จีนสร้างสรรค์ พัฒนา “พลาสติกมีชีวิต” ย่อยสลายได้ตามคำสั่ง !!

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจีนฮ่องกง Chinese University of Hong Kong พัฒนา Living Plastic หรือ “พลาสติกมีชีวิต” วัสดุชนิดใหม่ที่สามารถย่อยสลายตัวเองได้เมื่อเราสั่ง

“พลาสติกมีชีวิต” คืออะไร ?

“พลาสติกมีชีวิต” คือพลาสติกที่มีแบคทีเรียกินพลาสติกเป็นส่วนประกอบ ในโครงการนี้ก็คือสปอร์ของแบคทีเรีย Bacillus subtilis ที่ได้ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม แล้วนำมาฝังไว้ในเนื้อพลาสติก โดยแบคทีเรียจะอยู่ในสภาพจำศีลระหว่างการใช้งานปกติ ทำให้วัสดุยังคงมีความแข็งแรงใกล้เคียงกับพลาสติกทั่วไป

เมื่อวัสดุได้รับ “ตัวกระตุ้น” ซึ่งเป็นน้ำซุปสารอาหารที่อุณหภูมิประมาณ 50 องศาเซลเซียส สปอร์เหล่านี้จะตื่นขึ้นและเริ่มปล่อยเอนไซม์ออกมาย่อยสลายพลาสติกจากภายในทันที

สิ่งที่น่าสนใจคือ ระบบดังกล่าวไม่ได้ใช้เอนไซม์เพียงตัวเดียว แต่ใช้เอนไซม์ 2 ชนิดที่ทำงานร่วมกัน เอนไซม์ตัวแรกจะตัดโซ่โพลิเมอร์ให้แตกออก ส่วนเอนไซม์ตัวที่สองจะย่อยชิ้นส่วนเหล่านั้นให้เล็กลงจนกลายเป็นโมเลกุลในระดับที่จุลินทรีย์สามารถกำจัดต่อได้ 

ผลลัพธ์คือพลาสติกที่สามารถย่อยสลายตัวเองได้เกือบสมบูรณ์ภายในเวลาประมาณ 6 วัน โดยแทบไม่ทิ้งไมโครพลาสติกตกค้างไว้เลย

แม้ในปัจจุบันจะมีพลาสติกชีวภาพหรือพลาสติกย่อยสลายได้หลายประเภท แต่ปัญหาสำคัญคือหลายชนิดยังต้องพึ่งเงื่อนไขเฉพาะในการย่อยสลาย เช่น โรงงานปุ๋ยหมักอุตสาหกรรม หรือการใช้ความร้อนอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานเพื่อย่อยสลาย

Living Plastic แตกต่างออกไป เพราะตัวระบบย่อยสลาย ถูกฝังอยู่ในวัสดุตั้งแต่ต้น ทำให้พลาสติกมีลักษณะคล้ายสิ่งมีชีวิตที่สามารถกำหนดวงจรชีวิตของตัวเองได้

ทีมนักวิจัยระบุว่า แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากคำถามง่าย ๆ ว่า เหตุใดพลาสติกที่ใช้เพียงช่วงเวลาสั้น ๆ จึงต้องคงอยู่บนโลกนานหลายศตวรรษ และพวกเขาต้องการสร้างวัสดุที่สามารถ “กำหนดจุดสิ้นสุดของตัวเองได้อย่างชัดเจน” ขึ้นมา

ทดลองด้วยการสร้างอุปกรณ์สวมใส่ที่ย่อยสลายได้

เพื่อพิสูจน์ว่าเทคโนโลยีนี้ใช้งานได้จริง นักวิจัยได้ทดลองสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ (Wearable Electrode) จากพลาสติกมีชีวิตนี้ขึ้นมา โดยหลังเติมตัวกระตุ้น วัสดุสามารถย่อยสลายตัวเองได้จนหมดภายในเวลาประมาณ 2 สัปดาห์ โดยไม่เหลือเศษไมโครพลาสติก 

อย่างไรก็ตาม แม้ตัวงานวิจัยจะได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก แต่เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น โดยพลาสติกที่ใช้ในการทดลองคือ Polycaprolactone หรือ PCL ซึ่งเป็นพลาสติกชีวภาพที่สามารถย่อยสลายได้อยู่แล้ว

นอกจากนี้ การกระตุ้นให้แบคทีเรียเริ่มทำงานยังต้องใช้น้ำซุปสารอาหารสูตรเฉพาะ ทำให้ยังไม่สามารถนำไปใช้กับขยะพลาสติกทั่วไปได้ในทันที

ทดสอบมาดี แต่ยังต้องรอ… 

อีกประเด็นที่ถูกพูดถึงในชุมชนวิทยาศาสตร์และโลกออนไลน์ คือความปลอดภัยของการใช้จุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรม แม้นักวิจัยจะยืนยันว่าแบคทีเรียถูกออกแบบมาให้ทำงานเฉพาะในสภาวะที่กำหนดเท่านั้น แต่หลายฝ่ายยังต้องการเห็นการศึกษาระยะยาวเพิ่มเติมก่อนใช้งานจริงในระดับอุตสาหกรรม

ในขณะนี้ ทางทีมวิจัยกำลังพัฒนาระบบกระตุ้นด้วยน้ำแทนน้ำซุปสารอาหาร เนื่องจากขยะพลาสติกจำนวนมากสุดท้ายมักไหลลงสู่แม่น้ำและมหาสมุทร หากเทคโนโลยีนี้สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมจริงได้ ก็อาจกลายเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของอุตสาหกรรมพลาสติกโลก

เป้าหมายระยะต่อไปคือการนำแนวคิดนี้ไปใช้กับพลาสติกประเภทอื่นที่พบได้ทั่วไป เช่น PET, PP หรือ PE ซึ่งเป็นวัสดุหลักของบรรจุภัณฑ์และขยะพลาสติกจำนวนมหาศาลที่มีอยู่ทั่วโลก

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Applied Polymer Materials Journal : Applied Polymer Materials Journal

ภาพ: Chinese University of Hong Kong