไฮโดรไลซิส (Hydrolysis degradation)
  5. การย่อยสลายทางชีวภาพ (Biodegradation) (ดังรูปที่ 3)

รูปที่ 3 การย่อยสลายทางชีวภาพ (Biodegradation)

ปัจจัยการย่อยสลายของพลาสติกชีวภาพ มีหลายปัจจัย ในที่นี้แบ่งเป็น 3 ปัจจัยหลักดังนี้

  • โครงสร้างของพอลิเมอร์

โครงสร้างของพอลิเมอร์ นับเป็นส่วนสำคัญในการย่อยสลาย เนื่องจากโครงสร้างของพอลิเมอร์ จะเกี่ยวข้องกับพันธะทางเคมีที่ใช้ยึดเหนี่ยวโมเลกุลของสารไว้ ถ้าเป็นพันธะที่ค่อนข้างแข็งแรง การย่อยสลายจะทำได้ยากกว่าพันธะที่ไม่แข็งแรง หรืออาจจะต้องมีปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ เพื่อกระตุ้นหรือเอื้อให้เกิดสภาวะที่ง่ายต่อการสลายพันธะทางเคมี

  • ชนิดและปริมาณของจุลินทรีย์

ชนิดและปริมาณของจุลินทรีย์ ถือว่าเป็นปัจจัยที่สำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ารูปแบบของโครงสร้างของพอลิเมอร์ ทั้งนี้เนื่องจากจุลินทรีย์มีหลายชนิด และแต่ละชนิดมีความสามารถในการย่อยสลายไบโอพลาสติกได้แตกต่างกัน และนอกชนิดของจุลินทรีย์แล้ว ยังมีปริมาณของจุลินทรีย์ (ในที่นี้หมายถึงความเข้มข้น) ด้วย หากมีปริมาณน้อยหรือมีความเข้มข้นต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรน้อย (หรือต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่น้อย) การย่อยสลายก็ดำเนินไปได้ช้าด้วยนั่นเอง

  • สภาวะแวดล้อม

สภาวะแวดล้อม จัดเป็นสภาวะที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ เช่น ปริมาณน้ำ (หรือความชื้น) ที่พอเหมาะ ปริมาณออกซิเจนที่พอเหมาะ หรือระดับอุณหภูมิที่พอเหมาะ จะทำให้จุลินทรีย์มีชีวิตอยู่ต่อไปและสามารถย่อยสลายไบโอพลาสติกได้ต่อไปด้วยนั่นเอง

 

การทดสอบความเป็นพิษต่อระบบนิเวศ มีการทดสอบหลายรูปแบบ ในที่นี้แบ่งเป็นดังนี้

  • การทดสอบความเป็นพิษในน้ำ/น้ำทะเล (Biodegradation in Seawater/Sediment Interface)
  • การทดสอบความเป็นพิษในดิน (Biodegradation in Soil)
  • การทดสอบความเป็นพิษในพืช (Toxicity Test)

 

 

การทดสอบความเป็นพิษในพืช (Toxicity test)

  • ทดสอบการงอกของเมล็ด (Seed Germination) (ดังรูปที่ 4)
  • ทดสอบการเจริญเติบโต (Plant Growth) (ดังรูปที่ 5)
  • ทดสอบการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต (Organism Survival) (ดังรูปที่ 6)

รูปที่ 4 ทดสอบการงอกของเมล็ด (Seed Germination)

รูปที่ 5 ทดสอบการเจริญเติบโต (Plant Growth)

รูปที่ 6 ทดสอบการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต (Organism Survival)

 

 

สำหรับหน่วยงานของภาครัฐ ที่ทำหน้าที่สนับสนุนและให้บริการด้านการทดสอบหลายลักษณะ เช่น

  1. การเสื่อมสภาพของวัสดุโดยแสงซีนอน (Failure test under Xenon accelerated Weathering test)
  2. การเสื่อมสภาพของวัสดุโดยแสงยูวี (Failures test under UV accelerated Weathering test)
  3. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุในระดับอุตสาหกรรม (Biodegradation under Industrial composting conditions)
  4. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุในระดับครัวเรือน (Biodegradation under Home composting condition)
  5. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุในดิน (Biodegradation in soil)
  6. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุโดยจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (Biodegradation under anaerobic conditions)
  7. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุในสภาวะเลียนแบบบ่อฝังกลบ (Biodegradation under landfill conditions)
  8. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุในสภาวะจริงของบ่อฝังกลบ (Biodegradation under real landfill conditions)
  9. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุในน้ำทะเล (Biodegradation in seawater/sediment interface)
  10. การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุผ่านกระบวนการออกซิเดชั่นและทางชีวภาพ (Oxo-biodegradation)
  11. การย่อยสลายทางชีวภาพของสารเคมีในตัวกลางที่เป็นของเหลว (Biodegradation of chemical in aqueous medium)
  12. การย่อยสลายทางชีวภาพของสารเคมีในดิน (Biodegradation of chemical in soil)
  13. การทดสอบความเป็นพิษที่มีต่อพืช (Toxicity test)

 

ผู้ที่สนใจสามารถติดต่อได้ที่ ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC)

<< ย้อนกลับ