ครบทุกเรื่อง ตรงทุกประเด็น “ไบโอพลาสติก”

01 มี.ค. ครบทุกเรื่อง ตรงทุกประเด็น “ไบโอพลาสติก”

• ไบโอพลาสติก (Bioplastic) หรือ “พลาสติกชีวภาพ” เป็นที่รู้จักครั้งแรกในปี 1926 จากการค้นพบของ Maurice Lemoigne นักวิจัยชาวฝรั่งเศส จากการวิจัยแบคทีเรียที่ชื่อ “Bacillus megaterium” ที่มีความสามารถในการผลิตโพลีเอสเตอร์ได้

• แม้จะมีคำว่า “ชีวภาพ” (Bio-) นำหน้าก็ใช่ว่าจะเป็นวัสดุทางเลือกสารพัดนึกที่กรีนจนสุดปลายทาง เพราะไบโอพลาสติกเองก็ยังถูกจัดเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ ที่ส่วนหนึ่งย่อยสลายตามธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์ ไม่หลงเหลือสารอันตรายใด ๆ ตกค้าง ส่วนอีกกลุ่มหนึ่งคือมีส่วนประกอบจากชีวมวล

• ยุโรปมีแนวคิดที่จะทำให้ไบโอพลาสติกกลายเป็นขยะน้อยที่สุดผ่านกระบวนการ Organic Recycling ที่จะเปลี่ยนขยะและของเสียให้เป็นก๊าซเพื่อใช้เป็นพลังงานหมุนเวียน

แม้เราจะได้ยินชื่อ “ไบโอพลาสติก” กันมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีมานี้ แต่ความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับตัววัสดุนั้นยังมีอยู่อย่างค่อนข้างน้อยและกระจัดกระจาย บทความนี้เราจะพาไปเจาะลึกตั้งแต่จุดเริ่มต้นจนถึงสถานะปัจจุบัน ก่อนจะไปดูถึงแนวโน้มอนาคตของพลาสติกชีวภาพ เรียกว่าเอาให้ครบจบในที่เดียวกันไปเลย ว่าแล้วก็อย่ารอช้า มาย้อนเวลาไปดูกันดีกว่าว่าไบโอพลาสติกถือกำเนิดขึ้นตั้งแต่เมื่อไร

จุดเริ่มต้นที่ถูกมองข้าม

“ไบโอพลาสติก” หรือชื่อทางการคือ “พลาสติกชีวภาพ” นั้นเป็นที่รู้จักครั้งแรกในปี 1926 จากการค้นพบของ Maurice Lemoigne นักวิจัยชาวฝรั่งเศส จากการวิจัยแบคทีเรียที่ชื่อ Bacillus megaterium เขาค้นพบว่าแบคทีเรียชนิดนี้มีศักยภาพในการผลิตโพลีเอสเตอร์ โดยเขาได้ลองเพาะเลี้ยงแบคทีเรียสายพันธุ์ดังกล่าวจำนวนมหาศาล และเฝ้าดูพวกมันค่อยๆ คัดหลั่ง Polyhydroxybutyrate (PHB) ออกมา ทั้งนี้ PHB คือโพลีเอสเตอร์ชีวภาพที่เกิดจากการสังเคราะห์ขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต โดยจะพบมากในจุลินทรีย์ประเภทแบคทีเรีย

ทว่าการค้นพบครั้งยิ่งใหญ่ของ Lemoigne กลับถูกมองข้ามไปหลายสิบปี นั่นเพราะในช่วงเวลานั้นน้ำมันปิโตรเลียมซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบสำคัญของการผลิตพลาสติกยังมีราคาถูกมากและมีปริมาณอยู่ล้นเหลือเมื่อเทียบกับปัจจุบัน กระทั่งในช่วงกลางทศวรรษที่ 1970 เมื่อเกิดวิกฤตน้ำมันโลกครั้งใหญ่ จึงเกิดความสนใจที่จะแสวงหาวัตถุดิบทางเลือกที่จะสามารถใช้ผลิตเป็นพลาสติกแทนน้ำมันปิโตรเลียมได้ ยิ่งเมื่อวิชาอณูพันธุศาสตร์ (Molecular Genetics) และเทคโนโลยีของการสร้างดีเอ็นเอสายผสม (Recombinant DNA Technology) ก้าวไกลยิ่งขึ้น นักวิจัยจึงเริ่มหันมาสนใจศึกษาแบคทีเรีย จุลินทรีย์ และโมเลกุลมากขึ้น ช่วงเวลานี้เองที่การค้นพบไบโอพลาสติกของ Lemoigne ได้รับการพูดถึงอีกครั้ง

ในช่วงต้นของศตวรรษที่ 21 ด้วยเทคโนโลยีและวิชาความรู้ที่พัฒนายิ่งขึ้น การศึกษาไบโอพลาสติกจึงได้รับการต่อยอดขึ้นเรื่อย ๆ ไม่ว่าจะเป็นในส่วนโครงสร้างของไบโอพลาสติกชนิดนี้ที่ชัดเจนขึ้น วิธีการและกระบวนการในการผลิตไบโอพลาสติกที่รวดเร็วขึ้น รวมถึงประเภทของไบโอพลาสติกที่หลากหลายยิ่งขึ้น นิยามของไบโอพลาสติกในปัจจุบันจึงเป็นพลาสติกที่สามารถย่อยสลายได้ โดยที่อุตสาหกรรมต่าง ๆ ก็เริ่มหันมาให้ความสนใจ ให้ความสำคัญ และผลิตสินค้าจากไบโอพลาสติกมากขึ้น จนอาจสังเกตได้ว่าทุกวันนี้มีสินค้าในท้องตลาดที่ระบุชัดว่าผลิตจากไบโอพลาสติก แต่คำถามคือที่ย้ำ ๆ กันว่าไบโอพลาสติกคือพลาสติกที่ย่อยสลายได้น่ะเป็นความจริงสักแค่ไหนกัน

ปัจจุบันของไบโอพลาสติก

เมื่อพูดถึงพลาสติกที่ย่อยสลายได้ ไม่แปลกที่ใครก็คงจะนึกภาพพลาสติกที่ย่อยสลายได้โดยสมบูรณ์ ทว่ามีงานวิจัยจากมหาวิทยาลัยพลีมัธ ประเทศอังกฤษ พบว่าความเข้าใจนี้อาจไม่เป็นความจริงเสมอไป โดยทีมวิจัยได้ทดลองถุงพลาสติกที่อ้างว่าสามารถย่อยสลายได้ประเภทต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น Compostable, Biodegradable และ Oxo-biodegradable ภายใต้สภาพแวดล้อมแต่ละประเภท พวกเขาได้กลบฝังถุงพลาสติกในดิน ปล่อยทิ้งไว้ในที่โล่งแจ้งให้สัมผัสกับแสงแดดตลอดเวลา และปล่อยไว้ใต้ทะเล โดยขั้นตอนทั้งหมดมีการควบคุมสภาพแวดล้อมเป็นอย่างดี ไม่ให้เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม แต่เมื่อเวลาผ่านไป 3 ปี ทีมวิจัยพบว่าไม่มีถุงพลาสติกที่ติดฉลากว่าย่อยสลายได้ถุงใดเลยที่ย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์

นี่เป็นอีกเรื่องน่าตกใจที่การโฆษณาทำให้ผู้บริโภคแบบเรา ๆ เข้าใจ “ไบโอพลาสติก” เพียงส่วนเดียว

ผ่านการทดลองนี้ ข้อพิสูจน์สำคัญที่เปิดเผยความเป็นจริงของไบโอพลาสติกในปัจจุบันก็คือพลาสติกที่ได้ชื่อว่าย่อยสลายได้ยังไม่สามารถย่อยสลายได้อย่างที่เราอยากให้เป็นจริง ๆ และแม้ว่าจะมีไบโอพลาสติกหลากหลายประเภทที่มีคุณสมบัติในการย่อยแตกต่างกันไป ทว่าก็ยังไม่มีไบโอพลาสติกประเภทใดที่เปลี่ยนรูปไปเป็นน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และชีวมวลได้ในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ

แม้ว่าไบโอพลาสติกจะผลิตขึ้นจากโมเลกุลที่สามารถแตกสลายได้โดยธรรมชาติ ทว่าปัญหาอยู่ที่ว่าระยะเวลาของการย่อยสลายกลับยังไม่สามารถระบุได้อย่างแน่นอน ภายใต้สภาพแวดล้อมหนึ่ง การย่อยสลายอาจใช้เวลาเป็นแรมปี หรือในกรณีของ Polylactide (PLA) ซึ่งใช้ผลิตเป็นกล่องอาหาร แม้จะระบุว่าสามารถย่อยสลายได้ ทว่ากระบวนการย่อยสลายนี้ก็จำเป็นจะต้องเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมเชิงอุตสาหกรรม (Industrial Condition) ซึ่งจะใช้เวลาถึง 12 สัปดาห์ ต้องเข้าใจด้วยว่ากระบวนการย่อยสลายภายในโรงงานนี้ดำเนินไปภายใต้ความร้อน ความชื้น และอุณหภูมิที่ถูกกำหนดไว้แล้วเพื่อให้เอื้อต่อการย่อยสลายของไบโอพลาสติกแต่ละประเภท (เน้นว่าต้องแต่ละประเภทจริง ๆ) ลองคิดดูสิว่าถ้า PLA ไปตกหล่นอยู่ในธรรมชาติขึ้นมาจะใช้เวลานานแค่ไหนที่พลาสติกประเภทนี้จะย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์

ปัญหาที่สำคัญในปัจจุบันของไบโอพลาสติกจึงเป็นการที่อุตสาหกรรมต่าง ๆ พยายามอ้างว่าผลิตภัณฑ์ของตัวเองสามารถย่อยสลายได้ และแม้ว่ามันจะมีส่วนจริงอยู่บ้าง แต่นั่นก็เป็นเพียงแค่ส่วนเสี้ยวเล็ก ๆ ของความจริงที่ว่าไบโอพลาสติกยังไม่สามารถย่อยสลายในธรรมชาติได้ร้อยเปอร์เซ็นต์ ถ้าอย่างนั้นอนาคตของไบโอพลาสติกจะเป็นอย่างไรกันล่ะ จะเป็นไปได้ไหมที่สักวันข้างหน้าไบโอพลาสติกจะสามารถย่อยสลายได้จริง ๆ อย่างมันควรจะเป็น

ในประเทศไทยนั้น แม้ทุกวันนี้จะมีการพูดเรื่องแยกขยะกันมากขึ้น แต่คนไทยที่แยกขยะกันอย่างจริงจังก็ยังมีไม่มากนัก อีกหนึ่งปัญหาที่ไบโอพลาสติกเพิ่มขึ้นมาคือแม้ว่าไบโอพลาสติกจะได้ชื่อว่าย่อยสลายได้ก็จริงอยู่ แต่หากพลาสติกประเภทนี้ไปปะปนเข้ากับขยะพลาสติกรีไซเคิลชนิดอื่น ๆ ก็อาจนำมาซึ่งปัญหาได้เช่นกัน นั่นเพราะเงื่อนไขในการย่อยสลายระหว่างพลาสติกธรรมดากับไบโอพลาสติกนั้นจะแตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่น ไบโอพลาสติกจะย่อยสลายช้าลงมาก ๆ หากถูกฝังกลบ นั่นเพราะสภาพแวดล้อมใต้ผิวดินจะแห้ง เย็น และมีออกซิเจนต่ำ ภายใต้สภาพแวดล้อมเช่นนี้ จุลินทรีย์ซึ่งทำหน้าที่ย่อยสลายไบโอพลาสติกจะเติบโตช้าลงมากๆ ทำให้ไบโอพลาสติกพลอยเสื่อมสลายช้าลงไปด้วย การย่อยสลายไบโอพลาสติกจึงจำเป็นต้องอยู่ในอุณหภูมิที่พอเหมาะ มีอากาศถ่ายเทเหมาะสม เพื่อให้จุลินทรีย์สามารถเติบโตได้อย่างเต็มที่ ส่วนไบโอพลาสติกบางชนิดก็ไม่สามารถสลายตัวได้เองในสภาพแวดล้อมแบบที่ยกตัวอย่างมา หากแต่ต้องเป็น Industrial Condition ที่ต้องเกิดขึ้นในระดับอุตสาหกรรรมเท่านั้น

