ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

12 Jan ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ในยุคปัจจุบันคงไม่มีใครที่ไม่เคยใช้ผลิตภัณฑ์จากพลาสติก ซึ่งเป็นที่รู้กันโดยทั่วไปว่าพลาสติกนั้นย่อยสลายยาก ใช้เวลานาน ทำให้เกิดมลภาวะและขยะปริมาณมาก ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมทั้งทางตรงและทางอ้อม ดังนั้นจึงมีหลายองค์กรที่ทำการวิจัยและพัฒนาพลาสติกให้เป็น Bio Plastic โดยใช้วัสดุที่มาจากธรรมชาติ หรือย่อยสลายได้ง่าย มาผสมกับพลาสติกเดิม เพื่อทำหน้าที่เป็น Bio-Based ให้กับพลาสติกนั้นๆ

ในปี 2020 เป็นต้นไปในประเทศไทยเองก็มีการรณรงค์งดรับถุงในร้านสะดวกซื้อและห้างร้านจำนวนมาก โดยเปลี่ยนไปใช้ถุงผ้าแทน ก็สามารถช่วยเรื่องสิ่งแวดล้อมได้อีกทาง แต่หลายที่ก็ไปใช้ถุงผ้าพลาสติกที่อันตรายไม่แพ้กันอยู่ดี ดังนั้นพลาสติกกลุ่ม Bio จึงเป็นทางเลือกที่ดีสุดในอนาคต บทความนี้จะพาไปแนะนำวัสดุพลาสติกในปัจจุบันที่สามารถย่อยสลายได้เอง โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการที่ซับซ้อน

Bio-Base คือวัสดุอะไร ?

วัตถุดิบที่มาจากธรรมชาติ เช่น ข้าวโพด ข้าวสาลี อ้อย มันสำปะหลัง มันฝรั่ง มันเทศ ถั่ว เป็นต้น มักถูกจัดให้เป็น Bio-based สำหรับใช้ในการผลิตเป็น Bio Plastic ซึ่งพลาสติกที่ผลิตขึ้นจากวัสดุธรรมชาติ ส่วนใหญ่เป็นวัสดุชีวภาพที่บางส่วนหรือทั้งหมดถูกผลิตขึ้นมาจากสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นพืช ต้นไม้ หรือสัตว์ ทำให้สามารถเกิดการย่อยสลายได้เองในธรรมชาติ (biodegradable) และกลับคืนสู่ธรรมชาติได้ 100% แต่บางชนิดจะต้องใช้วิธีการและขั้นตอนการย่อยสลายอย่างถูกต้องกับพลาสติกชีวภาพเหล่านี้จึงจะย่อยสลายได้ถึงแม้ว่าจะมี Bio-Based ก็ตาม ทำให้ช่วยลดปัญหามลพิษในสิ่งแวดล้อม และปริมาณขยะตกค้าง ทำให้พลาสติกชีวภาพเป็นแนวทางการพัฒนาวัสดุสำหรับการใช้งานเพื่อการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืน

นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ที่มาจาก Bio-Based ยังมีประโยชน์ในด้านอื่นๆ อีก อาทิเช่น ผลิตภัณฑ์มีความปลอดภัยมากขึ้น เนื่องมากวัตถุดิบมาจากธรรมชาติ, ผลิตภัณฑ์สามารถเกิดการย่อยสลายได้ เป็นต้น อีกทั้งยังมีคุณสมบัติทางชีวภาพ หรือเป็นทางชีวภาพเพียงบางส่วน แต่มีคุณสมบัติที่เหมือนกันกับพลาสติกชีวภาพทั่วไป แตกต่างจากพลาสติกทั่วไป คือไม่ใช่วัสดุที่มาจากการสังเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์เพียงอย่างเดียว โดยในปัจจุบันมีวัสดุ Bio-Plastic หลากหลายชนิดมาก บางอย่างเราก็คุ้นเคย อย่างเช่น PLA บทความนี้จะพาทุกคนมาทำความรู้จักกับพลาสติกที่มีส่วนประกอบเป็น Bio-Based ดังนี้

