สมัครสมาชิก
เข้าสู่ระบบ

ข่าวสารเคลื่อนไหวในอุตสาหกรรมชีวภาพ

Home Bio Innovation Linkage

จากอวนประมงสู่เส้นฟิลาเมนต์ นวัตกรรมจุฬาฯ รีไซเคิลขยะจากทะเล แก้ปัญหาสิ่งแวดล้อม

จุฬาฯ พัฒนาเทคโนโลยีรีไซเคิลอวนประมงเป็นเส้นฟิลาเมนต์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ ลดขยะทะเล สร้างเศรษฐกิจหมุนเวียน เพิ่มรายได้ให้ชุมชนประมง
ทุกครั้งที่เดินเล่นริมชายหาด นอกจากความงามของทะเลและสายลมเค็มที่พัดเอาความสดชื่นมาให้แล้ว สิ่งหนึ่งที่ ดร.ณัฐพล ไร่สงัด อาจารย์จากวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ไม่อาจมองข้ามได้เลย คือขยะพลาสติกที่กระจัดกระจายอยู่ตามแนวชายฝั่ง ทั้งขวดน้ำ เศษถุงพลาสติก เศษผ้า ไปจนถึงชิ้นส่วนของของใช้ในชีวิตประจำวัน และที่สร้างผลกระทบมากที่สุดคืออวนประมงที่ถูกทิ้งและลอยเกยชายฝั่ง ซึ่งเรามักเรียกกันว่า “อวนผี” – หนึ่งในขยะที่ส่งผลร้ายต่อระบบนิเวศทางทะเลอย่างเงียบงัน แม้งานวิจัยหลักของ ดร.ณัฐพล จะมุ่งเน้นการพัฒนาวัสดุสำหรับการพิมพ์สามมิติเพื่อใช้งานทางการแพทย์และด้านอื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นวัสดุไฮโดรเจลสำหรับงานสร้างเนื้อเยื่อ ไปจนถึงวัสดุยืดหยุ่นสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ แต่ด้วยความรักในท้องทะเลและความห่วงใยต่อความปลอดภัยของอาหารทะเล ดร.ณัฐพล ก็ไม่อาจปล่อยให้อวนผีลอยนวลอยู่ในทะเลหรือถูกทิ้งเกลื่อนตามชายหาดโดยไม่ลงมือทำอะไรเลย นักวิจัยผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีพอลิเมอร์จึงริเริ่มโครงการ “การพัฒนาต้นแบบนวัตกรรมรีไซเคิลไนลอนจากอวนประมงสำหรับเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ” โดยได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT) และได้รับความอนุเคราะห์เม็ดพลาสติกไนลอนรีไซเคิลจากอวนประมง รวมถึงการร่วมมือในการวิจัยจากบริษัท อูเบะ เทคนิคอล เซ็นเตอร์ (เอเชีย) จำกัด ด้วยความหวังว่าจะเป็นจุดเริ่มต้นก้าวเล็ก ๆ ที่ช่วยขับเคลื่อนอนาคตของอุตสาหกรรมการพิมพ์สามมิติ และมีส่วนร่วมในการแก้ปัญหาขยะทะเลอย่างยั่งยืน “ในประเทศไทยมีการรีไซเคิลอวนประมงอยู่บ้างแล้ว โดยชาวบ้านขายอวนเก่าให้กับพ่อค้าที่รับซื้อเพื่อนำไปรีไซเคิล แต่ยังไม่มีการนำพลาสติกไนลอนจากอวนเหล่านี้มาใช้ในเทคโนโลยีขั้นสูงอย่างการพิมพ์สามมิติ” ดร.ณัฐพล กล่าวถึงโอกาสในการพัฒนานวัตกรรม” อวนผี ภัยร้ายแห่งท้องทะเล ดร.