กลับกัน พลาสติกทั่วไปจะใช้เวลาประมาณ 3 เดือนในการย่อยสลายภายในเครื่องย่อยสลายของโรงงาน โดยที่เงื่อนไขต่าง ๆ ก็จะถูกควบคุมเพื่อให้การย่อยขยะดำเนินไปอย่างรวดเร็วขึ้น เช่น อุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้น หรือออกซิเจนที่มากขึ้น ด้วยเงื่อนไขของสภาพแวดล้อมที่ต่างกันในกระบวนการย่อยขยะ ทำให้การปะปนกันระหว่างพลาสติกธรรมดากับไบโอพลาสติกไม่เพียงจะส่งผลกระบวนการย่อยสลายไม่เป็นไปอย่างเต็มที่ หากในบางกรณีการผสมปนกันของพลาสติกต่างชนิดอาจก่อให้เกิดการปล่อยสารเคมีที่จะนำไปสู่การปนเปื้อนและรบกวนกระบวนการย่อยสลายขยะ จนไม่มีขยะชิ้นไหนย่อยสลายได้โดยสมบูรณ์

ก้าวต่อไปที่ต้องใส่ใจ

อีกประเด็นหนึ่งที่น่าขบคิดคือเมื่อไบโอพลาสติกผลิตจากวัสดุทางธรรมชาติ แล้วถ้าวันหนึ่งเราเกิดวัสดุที่ว่าไม่เพียงพอขึ้นมาล่ะ จะเป็นอย่างไร

บางคนอาจบอกว่าก็ถ้าไบโอพลาสติกผลิตจากข้าวโพดหรือมันสำปะหลังที่สามารถปลูกได้ใหม่เรื่อย ๆ ก็ไม่เห็นจะเป็นอะไร แต่ปัญหาคือแล้วถ้าวันหนึ่งพืชพันธุ์ต่าง ๆ นี้เกิดไม่เพียงพอต่อความต้องการของอุตสาหกรรมการผลิตไบโอพลาสติกที่มีแนวโน้มจะผลิตพลาสติกชนิดนี้เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ล่ะ แล้วก็ต้องไม่ลืมว่าข้าวโพดหรือมันสำปะหลังไม่ได้ปลูกเพื่อนำไปใช้สำหรับผลิตเป็นไบโอพลาสติกอย่างเดียว เพราะอุตสาหกรรมทางการเกษตรนี้ยังต้องแบ่งปันผลผลิตกับตลาดอื่น ๆ ที่มีอยู่ก่อนหน้า เช่น ปากท้องของประชาชนในโลก นั่นจึงเท่ากับว่ายิ่งมีการเรียกร้องไบโอพลาสติกมากขึ้นเท่าไร ภาคการเกษตรก็ยิ่งจะต้องการพื้นที่มากขึ้นในการปลูกพืชพันธุ์เพื่อตอบสนองอุตสาหกรรม ทว่าพื้นดินที่จะเพาะปลูกก็มีอยู่อย่างจำกัด ปัญหาว่าเราจะจัดการกับข้อจำกัดนี้อย่างไรก็เป็นประเด็นสำคัญที่ต้องขบคิดกันต่อไป