1. PLA

พอลิแลคติคแอซิด (Polylactic acid หรือ Polylactide ) หรือที่เราคุ้นชินกันในชื่อ PLA เป็นพลาสติกที่ผลิตจากข้าวโพด มันสำปะหลัง หรืออ้อย แต่ส่วนใหญ่นิยมผลิตจากข้าวโพด เพราะเป็นพืชที่มีอายุในการเก็บเกี่ยวเร็ว กระบวนการผลิตคือจะนำเมล็ดข้าวโพดไปทำเป็นแป้งแล้วนำแป้งที่ได้ไปผ่านกระบวนการหมัก (fermentation) โดยใช้แบคทีเรีย Lactobacillus brevis ได้ผลผลิตเป็นกรดแลคติก (Lactic acid) ซึ่งกรดแลคติกนี้เป็นมอนอเมอร์ที่จะนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเป็นพลาสติก โดยนำไปผ่านกระบวนการ polymerization ได้เป็นพอลิเมอร์ที่เรียกว่า Polylactic acidในปัจจุบัน Bio-Based หรือ Bio Plastic จาก PLA ถูกแปรรูปเพื่อให้ตรงกับการใช้งานอย่างมาก ทั้งด้านบรรจุภัณฑ์ การแพทย์ รวมถึงเป็นวัสดุ filament ที่ใช้กับเครื่อง 3D Printer อีกด้วย

2. PETG

พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (Polyethylene terephthalate) หรือมีชื่อย่อว่า PET และ PETG เป็นบรรจุภัณฑ์ที่เราคุ้นชินมากที่สุด นิยมผลิตเป็นขวดน้ำดื่ม ขวดน้ำอัดลม หรือภาชนะบรรจุอาหารต่างๆ เพราะมีน้ำหนักเบา แข็งแรง ใช้งานได้หลากหลาย และปลอดภัยต่อผู้บริโภค โดยทั่วไป PET จะถูกสังเคราะห์ขึ้นด้วยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่น และพอลิเมอไรเซชั่นแบบควบแน่นจากวัสดุตั้งต้นที่เป็นผลิตภัณฑ์ของอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ผลิตจากวัตถุดิบหลัก ได้แก่ monoethylene glycol (MEG) ร้อยละ 30 และ purified terephthalic acid (PTA) ร้อยละ 70 แต่ในปัจจุบันวัสดุตั้งต้นเหล่านี้ ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนปัจจุบันมีนวัตกรรม Bio Plastic ซึ่งผลิตจากพืชเป็นวัสดุหมุนเวียน นำมาใช้ทดแทนวัตถุดิบจากปิโตรเลียม เพราะวัตถุดิบ Bio-Based สามารถผลิตได้จากแอลกอฮอล์ ซึ่งได้จากกระบวนการหมักของน้ำตาล จากผลผลิตจากการเกษตร เช่น อ้อย กากน้ำตาล ฟางข้าว เป็นต้น และเมื่อผ่านกระบวนการผลิตจะทำให้ได้เป็น Bio-based polyethylene terephthalate (Bio-PET) จึงถือเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ดีสำหรับสิ่งแวดล้อมในอนาคต

ในปัจจุบัน PETG มีบาทสำคัญในทางอุตสากรรมต่างๆ รวมถึงเทคโนโลยีเครื่อง 3D Printer ที่ใช้วัสดุแบบเส้นกับระบบ FDM ซึ่งในเชิงพาณิชย์ได้มีออกจำหน่ายหลายแบรนด์ อย่างเช่น BioPETG™ Eco-Friendly PETG Filament 3D Printlife

3. PBS

พอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (Polybutylene succinate) มีชื่อย่อว่า PBS เป็นพลาสติกชีวภาพที่สามารถย่อยสลายได้ และยังเป็นวัสดุอีกชนิดหนึ่งที่ใช้ทำวัสดุทางการแพทย์ โดย PBS เป็นพอลิเอสเทอร์ที่สังเคราะห์ขึ้นด้วยปฏิกิริยาการควบแน่น (condensation polymerization) ระหว่างกรดซัคซินิคและ 1,4-บิวเทนไดออล ซึ่งมอนอเมอร์ทั้งสองชนิดนี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถผลิตขึ้นได้จากทั้งแหล่งปิโตรเคมี หรืออาศัยวัตถุดิบจากธรรมชาติก็ได้ แต่นิยมผลิตมาจากด้วยการใช้น้ำตาลเป็นวัตถุดิบตั้งต้น สำหรับผลิตเป็น Bio Plastic

ปัจจุบันพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพมีอยู่หลายชนิด แต่ละชนิดได้รับความสนใจและกําลังพัฒนาสู่ระดับอุตสาหกรรม หนึ่งในนั้นก็คือ PBS ซึ่งวัสดุชนิดนี้จะมีลักษณะขุ่น สามารถนํามาขึ้นรูปได้ง่าย และหลากหลายกระบวนการ โดยเฉพาะการฉีดขึ้นนรูป และการเป่าขึ้นรูปฟิล์ม ซึ่ง PBS สามารถทนความร้อนได้ตั้งแต่ 80 – 95 องศาเซลเซียส และมีความยืดหยุ่นที่ดี ที่สำคัญยังสามารถนําไปผสมกับ PLA เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์หลายประเภทได้ เช่น ฟิล์มทางการเกษตร วัสดุทางวิศวกรรม วัสดุทางการแพทย์ เป็นต้น อีกทั้งกำลังขยายไปยังอุตสาหกรรมทางบรรจุภัณฑ์ และกลุ่มผลิตภัณฑ์แบบใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้ง (disposal items)

ในส่วนของการวิจัยและพัฒนาเพื่อผลิตเส้นในการใช้กับ 3D Printer ได้ผลการทดสอบเป็นที่น่าพอใจ คาดว่าในอนาคตน่าจะมีการผลิตสู่เชิงพาณิชย์ให้ได้ใช้งานจริงกัน

4. PVC

พอลิไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl chloride) ส่วนใหญ่แล้วโดยทั่วไปจะเคยได้ยินในชื่อ PVC และที่ใช้ในทุกบ้านก็คือ ท่อน้ำประปาสีฟ้า นั่นเอง โดยทั่วไปแล้ว PVC มีความนิยมใช้ในกลุ่มงานอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์น้อยกว่ากลุ่มอุตสาหกรรมอื่น เนื่องจาก PVC ประกอบไปด้วยสารเคมีปรุงแต่ง จึงทำให้เกิดการตกค้างของสารเคมีในบรรจุภัณฑ์ได้ง่าย แต่ก็มีบรรจุภัณฑ์บางชนิดผลิตจาก PVC สามารถนำมาใช้ได้โดยไม่มีสารเคมีตกค้าง เช่น ฟิล์มยืดสำหรับห่อเนื้อสัตว์และผลไม้สด ถาดบรรจุอาหารแห้ง ถาดหรือกล่องบรรจุอาหารสด ขวดบรรจุน้ำมันพืช เป็นต้น

พลาสติกชีวภาพพอลิไวนิลคลอไรด์ (Bio-Polyvinyl chloride) หรือ Bio-PVC เป็นพลาสติกชีวภาพที่ผลิตจากสารชีวภาพบางส่วน (Partially bio-based) และเชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil fuel-based) จัดอยู่ในกลุ่มชนิดย่อยสลายไม่ได้ทางชีวภาพ ซึ่งเป็นพลาสติกชนิด Thermoplastic มีส่วนประกอบหลักคือ คลอรีน 57% ซึ่งเป็นผลผลิตจากเกลืออุตสาหกรรม และอีก 43% มาจากคาร์บอนซึ่งสกัดมาจากน้ำมันและก๊าซ เมื่อเทียบปริมาณน้ำมันและก๊าซธรรมชาติในการผลิตพลาสติกแต่ละชนิด พีวีซีเป็นพลาสติกที่ใช้ทรัพยากรธรรมชาติน้อยกว่าพลาสติกประเภท PE, PP, PET และ PS พีวีซียังมีคุณสมบัติทนไฟและดับไฟได้จากคุณสมบัติของสารประกอบคลอรีน

สำหรับใครที่อยากลองใช้เส้นวัสดุ PVC ในการพิมพ์ 3 มิติด้วยเครื่อง 3D Printer ก็ไปหาซื้อกันได้ เพราะมีออกสู่ตลาดเป็นเชิงพาณิชย์เรียบร้อยแล้ว