ณัฐพลอธิบายว่า “อวนผี” (Ghost Net) เป็นชื่อที่เรียกอวนประมงที่ถูกทิ้งและล่องลอยไปมาในมหาสมุทรโดยไร้ทิศทางเหมือนผี เมื่อลอยไปที่ใด ก็สร้างความเดือดร้อนให้กับสิ่งมีชีวิตทางทะเลที่อยู่ตรงนั้น ซึ่งผลกระทบของอวนผีต่อระบบนิเวศทางทะเลนั้นรุนแรงกว่าที่หลายคนคิด “เมื่ออวนประมงถูกทิ้งหรือหลุดหายลงสู่ทะเล มันยังคงทำหน้าที่ดักจับสัตว์ทะเลต่อไปเหมือนตอนถูกใช้งาน แต่ครั้งนี้จะไม่มีชาวประมงมาเก็บผลผลิต สัตว์ทะเลที่ติดอวนจึงมักไม่สามารถรอดชีวิตได้ เราอาจคุ้นตากับภาพเต่าทะเลหรือปลาที่พันติดอวนผ่านสื่อต่าง ๆ แต่ในความเป็นจริง เหล่านั้นเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของปัญหาที่เกิดขึ้นใต้ผืนน้ำเท่านั้น” อีกส่วนของปัญหาจากอวนผีคือ “ไมโครพลาสติก” ซึ่งเป็นประเด็นที่กระทบต่อสุขภาพของสิ่งมีชีวิตทางทะเลและมนุษย์ ดร.ณัฐพลกล่าว “อวนเหล่านี้เมื่อถูกแสงแดด คลื่น และสภาพแวดล้อมทางทะเลกัดกร่อนเป็นเวลานาน เส้นใยพลาสติกจะค่อย ๆ แตกตัวจนกลายเป็นไมโครพลาสติก ซึ่งสามารถกระจายสะสมอยู่ในน้ำทะเลและถูกกินโดยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอย่างแพลงก์ตอนหรือสัตว์น้ำวัยอ่อน ไมโครพลาสติกเหล่านี้จึงถูกส่งต่อและสะสมขึ้นเรื่อย ๆ ในห่วงโซ่อาหารจนถึงสัตว์ทะเลขนาดใหญ่ และท้ายที่สุดอาจย้อนกลับมาสู่มนุษย์ผ่านการบริโภคอาหารทะเล” กระบวนการแปรรูป จากขยะสู่นวัตกรรม การเปลี่ยนอวนประมงที่ถูกทิ้งให้กลายเป็นเส้นฟิลาเมนต์คุณภาพสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติไม่ใช่กระบวนการที่ทำได้ในทันที แต่ต้องผ่านการแปรรูปหลายขั้นตอนอย่างเป็นระบบ ตั้งแต่การเก็บอวนผีขึ้นจากทะเลไปจนถึงการผลิตเป็นเส้นฟิลาเมนต์พร้อมใช้งาน ขั้นตอนแรก – การคัดแยกและทำความสะอาด เมื่อได้อวนมา สิ่งที่ต้องทำก่อนคือการแยกส่วนประกอบที่ไม่ต้องการออก เช่น ตะกั่ว ทุ่น โฟม เชือกอื่น ๆ รวมถึงเศษดิน ทราย หิน และเปลือกหอยที่ติดมากับอวน จากนั้นจึงนำไปล้างให้สะอาด ขั้นตอนนี้ถือเป็น “pain point” สำคัญ เพราะต้องใช้น้ำจำนวนมากและต้องการพื้นที่รองรับค่อนข้างมาก หากต้องการนำไปใช้จริงในระดับชุมชน จำเป็นต้องวางแผนเรื่องระบบน้ำและพื้นที่ล้างอย่างเหมาะสม ขั้นตอนที่สอง – การสับบดและคัดขนาด เมื่ออวนแห้งและสะอาดแล้ว จะถูกนำเข้าสู่เครื่องสับหรือเครื่องบดให้มีขนาดเล็กลง จากนั้นคัดแยกให้ได้เกล็ดพลาสติกที่มีขนาดเหมาะสมต่อการหลอมในขั้นตอนถัดไป ขั้นตอนที่สาม – การหลอมผสม อวนที่ถูกบดละเอียดแล้วจะถูกนำมาหลอมและผสมกับสารเติมแต่งต่างๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ จากนั้นจึงขึ้นรูปเป็นเม็ดพลาสติกรีไซเคิล ขั้นตอนที่สี่ – การดึงเป็นเส้น เม็ดพลาสติกรีไซเคิลจะถูกหลอมอีกครั้งและรีดผ่านหัวดายให้เป็นเส้นยาว ก่อนเข้าสู่เครื่องดึงเพื่อให้ได้เส้นฟิลาเมนต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ประมาณ 1.75 มิลลิเมตร ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติชนิด Fused Deposition Modeling (FDM) ดร.ณัฐพลอธิบายถึงเหตุผลที่ไม่ดึงเป็นเส้นตั้งแต่แรก แต่ต้องทำเป็นเม็ดก่อนว่า “อวนที่ได้มาในแต่ละครั้ง เราไม่รู้แหล่งที่มา ทำให้ไม่สามารถรู้ถึงคุณสมบัติของเส้นใย การทำเป็นเม็ดก่อนจะช่วยให้เราสามารถควบคุมคุณภาพและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์สุดท้ายได้ดีมากขึ้น” ฟิลาเมนต์และการพิมพ์สามมิติ โอกาสแห่งอนาคต เส้นฟิลาเมนต์คือเส้นพลาสติกที่ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติชนิด FDM (Fused Deposition Modeling) โดยเครื่องจะหลอมเส้นพลาสติกและพิมพ์ออกมาเป็นชั้น ๆ ตามแบบที่ออกแบบไว้ในคอมพิวเตอร์ จนกลายเป็นชิ้นงานสามมิติที่สมบูรณ์ ดร.ณัฐพลยกตัวอย่างการประยุกต์ใช้ว่า การใช้งานของเทคโนโลยีพิมพ์สามมิตินั้นหลากหลายมาก ตั้งแต่การทำของเล่น ของที่ระลึก ไปจนถึงการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม โดยปัจจุบันหลายอุตสาหกรรมได้นำ 3D printing มาใช้เพื่อลดขั้นตอนการผลิต ลดต้นทุน และย่นระยะเวลาในการพัฒนาสินค้า เช่น การผลิตชิ้นงานตัวอย่างสำหรับทดสอบรูปทรง การทำแม่แบบสำหรับกระบวนการผลิตต่าง ๆ หรือการสร้างชิ้นส่วนเฉพาะทาง ที่ในอดีตต้องใช้เวลานานกว่าจะผลิตได้ สำหรับโครงการวิจัยนี้ ดร.ณัฐพลมีแผนจะนำวัสดุรีไซเคิลจากอวนประมงไปพัฒนาชิ้นงานต้นแบบในกลุ่มชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น รถจักรยานยนต์ ซึ่งเป็นตลาดเฉพาะที่ต้องการวัสดุที่มีความแข็งแรงและน้ำหนักเบา นอกจากนี้ วัสดุที่ได้ยังสามารถต่อยอดเพื่อผลิตเป็นอุปกรณ์เสริม หรือชิ้นส่วนประกอบอื่น ๆ ในรถยนต์และรถจักรยานยนต์ได้อีกหลากหลายรูปแบบ ตามความต้อง ของแต่ละอุตสาหกรรม จุดเด่นของฟิลาเมนต์จากอวนรีไซเคิล ดร.ณัฐพลสรุปจุดเด่น 2 ประการที่ทำให้เส้นฟิลาเมนต์จากอวนรีไซเคิลมีความแตกต่างและโดดเด่นกว่าเส้นฟิลาเมนต์แบบอื่น ๆ จุดเด่นด้านสิ่งแวดล้อม ผลิตภัณฑ์นี้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากผลิตจากขยะที่ถูกทิ้งในทะเลไทย การเพิ่มช่องทางการใช้งานพลาสติกรีไซเคิลจะช่วยเพิ่มความต้องการวัตถุดิบรีไซเคิล ส่งผลให้มีการเก็บรวบรวมและรีไซเคิลอวนเก่ามากขึ้น ในที่สุดจะส่งผลประโยชน์กลับไปยังชุมชนชาวประมงที่เป็นต้นทางของวัตถุดิบจุดเด่นด้านเทคนิค ทีมวิจัยสามารถปรับเปลี่ยนสมบัติของเส้นฟิลาเมนต์ให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ต้องการได้ แม้พลาสติกรีไซเคิลจะมีคุณสมบัติแตกต่างจากพลาสติกใหม่ แต่ด้วยการเติมสารเติมแต่งและการปรับสูตรอย่างเหมาะสม ก็สามารถทำให้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเส้นฟิลาเมนต์จากวัสดุใหม่ได้ โดยเฉพาะในด้านความแข็งแรงเชิงกล และความสามารถในการขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ก้าวข้ามความท้าทาย การพัฒนานวัตกรรมไม่ใช่เส้นทางที่ราบเรียบหรือง่ายดาย ตรงกันข้าม ดร.