ในโลกปัจจุบันปัญหาขยะชีวมวลกำลังกลายเป็นวิกฤตสำคัญ โดยเฉพาะในประเทศไทยที่เศรษฐกิจพึ่งพาภาคการเกษตรเป็นอย่างมาก ชีวมวลจากชานอ้อย ฟางข้าว ปาล์มน้ำมัน และเศษวัสดุทางการเกษตรจำนวนมหาศาลถูกเผาทำลายหรือทิ้งไปโดยไร้ประโยชน์ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสภาพภูมิอากาศอย่างรุนแรง

เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าวจึงเป็นที่มาของโครงการ การพัฒนากระบวนการบำบัดชีวมวล เพื่อแยกส่วนและตกตะกอน ลิกนินบริสุทธิ์ เป็นผลงานวิจัยร่วมระหว่าง ศ.ดร.นวดล เหล่าศิริพจน์ อาจารย์ประจำบัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม (JGSEE) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี และ ดร.ชญานนท์ โชติรสสุคนธ์ นักวิจัยกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีไบโอรีไฟเนอรี่และชีวภาพ (IBBG) ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

“ชีวมวลไม่ใช่ของเสีย แต่คือทรัพยากรสำคัญที่สามารถแปรรูปให้เกิดประโยชน์สูงสุด เราต้องการสร้างความสมดุลระหว่างเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม” ศ.ดร.นวดล เหล่าศิริพจน์ ในฐานะหัวหน้าโครงการ กล่าว

ปัจจุบันชีวมวลถูกนำมาใช้ประโยชน์ในหลากหลายรูปแบบ เช่น การแปรรูปเป็นพลังงาน หรือการสกัดองค์ประกอบสำคัญอย่างเซลลูโลสเพื่อนำไปผลิตเยื่อกระดาษ อย่างไรก็ตาม ชีวมวลยังมีองค์ประกอบอื่นๆ ที่ถูกมองข้าม หนึ่งในนั้นคือลิกนิน (Lignin) ซึ่งมีอยู่มากถึง 20% ของชีวมวล และมีศักยภาพสูงในการนำไปใช้ประโยชน์

“ลิกนินเป็นองค์ประกอบสำคัญในชีวมวลลิกโนเซลลูโลส มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น การดูดกลืนรังสียูวีและการต้านอนุมูลอิสระ แต่ด้วยโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อน ทำให้กระบวนการสกัดแบบเดิมต้องใช้สารเคมีที่รุนแรง ซึ่งนอกจากจะทำลายคุณสมบัติสำคัญของลิกนินแล้ว ยังทำให้ลิกนินถูกจัดเป็นของเสียที่ยากต่อการนำไปพัฒนาต่อยอด ทีมวิจัยจึงได้พัฒนากระบวนการใหม่ โดยใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ ที่สามารถสกัดลิกนินออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งนำตัวทำละลายกลับมาใช้ซ้ำ กระบวนการนี้เป็นระบบกึ่งไร้ของเสีย (Semi-Zero Waste) ช่วยให้ได้ลิกนินที่มีความบริสุทธิ์สูงและยังคงคุณสมบัติสำคัญไว้อย่างครบถ้วน” ดร.ชญานนท์ กล่าว

จากการวิจัยร่วมกันโดยใช้ห้องปฏิบัติการร่วมด้านพลังงานและเคมีชีวภาพ (BIOTEC-JGSEE Integrative Biorefinery Laboratory) ได้ค้นพบศักยภาพของลิกนินในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ยั่งยืนในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น การพัฒนาพลาสติกผสมลินินที่สามารถกันรังสียูวีได้โดยไม่ต้องพึ่งพาสารเคมี และผลิตเป็น “กรีนแพ็กเกจจิ้ง” ด้วยการผสมลิกนินเข้ากับพลาสติกชีวภาพ

เช่น PLA (พลาสติกย่อยสลายได้) และ พลาสติก Up-cyling rPET (พลาสติกทนความร้อนและยืดหยุ่นสูง) เพื่อพัฒนาบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อรังสียูวี ลดการเสื่อมสภาพ และตอบโจทย์ความยั่งยืน เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการคุณภาพและความปลอดภัยจากแสงยูวี ลิกนินยังถูกนำไปผสมในยางธรรมชาติ เพื่อเพิ่มความทนทานและลดการเสื่อมสภาพจากความชื้นและออกซิเจน ลิกนินยังสามารถแทนที่สารเคมีต้านอนุมูลอิสระได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้เกิดยางที่มาจากธรรมชาติ 100% ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตยางรถยนต์และผลิตภัณฑ์ยางชนิดพิเศษต่างๆ

นอกจากนี้ ลิกนินยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมความงาม เป็นส่วนประกอบในผลิตภัณฑ์รองพื้น (Foundation) ด้วยโทนสีน้ำตาลธรรมชาติและคุณสมบัติป้องกันรังสียูวี โดยมีค่า SPF สูงถึง 36 โดยไม่ต้องใช้สารเคมีเพิ่มเติม ทั้งยังมีศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระ ซึ่งอาจช่วยชะลอวัย ทีมวิจัยกำลังดำเนินการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อยืนยันผลลัพธ์ในเชิงลึก ทั้งหมดถือเป็นการนำของเหลือจากชีวมวลมาต่อยอดเป็นนวัตกรรมที่มีมูลค่าสูงได้

นอกจากการเพิ่มมูลค่าให้กับชีวมวลแล้ว ทีมวิจัยยังมุ่งมั่นลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ชีวมวลที่ถูกทิ้งหรือเผาทำลายมักปล่อยก๊าซเรือนกระจก เช่น มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ กระบวนการแปรรูปลิกนินไม่เพียงช่วยลดการปล่อยก๊าซเหล่านี้ แต่ยังสร้างรายได้ให้กับเกษตรกรจากการขายเศษเหลือการเกษตรในราคาที่สูงขึ้นด้วย

ในอนาคต ทีมวิจัยวางแผนขยายขอบเขตงานวิจัยเพื่อสนับสนุนเป้าหมาย “Zero Emission” และเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) โดยการใช้ชีวมวลให้เกิดประโยชน์สูงสุด ช่วยลดของเสีย และเพิ่มศักยภาพให้ผู้ประกอบการไทยในอุตสาหกรรมต่างๆ นอกจากนี้ทีมวิจัยยังเล็งเห็นว่าแนวทางนี้สามารถสร้างความเปลี่ยนแปลงในระดับโครงสร้างเศรษฐกิจ พร้อมทั้งสนับสนุนเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนในระยะยาว

“ลิกนินเป็นตัวอย่างของการแปรรูปชีวมวลที่ไม่ได้ช่วยแค่ลดขยะ แต่ยังสร้างโอกาสใหม่ให้กับอุตสาหกรรมไทย ทั้งด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม” ศ.ดร.นวดล กล่าวทิ้งท้าย

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)