5. PCL

พอลิคาโปรแลคโตน (Polycaprolactone) หรือ PCL เป็นพลาสติกชนิดหนึ่งที่สามารถเข้ากับวัสดุอื่นๆ ได้ง่าย โดย PCL จัดเป็นเป็นเทอร์โมพลาสติกชนิดหนึ่ง อยู่ในกลุ่มพอลิเอสเทอร์ที่มีสายโซ่ตรง ที่สังเคราะห์มาจากน้ำมันดิบ ผ่านกระบวนการทางเคมี และผ่านปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชั่นแบบควบแน่น สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Biodegradable Polymer) มีโครงสร้างคล้าย PLA และ PGA แต่การสลายตัวช้ากว่า ซึ่งมีการนำมาใช้ทางการแพทย์เพิ่มขึ้น เพราะมีสมบัติเชิงกลและการเข้ากันได้กับเซลล์เป็นอย่างดี และผลิตจากวัตถุดิบที่สร้างขึ้นใหม่ได้ ซึ่งวัสดุในกลุ่มนี้เป็นทางเลือกใหม่ของการพัฒนาที่ยั่งยืนทั้งในทางด้านเศรษฐกิจ สาธารณสุข และสิ่งแวดล้อม

สำหรับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิตินั้นไม่ได้มีความก้าวหน้า แต่เป็นวัสดุที่ใช้ต่างหากที่มีความก้าวหน้าไปไกล ซึ่ง PCL เองก็ได้รับการผลิตให้ออกมาในรูปแบบเส้น เพื่อใช้กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

6. PHAs

พอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (Polyhydroxylakanoates) เรียกสั้นว่า PHAs เป็นสารพอลิเมอร์ตั้งต้นที่สามารถนำมาใช้ผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ย่อยสลายได้ โดยพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต PHAs จากการใช้วัตถุดิบจำพวกน้ำมันพืช แป้ง หรือน้ำตาลที่มาจากทรัพยากรธรรมชาติที่เกิดขึ้นใหม่ได้ (renewable resource) ซึ่งได้แก่ พืชที่มีแป้งหรือน้ำตาลเป็นองค์ประกอบหลัก เช่น ข้าวโพด มันสำปะหลัง อ้อย เป็นต้น โดยมีกระบวนการผลิตเริ่มต้นจากการบดหรือโม่พืชนั้นให้ละเอียดเป็นแป้ง จากนั้นทำการย่อยแป้งให้ได้เป็นน้ำตาล และนำไปหมัก (fermentation) เป็นสารประกอบพอลิเอสเทอร์ ซึ่งผลิตได้จากแบคทีเรียหลายชนิดทั้งแกรมบวกและแกรมลบ กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างยิ่งเนื่องจากเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ในธรรมชาติ โดยอาศัยกระบวนการและเอนไซม์จากจุลินทรีย์และมีคุณสมบัติคล้ายพลาสติกสังเคราะห์ ด้วยจุลินทรีย์ชนิดพิเศษ เชื้อที่ได้รับความนิยมใช้ในการผลิตปัจจุบัน ได้แก่ Cupriavidus necator Pseudomonas sp. และ Eschericia Coli ซึ่งกินน้ำตาลเป็นอาหาร และสามารถเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีของน้ำตาลภายในตัวจุลินทรีย์เองเป็น PHAs ซึ่งสามารถแยกออกมาได้โดยการกะเทาะแยกเปลือกนอกหุ้มจุลินทรีย์ออก เนื่องจาก PHAs มีช่วงอุณหภูมิในการหลอมเหลว (Tm) ที่กว้างตั้งแต่ 50 – 180 °C

นอกจากนี้การใช้เชื้อจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงยังสามารถผลิต PHAs ได้ในปริมาณ 50 – 88% ต่อน้ำหนักเซลล์แห้ง สำหรับวิธีที่ดีที่สุดในขณะนี้น่าจะเป็นการผลิตจากเชื้อที่ทำพันธุวิศวกรรม ถึงแม้ว่า การผลิตดังกล่าวยังมีปัญหาในเรื่องความคงที่ของยีน การควบคุมปริมาณผลผลิตและราคาของ PHAs ที่ได้ จึงทำให้มีคุณสมบัติในการนำไปเป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์พลาสติกได้หลากหลาย เช่น พลาสติกที่ใช้ในเกษตรกรรมที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หรือวัสดุชีวภาพสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง เป็นต้น

7. PHB

พอลิไฮดรอกซีบิวทีเรต (Polyhydroxybutyrate) หรือ PHB ซึ่งเมื่อย่อยสลายแล้วจะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ แบคทีเรียและราที่มีอยู่ทั่วไปจะย่อยวัสดุชนิดนี้จนหมดสิ้นไปในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์เท่านั้น

PHB ถูกค้นพบโดย Maurice Lemoigne นักจุลชีววิทยาชาวฝรั่งเศส เกิดจากการย่อยสลายของจุลินทรีย์ หรือผลิตจากจากแบคทีเรียที่ชื่อว่า Alcaligenes eutrophus โดยใช้แหล่งวัตถุดิบจากน้ำตาลกลูโคสหรือแป้ง มาเป็นแหล่งคาร์บอนให้กับจุลินทรีย์ และสะสมสารไว้ในตัว เพื่อเปลี่ยนเป็น acetyle CoA ซึ่งสารนี้จะเป็นมอนอเมอร์สำหรับใช้ในการผลิตเป็น PHB

เมื่อ PHB พลาสติกนี้สลายตัว ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาสู่บรรยากาศ มีปริมาณใกล้เคียงกับที่พืชใช้เพื่อผลิตเป็นกลูโคส ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีการเพิ่มปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แก่บรรยาศของโลก ซึ่งการผลิตพลาสติกชีวภาพขึ้นมานั้นเพื่อเป็นการตอบสนองความต้องการในการใช้พลาสติกที่เพิ่มสูงขึ้น รวมไปถึงการลดผลกระทบที่จะเกิดขึ้นกับสิ่งแวดล้อมในระยะยาว ส่งผลให้ปัจจุบันได้ใช้พลาสติกชนิดใหม่นี้ในรูปของภาชนะต่างๆ มากขึ้น เช่น ขวดแชมพูสระผม บรรจุภัณฑ์ต่างๆ เป็นต้น

8. PC

พอลิคาร์บอเนต (Polycarbonate) มีตัวย่อว่า PC เป็นเทอร์โมพลาสติกผสมแป้ง (Thermoplastic starch) เป็นพลาสติกชีวฐาน (Bio-based plastic) Bio-PC เป็นพอลิเมอร์ที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ จัดอยู่ในกลุ่มที่มาจากธรรมชาติโดยตรง ไม่เป็นพิษ ย่อยสลายได้โดยการฝังกลบ โดยการกระทำของจุลินทรีย์ และหาใหม่ทดแทนได้

ที่สำคัญคือยังมีความแข็งแรงที่ใกล้เคียง และมากกว่าในบางผู้ผลิต เมื่อเปรียบเทียบกับ PC ปกติ แบรนด์ที่เป็นที่นิยมคือ มิตซูบิชิเคมีคอล ในชื่อทางการค้าว่า DURABIO

ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
(https://www.sciencedirect.com)

ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
(https://medium.com)

9. PA
พอลิเอไมด์ (Polyamide) หรือ PA แต่ชื่อที่เรารู้จักกันน่าเป็นไนลอน (Nylon) คือ พอลิเมอร์ที่มีกลุ่มเอไมด์ (R-CO-NH-R) เป็นส่วนสำคัญของพอลิเมอร์สายโซ่หลัก และเกิดจากการกระบวนการพอลิเมอร์ไรเซชัน (polymerization) ของเอไมด์ (amide, CHONH) และกรดอินทรีย์ มีการเพิ่มสารแต่งเติม (filler & additives) ประเภทกราไฟต์และโมลิบเดนั่มไดซัลไฟต์ (graphite & molibdenum disulphite) ทำให้เพิ่มสมบัติให้ดียิ่งขึ้น เป็นพลาสติก Bio-Based อีกชนิดหนึ่งที่ไม่สามารถย่อยสลายเองได้

PA plastic
(https://www.worthpoint.com)

ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
(https://www.justdial.com)

10. TPS
เทอร์โมพลาสติกสตาร์ช (Thermoplastic starch) หรือ TPS คือ กลุ่มที่ใช้วัตถุดิบตั้งต้นที่มาจากพืชและสัตว์โดยตรง ถือว่าเป็นพลาสติกชีวฐาน (bio-based plastics) ที่มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น พืชและสัตว์ ซึ่งเป็นวัตถุดิบหมุนเวียนหรือสามารถหาใหม่ทดแทนได้ สามารถขึ้นรูปด้วยเทคนิคการขึ้นรูปตามที่นิยมใช้กับพลาสติกที่ผลิตจากปิโตรเลียมได้เช่นกัน

ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมและมีความอุดมสมบูรณ์ในเรื่องของวัตถุดิบทางการเกษตร เช่น ข้าว ข้าวโพด อ้อย มันสำปะหลัง และถั่วต่างๆ และเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต TPS ซึ่งโดยปกติแป้งไม่สามารถขึ้นรูปได้โดยกระบวนการทางความร้อนเหมือนกับพลาสติกทั่วไปได้ เนื่องจากอุณหภูมิหลอมเหลวของเม็ดแป้ง (Tm ~ 220 – 240 °C) สูงกว่าอุณหภูมิสลายตัว (Td ~ 220 °C) ส่งผลให้เม็ดสตาร์ชสลายตัวก่อนที่จะหลอมเหลว ดังนั้นการพัฒนาแป้งเป็นเทอร์โมพลาสติกหรือให้สามารถขึ้นรูปได้โดยกระบวนการทางความร้อนสามารถทำได้โดยการผสมแป้งที่อยู่ในรูปฟลาวร์หรือสตาร์ชกับพลาสติไซเซอร์ เช่น น้ำ ซอร์บิทอล กลีเซอรอล เอทิลีนไกลคอล เป็นต้น ในสภาวะที่มีการให้ความร้อน ความดัน และแรงเฉือน เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างกึ่งผลึกของแป้งให้เป็นโครงสร้างอสัณฐาน ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการดังกล่าวเรียกว่า เทอร์โมพลาสติกฟลาวร์ (thermoplastic flour, TPF) หรือ เทอร์โมพลาสติกสตาร์ช (thermoplastic starch , TPS) ซึ่งสามารถขึ้นรูปได้โดยกระบวนการเดียวกันกับพลาสติกทั่วไป

thermoplastic starch products
(https://polymerinnovationblog.com)

thermoplastic starch products
(https://www.pptvhd36.com)

11. PP
พอลิพรอพิลีน (Polypropylene) ใช้ตัวย่อว่า PP จัดเป็นพอลิเมอร์ประเภทเทอร์โมพลาสติกที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ และยังมีการใช้ในงานอื่น ๆ เช่น สิ่งทอ ขวด สติกเกอร์ ธนบัตรพอลิเมอร์ เป็นต้น

Bio-PP เป็นพลาสติกชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นวัสดุสำหรับผลิตบรรจุภัณฑ์สำหรับอาหาร มีความทนทาน และยืดหยุ่น พลาสติกชนิดนี้ผลิตจากวัตถุดิบจากพืช แต่มีคุณสมบัติเหมือนกับพลาสติกธรรมดาทั่วไป (conventional plastics) ที่ไม่สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ จึงนิยมนำไปใช้งานอย่างกว้างขวาง เช่น ทำเป็นหลอดดูดพลาสติก กล่องบรรจุอาหารแช่แข็ง เครื่องมือแพทย์ ขวดบรรจุสารเคมี อะไหล่รถยนต์ ปกแฟ้มเอกสาร ถุงพลาสติกบรรจุอาหารที่ทนความร้อน ตลับเครื่องสำอางค์ ถุงปุ๋ย เป็นต้น

Polypropylene
(https://www.chemengonline.com)

PP Plastic
(https://www.watanabhand.co.th)

12. PU
พอลียูรีเทน (Polyurethane) หรือที่นิยมใช้ในตัวย่อว่า PU วัตถุดิบที่ใช้เป็นมอนอเมอร์ในการผลิต Bio-PU หาได้จากวัสดุที่สามารถผลิตทดแทนได้ อย่างเช่น พืชและจุลินทรีย์ โดยคุณสมบัติของ Bio-PU ทั้งทางกายภาพและทางเคมีแตกต่างกันขึ้นกับมอนอเมอร์และสภาวะในการทำปฏิกิริยา โดยส่วนใหญ่สมบัติของ Bio-PU จะขึ้นกับการนำไปใช้งาน และไม่สามารถช่วยให้ย่อยสลายได้ง่ายขึ้น

bio-based PU product
(https://www.adsalecprj.com)

Global Bio-based PU Market 2019
(https://www.houseofbots.com)

