ทุกวันนี้ทั่วโลกกำลังประสบกับปัญหาขยะพลาสติกที่ใช้วัตถุดิบจากปิโตรเลียมปนเปื้อนอยู่ในสิ่งแวดล้อมเป็นจำนวนมากเนื่องจากพลาสติกเหล่านี้ต้องใช้ระยะเวลายาวนานในการย่อยสลาย มีรายงานว่าพลาสติกที่ถูกผลิตขึ้นลอตแรกของโลกยังไม่ย่อยสลายและยังคงวนเวียนอยู่ในระบบนิเวศจนถึงทุกวันนี้ แต่เราก็ปฏิเสธไม่ได้ถึงประโยชน์ของพลาสติกเหล่านี้ที่ใช้กันมานานและแพร่หลาย ไม่ว่าจะเป็นวัสดุภัณฑ์ทางการแพทย์ หรืออุตสาหกรรมต่างๆ ดังนั้นแนวทางแก้ปัญหาทางหนึ่งก็คือ พัฒนาการผลิตพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (biodegradable plastic) ขึ้นมาใช้ทดแทนพลาสติกที่ใช้วัตถุดิบจากปิโตรเลียม

พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพคืออะไร

พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หมายถึง พลาสติกย่อยสลายชนิดหนึ่งที่มีกลไกการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ และแบคทีเรียในธรรมชาติ ซึ่งเมื่อย่อยสลายหมดแล้ว
จะได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำ มวลชีวภาพ ก๊าซมีเทน และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งสิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นในการเจริญเติบโตและดำรงชีวิตของพืช ซึ่งรวมถึงพืชที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตเป็นพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพด้วย ได้แก่ มันสำปะหลัง ข้าวโพด รวมทั้งสาหร่ายขนาดเล็ก (Microalgae)

ด้วยคุณสมบัติของสาหร่ายขนาดเล็กกลุ่มสีเขียวแกมน้ำเงิน (Cyanobacteria) ที่สามารถสังเคราะห์พลาสติกชีวภาพชนิด PHB (Polyhydroxybutyrate) ขึ้นภายในเซลล์ในรูปแบบแกรนูล ซึ่ง PHB นี้ เป็นพอลิเมอร์ที่มีการย่อยสลายได้ทางชีวภาพและไม่ตกค้างอยู่ในธรรมชาติที่ทำให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม ข้อดีของ PHB เมื่อเทียบกับพลาสติกชีวภาพอื่นๆ คือ ไม่ละลายน้ำและทนต่อปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยน้ำ มีแรงทนต่อการยืดดึงสูงถึง 40 MPa ทนต่อรังสี UV จึงไม่ย่อยสลายเมื่อตากแดดเป็นระยะเวลานาน และทนต่อความร้อนสูงใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 60๐c

สาหร่ายขนาดเล็กที่พบว่าสามารถสังเคราะห์ PHB ได้คือ Nostoc sp., Spirulina sp., Gloeothece sp., Oscillatoria sp., Synechocystis sp., Anabaena sp., Synechococcus sp. ฯลฯ สาหร่ายเหล่านี้มีการสะสม PHB เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองของเซลล์ เมื่อเซลล์อยู่ในภาวะเครียด (ภาวะที่มีการจำกัดของอาหาร ความแปรปรวนของอุณหภูมิ) มีรายงานว่า Synechocystis sp. PCC6714 และ Synechococcus sp. สามารถผลิต PHB ได้สูงถึง 37% และ 27% ของน้ำหนักแห้ง และเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยจากเยอรมนีได้ค้นพบวิธีการผลิตพลาสติกชีวภาพ PHB ที่รวดเร็วจากสาหร่ายขนาดเล็ก โดยไม่ต้องใช้วัตถุดิบที่มาจากปิโตรเลียมแล้ว

ด้วยข้อดีของสาหร่ายขนาดเล็กที่มีอัตราการเติบโตสูง สามารถเพาะเลี้ยงได้ทั้งน้ำจืด น้ำเค็มน้ำกร่อย หรือแม้กระทั่งน้ำเสีย อีกทั้งยังสามารถตรึงCO2 จากอากาศมาเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีในกระบวนการสังเคราะห์แสง ดังนั้นการผลิตพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพจากสาหร่ายขนาดเล็กจึงเป็นแนวทางหนึ่งที่น่าสนใจไม่เพียงแต่เพื่อนำมาทดแทนพลาสติกที่ใช้วัตถุดิบจากปิโตรเลียม ยังเป็นการช่วยลด CO2 และน้ำเสียซึ่งเป็นแนวทางการแก้ไขปัญหาทางด้านสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืนต่อไปในอนาคต

สุพรรษา ขันธโสภา

ศูนย์ความหลากหลายทางชีวภาพ

สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย