ทำความรู้จัก TPU-FC1 “พลาสติกสาหร่าย” ย่อยสลายใน 7 เดือน
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก (UC San Diego) และบริษัทวัสดุศาสตร์ Algenesis เปิดเผยความสำเร็จ คิดค้น “พลาสติกชีวภาพ” สามารถย่อยสลายได้เกือบหมดสิ้น โดยใช้เวลาเพียง 7 เดือนเท่านั้น และแม้จะถูกบดจนกลายเป็นไมโครพลาสติก ก็ยังสามารถย่อยสลายได้ในเวลาเท่ากัน
การวิจัยนี้เริ่มต้นขึ้นเมื่อ 6 ปีที่แล้ว (2018) จากโครงการ Pomeroy รองเท้าที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพตัวแรกของโลก เนื่องจากมีการศึกษาและค้นพบว่า “พลาสติกถูกสร้างขึ้นจากปิโตรเลียม ซึ่งปิโตรเลียมนั้นเกิดมาจากน้ำมันฟอสซิลของสาหร่าย” แปลว่าเรา “สามารถผลิตพลาสติกจากน้ำมันของสาหร่ายได้โดยตรง” การวิจัยในโครงการนั้นก่อให้เกิด TPU-FC1 พอลิเมอร์จากสาหร่ายขึ้นมา (ตามรายงานไม่ได้ระบุว่าทำมาจากสาหร่ายชนิดใด) ซึ่งเป็นวัสดุรูปแบบใหม่ที่ถูกนำมาใช้สร้างรองเท้า Pomeroy ในเวลานั้นได้จนสำเร็จ
การค้นพบ TPU-FC1ในช่วงเวลานั้น ก่อให้เกิดการวิจัยต่อมา เมื่อพวกเขาเริ่มคิดว่าวัสดุชนิดนี้อาจมาแทนที่พลาสติกได้ เพราะมันสามารถย่อยสลายด้วยกระบวนการทางชีวภาพได้จนหมดสิ้น ซึ่งเป็นข้อจำกัดชิ้นใหญ่สำหรับพลาสติก และกำลังสร้างผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมอยู่ในปัจจุบัน
ตามหลักการแล้ว การย่อยสลายทางชีวภาพ เป็นกระบวนการที่จุลินทรีย์ทำหน้าที่เป็นผู้สลายพอลิเมอร์ ให้กลายเป็นโมเลกุลทั่วไป หมายความว่าพอลิเมอร์ต้องการพันธะเคมีที่สามารถเข้าถึงได้ทางกายภาพ ร่วมกับเอนไซม์ย่อยสลายพลาสติกที่จุลินทรีย์สร้างขึ้น โดยที่จุลินทรีย์เหล่านั้น ยังต้องสามารถใช้โมเลกุลที่ปล่อยออกมาจากการสลายของโพลีเมอร์ได้ทั้งหมด นั่นจึงจะถูกเรียกว่าการย่อยสลายทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์ ซึ่ง TPU-FC1 ได้รับการค้นพบว่า เป็นพอลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายได้ด้วยจุลินทรีย์ ที่มีอยู่ในปุ๋ยหมักและในน้ำ
จากการทดลองในปัจจุบันพบว่า TPU-FC1 จะถูกย่อยสลายไป 68% เมื่ออยู่ในปุ๋ยหมักหลังผ่านไป 90 วัน และ 97% หลังผ่านไป 200 วัน ในขณะที่พลาสติกทั่วไปไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงใด ๆ และเมื่อบด TPU-FC1 จนกลายเป็นไมโครพลาสติก และทดสอบการย่อยสลายด้วยปุ๋ยหมักเช่นเดิม พบว่าปุ๋ยหมักจะทำการย่อยสลาย TPU-FC1 ให้กลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากจุลินทรีย์สลาย พวกมันจะปล่อยก๊าซออกมา และเมื่อตรวจวัดก๊าซเหล่านั้น พบว่าใน 45 วัน สามารถตรวจพบก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากถึง 75% และ 76% เมื่อผ่านไป 200 วัน
นอกจากปุ๋ยหมักแล้ว TPU-FC1 ยังถูกทดสอบการย่อยสลายในน้ำอีกด้วย พบว่าหลังผ่านไป 90 วัน ทางทีมนักวิจัยสามารถกู้คืนอนุภาคขนาดเล็ก TPU-FC1 ได้เพียง 32% เท่านั้น และเมื่อผ่านไป 200 วัน สามารถกู้คืนกลับมาได้เพียง 3% เท่านั้น แปลว่าในเวลา 200 วัน เมื่ออยู่ในน้ำ TPU-FC1 จะถูกย่อยสลายหายไปถึง 97%
จากการวิเคราะห์ทางเคมี พอลิเมอร์ของ TPU-FC1 ถูกย่อยสลายลงไปจนถึงระดับวัสดุเริ่มต้น และจากการวิจัยยังได้ค้นพบแบคทีเรียที่สามารถใช้ TPU-FC1 เป็นแหล่งคาร์บอน ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อย่อยสลายมันได้อีกทางหนึ่งด้วย
ปัจจุบัน TPU-FC1 ได้ชื่อว่าเป็นพลาสติกชีวภาพชนิดแรกของโลก ที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้จริง ตามคำกล่าวอ้างของทีมวิจัย และถูกคาดหวังว่าจะถูกนำมาใช้แทนพลาสติก ที่สร้างขึ้นจากปิโตรเลียมทั้งหมด โดยตอนนี้ทางบริษัท Algenesis ได้ทำการจับมือกับบริษัท Trelleborg เพื่อผลิตผ้าเคลือบจาก TPU-FC1 ออกมา รวมถึงยังได้จับมือกับทาง RhinoShield เพื่อสร้างเคสมือถือจาก TPU-FC1 ออกมาอีกด้วย
การศึกษานี้ได้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Scientific Reports สามารถเข้าไปอ่านเนื้อหาฉบับเต็มได้จากที่นี่ค่ะ >> https://www.nature.com/articles/s41598-024-56492-6