ขยะพลาสติกจากการใช้งานด้านบรรจุภัณฑ์ เช่นถุงใส่อาหาร ขวดเครื่องดื่ม กล่องโฟม จัดเป็นปัญหามลพิษสิ่งแวดล้อมที่สำคัญอันดับต้นๆ ของโลก เนื่องจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นพลาสติกที่ผลิตจากพอลิเมอร์สังเคราะห์จากอุตสาหกรรมปิโตรเคมี มีปริมาณความต้องการใช้งานที่สูงมากแต่ระยะการใช้งานสั้น ก่อให้เกิดปัญหาปริมาณขยะพลาสติกล้นเมืองขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีความคงทนสูง เมื่อถูกทิ้งให้เป็นขยะจะต้องใช้เวลาในการสลายตัวตามธรรมชาติไม่ต่ำกว่า 20 ปี ไปจนถึงมากกว่า 1,000 ปี

จุลินทรีย์…สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่เป็นประโยชน์ในการผลิตและถนอมอาหาร ตลอดจนการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ทั้งในอุตสาหกรรมอาหาร การแพทย์การเกษตร เป็นต้น สำหรับด้านการอนุรักษ์และฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมที่เป็นปัญหาจากการดำเนินชีวิตประจำวันของมนุษย์ จุลินทรีย์จัดเป็นสิ่งมีชีวิตมหัศจรรย์ที่เป็นทั้งผู้สร้างและผู้ทำลายพลาสติก กล่าวคือ นอกจากการสลายตัวของพลาสติกที่เกิดขึ้นได้โดยกิจกรรมของจุลินทรีย์ในธรรมชาติที่ต้องใช้ระยะเวลาที่ยาวนานแล้ว จุลินทรีย์บางชนิดสามารถที่จะผลิตพลาสติกที่มีคุณสมบัติพิเศษ คือ นำมาใช้ประโยชน์ได้เหมือนผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ผลิตจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมี แต่สลายตัวได้ง่ายในธรรมชาติ หรือที่เรียกกันว่า “พลาสติกชีวภาพ” ซึ่งในปัจจุบันพลาสติกชีวภาพที่นำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย ได้แก่

1.Polylactic acid (PLA) เป็นพลาสติกชีวภาพชนิดแรกที่มีงานวิจัยรองรับและได้รับความสนใจในเชิงพาณิชย์มากที่สุด ซึ่งมีส่วนแบ่งทางการตลาดมากถึงร้อยละ 54 โดยทั่วไป กระบวนการผลิต PLA เริ่มจากการผลิตกรดแลคติกจากกิจกรรมของจุลินทรีย์กลุ่มแลคติกแอซิดแบคทีเรียในกระบวนการหมักวัตถุดิบธรรมชาติ อาทิ แป้งข้าวโพด แป้งมันสำปะหลัง เป็นต้น จากนั้น นำกรดแลคติกมาผ่านกระบวนการทางเคมี เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างให้เป็นสารใหม่ที่มีโครงสร้างทางเคมีเป็นวงแหวนเรียกว่า แลคไทด์ แล้วนำมากลั่นในระบบสุญญากาศเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างได้เป็นพอลิเมอร์ของแลคไทด์ ที่เป็นสายยาวขึ้น (Polymerization) เรียกว่า PLA ผลิตภัณฑ์จาก PLA มีหลากหลายชนิด อาทิ แก้วน้ำ กล่องบรรจุอาหาร ถุงใส่ของ
เป็นต้น หลังสิ้นสุดการใช้งาน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ถูกย่อยสลายได้ง่ายด้วยจุลินทรีย์ในธรรมชาติ

2.Polyhydroxyalkanoates (PHAs) เป็นโพลิเมอร์ที่จุลินทรีย์ เช่น Ralstonia eutropha, Rhodobacter shaeroides, Pseudomas putida สร้างขึ้นเพื่อเป็นแหล่งพลังงานสะสมในเซลล์ การสร้าง PHAs จะเกิดขึ้นเมื่อแหล่งอาหาร เช่น ไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัสขาดแคลน ในขณะที่มีแหล่งคาร์บอนอื่นๆ อยู่มากเกินความจำเป็น การผลิต PHA เริ่มต้นจากการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่เหมาะสมต่อสะสม PHA เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์ตรวจดูที่เซลล์ของจุลินทรีย์จะเห็น PHAs เป็นแกรนูลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.2-0.5 ไมโครเมตร กระจายอยู่ทั่วไปในไซโทพลาซึม เมื่อสิ้นสุด การเพาะเลี้ยงจะนำเซลล์จุลินทรีย์มาสกัดและทำบริสุทธิ์ให้ได้ PHA ปัจจุบันมีการนำพลาสติกชีวภาพในกลุ่ม PHA มาใช้ในการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์หลายชนิด เช่น แก้วน้ำ ฝาขวดน้ำ ฝาแก้ว รวมทั้งเป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีกลุ่ม Fire chemical และวัสดุเคลือบบรรจุภัณฑ์ เป็นต้น

อย่างไรก็ตาม วัสดุในโลกต้องมีวันเสื่อมสลาย หรือเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นรูปแบบอื่น โดยอาศัยปัจจัยต่างๆ ทั้งปัจจัยที่ไม่มีชีวิต เช่น แสง ความร้อน ความชื้น ความเป็นกรด ด่าง เป็นต้น และปัจจัยที่มีชีวิต คือ จุลินทรีย์ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการ
“ย่อยสลายทางชีวภาพ”

การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุทั่วไปหลังจากทิ้งไว้ตามที่ต่างๆ ทั้งบนดิน ในแหล่งน้ำ หรือในทะเล เมื่อได้รับแสง ความร้อน ความชื้น กรด ด่างในระยะเวลาหนึ่ง วัสดุเหล่านั้นจะมีการเสื่อมของโครงสร้างทางเคมี จากวัสดุที่มีขนาดใหญ่จะมีขนาดเล็กลงไปเรื่อยๆ และเมื่อมีขนาดเล็กกว่า 0.2 ไมโครเมตร จุลินทรีย์จะสามารถดูดซึมเข้าสู่เซลล์เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานในการเจริญเติบโต ทั้งนี้ ถ้าเป็นการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจน จะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้าย ในขณะที่การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน จะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และก๊าซมีเทน กลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม กล่าวได้ว่าการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์เป็นกระบวนการที่ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

นิตยาพร สมภักดีย์

ห้องปฏิบัติการทดสอบการสลายตัวทางชีวภาพของวัสดุ

สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย