บอกลาไมโครพลาสติก ! นักวิทย์สร้างโพลิเมอร์จากสาหร่าย

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซาดิเอโก สหรัฐอเมริกา และบริษัทด้านวิทยาศาสตร์วัสดุ อัลเจเนซิส (Algenesis) ได้พัฒนาการสร้างโพลิเมอร์ หรือหนึ่งองค์ประกอบหลักของพลาสติกแบบใหม่ โดยสร้างจากวัสดุธรรมชาติอย่างสาหร่าย โดยมีคุณสมบัติสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ภายในระยะเวลาเพียง 7 เดือนเท่านั้น 

ไมโครพลาสติกคือเศษพลาสติกขนาดเล็กมาก มีความยาวระหว่าง 500 ไมโครเมตร - 5 มิลลิเมตร และถือว่าเป็นเรื่องที่สร้างปัญหาให้มนุษย์ เพราะใช้ระยะเวลาประมาณ 100 - 1,000 ปีในการย่อยสลาย โดยไมโครพลาสติกจะหลุดออกมาจากพลาสติกที่มนุษย์เราใช้ในชีวิตประจำวัน จากนั้นมันจะเข้าไปปนเปื้อนในแม่น้ำ ในดิน หรือแม้กระทั่งเข้าไปอยู่ในร่างกายมนุษย์ เช่นในหลอดเลือดแดง ปอด หรือแม้กระทั่งรก และแน่นอนว่า โลกของเราพึ่งพาพลาสติกเยอะขึ้น ทำให้มีการสะสมไมโครพลาสติกจำนวนมาก จึงเป็นที่มาให้นักวิทยาศาสตร์จึงมองหาวัสดุอื่น ๆ เพื่อทดแทนพลาสติก 

โดยนักวิจัยใช้เวลากว่า 6 ปีในการพัฒนาการสร้างโพลิเมอร์จากสาหร่ายดังกล่าว มีการทดสอบเพื่อตรวจสอบว่าสามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติหรือไม่ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้บดวัสดุที่ได้จากการพัฒนาให้เป็นอนุภาคขนาดเล็ก ๆ จากนั้นนำไปใส่ในปุ๋ยหมักเพื่อให้จุลินทรีย์ย่อยสลาย โดยใช้วิธีการวัดผลที่แตกต่างกัน 3 แบบ คือ 

1. ใช้เครื่องมือรีสไปโรมิเตอร์ (Respirometer) ซึ่งเป็นเครื่องมือวัดปริมาตรอากาศหายใจ กล่าวคือ เมื่อจุลินทรีย์ย่อยสลายวัสดุแล้ว จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา (CO2) ซึ่งรีสไปโรมิเตอร์จะวัดผลเพื่อนำมาเปรียบเทียบกับการสลายเซลลูโลสซึ่งถือเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมด้านความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ 

2. วัดผลด้วยการลอยน้ำ เนื่องจากพลาสติกแบบทั่วไปมีคุณสมบัติไม่ละลายน้ำและลอยน้ำได้ จึงสามารถตักขึ้นจากผิวน้ำได้ง่าย สำหรับไมโครพลาสติกแบบทั่วไปนั้น หลังจากอยู่ในน้ำนาน 90 - 200 วัน พวกมันจะไม่ย่อยสลายทางชีวภาพเกือบ 100% เลยทีเดียว แต่ไมโครพลาสติกที่ทำจากสาหร่ายเมื่อผ่านไป 90 วัน จะเหลือเพียง 32% และหลังจากผ่านไป 200 วัน จะเหลือไมโครพลาสติกเพียง 3% เท่านั้น แสดงว่ามีการสลายตัวทางชีวภาพ

3. การวิเคราะห์ทางเคมีด้วยแก๊สโครมาโตกราฟี/แมสสเปกโตรเมทรี (GCMS เทคนิคนี้ใช้ในการแยกและวิเคราะห์สารประกอบทางเคมีภายในตัวอย่าง) ซึ่งหลังวิเคราะห์ตรวจพบโมโนเมอร์ หรือโมเลกุลขนาดเล็กที่รวมกันเป็นโพลิเมอร์ หลังจากวิเคราะห์โมโนเมอร์ นักวิจัยพบว่ามันกำลังแตกตัวไปเป็นวัสดุเริ่มต้นซึ่งก็คือสาหร่าย แสดงให้เห็นว่าโพลีเมอร์อยู่ระหว่างการย่อยสลายทางชีวภาพ 

ไมเคิล เบอร์การ์ต (Michael Burkart) ศาสตราจารย์สาขาเคมีและชีวเคมี และผู้ร่วมก่อตั้ง Algenesis หนึ่งในผู้เขียนรายงานกล่าวว่า “เราเพิ่งเข้าใจผลกระทบของไมโครพลาสติกทั้งต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ เราจึงกำลังพยายามค้นหาวัสดุทดแทนที่มีอยู่แล้ว และตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุทดแทนเหล่านี้จะไม่สะสมในสิ่งแวดล้อม แต่จะย่อยสลายทางชีวภาพได้เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน”

สตีเว่น เมย์ฟิลด์ (Stephen Mayfield) ศาสตราจารย์จากโรงเรียนวิทยาศาสตร์ชีวภาพ (School of Biological Sciences) ผู้ร่วมก่อตั้ง Algenesis และผู้ร่วมเขียนงานวิจัย กล่าวว่า “วัสดุที่เราสร้างขึ้นนี้ เป็นพลาสติกชนิดแรกที่แสดงให้เห็นว่าไม่สร้างไมโครพลาสติกขณะใช้งาน นี่คือพลาสติกที่ไม่ส่งผลต่อสุขภาพของเรา และเป็นมากกว่าโซลูชั่นที่ยั่งยืน”

ความท้าทายต่อไปคือการใช้โพลิเมอร์จากสาหร่ายนี้ไปใช้แทนพลาสติกแบบเดิม ซึ่งตอนนี้ Algenesis ก็กำลังร่วมมือกับหลายบริษัทเพื่อนำวัสดุที่สร้างไปแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อใช้งานอื่น ๆ เช่น ร่วมมือกับบริษัทวิศวกรรมด้านโพลิเมอร์อย้างเทรลเลอบอร์ก (Trelleborg) เพื่อผลิตผ้าเคลือบ หรือ บริษัทผลิตเคสโทรศัพท์อย่างไรโนชิลด์ (RhinoShield) เพื่อผลิตเคสโทรศัพท์มือถือ

มองดูเป็นนวัตกรรมที่มีประโยชน์มาก หากมันถูกนำมาใช้งานในวงกว้าง ก็จะช่วยโลกของเราได้ทั้งในแง่สภาพแวดล้อมและสุขภาพเลยทีเดียว

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ ฉบับวันที่ 12 มีนาคม 2024

ที่มาข้อมูล Today.UCSD, Nature

ที่มารูปภาพ Reuters