แม้การจะฟันธงว่าในอนาคตไบโอพลาสติกจะย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์แบบแน่นอนอาจยังเป็นเรื่องยากเกินไป แต่ก็อย่าเพิ่งพานสิ้นหวังไปเสียก่อน เพราะนักวิจัย นักวิทยาศาสตร์ในมหาวิทยาลัย และศูนย์วิจัยต่าง ๆ รวมถึงบริษัทที่ตระหนักถึงความสำคัญของไบโอพลาสติกก็พยายามอย่างเต็มที่ในการคิดค้นพลาสติกที่ย่อยสลายได้จริง

ตัวอย่างที่น่าสนใจ เช่น บริษัท Evoware แห่งประเทศอินโดนีเซีย ผู้เชี่ยวชาญในการผลิตพลาสติกทางเลือก ได้คิดค้นไบโอพลาสติกที่สามารถกินได้ ! นั่นเพราะไบโอพลาสติกประเภทนี้ผลิตจากสาหร่าย และสามารถย่อยสลายได้ในน้ำอุ่น ความพิเศษของไบโอพลาสติกประเภทนี้ก็คือแม้จะเป็นบรรจุภัณฑ์ที่รับประทานได้ ทว่ามันกลับมีอายุการใช้งานนานถึง 2 ปีเลยทีเดียว

หรืออีกกรณีหนึ่งคือ NUATAN ซึ่งเป็นไบโอพลาสติกทางเลือกประเภทใหม่ที่ผลิตโดยสตูดิโอ Crafting Plastics โดย NUATAN นั้นผลิตจากวัตถุดิบที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ร้อยเปอร์เซ็นต์ ทั้งยังมีส่วนประกอบของแป้งข้าวโพด และสามารถเผาผลาญได้ด้วยจุลินทรีย์ โดยที่ NUATAN ยังมีอายุการใช้งานถึง 15 ปี และทนทานอุณหภูมิถึง 110 องศาเซลเซียส

แม้จะเป็นเรื่องน่าดีใจที่การพัฒนาไบโอพลาสติกยังคงขับเคลื่อนไปอย่างไม่หยุดหย่อน ทว่าปัญหาของไบโอพลาสติกทั้งสองอยู่ที่ว่าสัดส่วนการผลิตของมันยังน้อยอยู่มากเมื่อเทียบกับพลาสติกทั้งหมดในท้องตลาด ด้วยเหตุนี้ในระหว่างที่รอ เราจึงยังต้องหวังพึ่งมาตรการต่าง ๆ ที่ช่วยรับมือกับปัญหาพลาสติกอยู่ เช่น ที่ยุโรปมีแนวคิดที่จะทำให้ไบโอพลาสติกกลายเป็นขยะน้อยที่สุดผ่านกระบวนการ Organic Recycling ที่จะเปลี่ยนขยะและของเสียให้เป็นก๊าซเพื่อใช้เป็นพลังงานหมุนเวียน รวมถึงการค้นพบว่าน้ำย่อยของหนอนผีเสื้อราตรี “Galleria mellonella” มีคุณสมบัติที่สามารถย่อยสลายไบโอพลาสติกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แม้เราจะยังไม่พบวิธีการที่จะนำไปสู่ไบโอพลาสติกที่ย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ แต่ด้วยนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่พัฒนาไปเรื่อย ๆ อย่างไม่สิ้นสุดในทุกวัน การจะหวังว่าเราจะพบคำตอบในสักวันก็อาจไม่ใช่เรื่องเกินฝันเสียทีเดียว

อ้างอิง:

• https://ensia.com/features/bioplastics-bio-based-biodegradable-environment
• https://ensia.com/features/the-search-for-sustainable-plastics/
• https://www.plasticity.in.th/archives/1567