13. PE
พอลิเอทิลีน (polyethylene) หรือ PE คือพลาสติกกลุ่มพิลิเอทีลีนจากเอทานอลที่ผลิตมาจากอ้อย จึงเป็นพลาสติกชนิด Bio-Based หรือ Bio-PE มีคุณสมบัติเหมือนพอลิเอทิลีน มีสีขาวขุ่น โปร่งแสง และยืดหยุ่นได้ดี มีอัตราการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่า PE แบบเดิม

bio-based polypropylene
(https://bioenergyinternational.com)

ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
(https://jmzhaohui.en.made-in-china.com)

14. PBAT
พอลิบิวทิลีนอะดิเปต โค เทเรฟทาเรท (polybutylene adipate co terephthalate) หรือ PBAT เป็นพลาสติกชีวภาพที่ได้จากผลิตภัณฑ์จากแหล่งปิโตรเคมี โดย Bio-PBAT มาจากการสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันของมอนอเมอร์ฐานปิโตรเลียม เป็นพลาสติกชีวภาพที่สามารถสลายตัวได้ทางชีวภาพ ในทางการตลาดทั่วไป PBAT เป็นพลาสติกทางเลือกหนึ่งที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่สามารถทดแทนการใช้พลาสติก โดยพลาสติกชนิดนี้มีคุณสมบัติความยืดหยุ่นและการคืนรูป จึงถูกนำไปใช้ในกระบวนการผลิตที่เหมือนกัน เช่น ถุงพลาสติก และพลาสติกที่ใช้ในการห่อหุ้ม เป็นต้น

ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
(https://www.pttgcgroup.com)

PBAT bio based plastic
(http://www.pbat.info/en.html)

Bio-Based Plastic ย่อยสลายเองได้หรือไม่
พลาสติกที่สลายตัวได้เป็นพลาสติกประเภทหนึ่งของ “พลาสติกชีวภาพ” ที่ผลิตจากแหล่งวัตถุดิบชีวภาพหรือมาจากธรรมชาติ (bio-based plastics) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ ชนิดที่สลายตัวได้ทางชีวภาพ และชนิดที่ไม่สลายตัวทางชีวภาพ ดังนั้นในความเป็นจริงแล้วพลาสติกที่มีส่วนประกอบจากวัตถุดิบธรรมชาติไม่ได้แปลว่าจะสลายตัวได้เสมอไป หรืออีกนัยหนึ่งก็คือเป็นพลาสติกใดๆ ที่เพียงแค่ทำมาจาก bio-based เท่านั้น แต่อาจสลายตัวได้หรือไม่ก็ได้

ปัจจุบันพลาสติกที่สลายตัวได้มี 12 ชนิด คือ PHA, PHB, PLA, PCL, PBS, PBSA, PEC, PES, PBT, PTT, PVAL และพอลิเมอร์ธรรมชาติ

ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
(http://en.european-bioplastics.org)

ทำความรู้จักวัสดุ Bio-Based เทรนด์ใหม่ของ 3D Printing และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
(https://www.quora.com)

Bio Filaments for 3D Printing
วัสดุแบบเส้น หรือ Filament ที่ใช้กับเครื่องพิมพ์ 3D Printer จะมีพลาสติกหลายชนิดด้วยกัน คงพอทราบกันมาบ้างแล้วว่าเส้นวัสดุนี้ สามารถใช้วัตถุดิบที่มาจาก Bio-Based มาผสมด้วยสัดส่วนต่างๆ และผ่านกระบวนการขึ้นรูปมาเป็นเส้น Filament สำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน นอกจากนี้ยังมีการใช้ PLA ผสมกับวัสดุเหลือทิ้งจากธรรมชาติได้เพิ่มอีกด้วย ไม่ว่าจะเป็นกากกาแฟ เยื่อจากต้นสมุนไพร ถือว่าเป็น Bio-Plastic ที่ไม่ทิ้งสารตกค้างที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเหมือนกับพลาสติกแบบเดิม ทั้งยังเป็นมิตรต่อสุขภาพของผู้ใช้งาน จึงเป็นเทรนด์แห่งอนาคตที่คาดว่าจะได้รับความนิยมมากในอุตสาหกรรมการผลิตผลิตภัณฑ์เพื่อการบริโภค รวมถึงยังพัฒนาไปสู่การใช้งานด้านการแพทย์ อุตสาหกรรมยานยนต์ ตลอดจนด้านการเกษตร

ที่มา: https://www.sync-innovation.com/3d-printing-technology/bio-base-material/