ณัฐพลกล่าวถึงความท้าทายหลัก ๆ 3 ประการที่ต้องฟันฝ่า การควบคุมคุณภาพ เป็นประเด็นสำคัญของงานวิจัยนี้ ดร.ณัฐพลอธิบายว่า อวนที่เก็บมาจากแต่ละพื้นที่มักมีความแตกต่างกันทั้งด้านอายุการใช้งาน ระดับการเสื่อมสภาพ และการปนเปื้อนของสิ่งสกปรกหรือโลหะหนัก ทำให้คุณสมบัติของวัตถุดิบไม่สม่ำเสมอ และยากต่อการนำไปพัฒนาเป็นวัสดุสำหรับงานวิศวกรรมโดยตรง ดังนั้น การเปลี่ยนอวนให้เป็น “เม็ดพลาสติกรีไซเคิล” จึงเป็นขั้นตอนสำคัญ เพราะช่วยให้สามารถควบคุมคุณภาพได้ดีขึ้น และทำให้สมบัติต่าง ๆ ของวัสดุมีความคงที่มากพอสำหรับการพัฒนาชิ้นงานต้นแบบ กระบวนการล้างทำความสะอาดอวน เป็นกระบวนการที่ต้องใช้น้ำจำนวนมากและพื้นที่กว้างขวาง ซึ่งอาจขัดแย้งกับหลักการรักษาสิ่งแวดล้อม ดังนั้น ในอนาคตจึงต้องมีการพัฒนากระบวนการให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและใช้ทรัพยากรน้อยลง การสร้างความเชื่อมั่นในตลาด แม้ผลิตภัณฑ์จะมีคุณภาพดี แต่การที่ทำจากวัสดุรีไซเคิลอาจทำให้บางกลุ่มลูกค้ารู้สึกไม่มั่นใจ การแก้ปัญหานี้ต้องอาศัยการทดสอบจริงกับผู้ใช้และการรับรองคุณภาพอย่างเป็นทางการ แม้จะต้องรับมือกับความท้าทายหลายประการ แต่โครงการนี้ก็ยังสามารถเดินหน้าได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่ง ดร.ณัฐพล กล่าวว่าความสำเร็จส่วนหนึ่งมาจากความร่วมมือของหลายภาคส่วน เริ่มจากศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT) ที่ให้ทุนสนับสนุนการวิจัย บริษัท อูเบะ เทคนิคอล เซ็นเตอร์ (เอเชีย) จำกัด ที่สนับสนุนเม็ดพลาสติกไนลอนรีไซเคิลจากอวนประมงและถ่ายทอดองค์ความรู้ด้านเทคโนโลยีพลาสติก รวมถึงนักวิจัยร่วมโครงการจากสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ที่ร่วมพัฒนาและปรับปรุงกระบวนการผลิต “กระบวนการพัฒนานวัตกรรมต้องผ่านการทดลองและปรับปรุงอยู่หลายรอบ ทั้งการปรับพารามิเตอร์ในการทำเส้นฟิลาเมนต์ และปรับสารเติมแต่งให้สามารถทำเส้นได้ พร้อมทั้งต้องวิเคราะห์ถึงการใส่สารเติมแต่งให้เหมาะสม” ดร.ณัฐพลกล่าวถึงข้อท้าทายในการวิจัย “การสร้างนวัตกรรมที่ยั่งยืนต้องอาศัยความรู้และทักษะจากหลายสาขาวิชา ตั้งแต่เคมีพอลิเมอร์ วิศวกรรมวัสดุ ไปจนถึงการออกแบบผลิตภัณฑ์และการตลาด” อนาคตใหม่ของอวนผี-รีไซเคิล เฟสที่ 1 คือการพัฒนากระบวนการและสูตรการผลิต ซึ่งใช้เวลาประมาณ 6-10 เดือน เป้าหมายคือการสร้าง know-how ในการทำเม็ดพลาสติกและดึงเป็นเส้นฟิลาเมนต์ที่สามารถใช้งานได้จริง พร้อมทั้งสร้างเครือข่ายความร่วมมือกับภาคเอกชนและหน่วยงานวิจัย เฟสที่ 2 คือการขยายกำลังการผลิตและทดสอบตลาด จะมีการสร้าง supply chain ที่สมบูรณ์ โดยอาจมีบริษัทเอกชนเป็นผู้จัดหาเม็ดพลาสติกรีไซเคิล จากนั้นทีมวิจัยจะนำมาผสมสารเติมแต่งตามสูตรที่พัฒนาขึ้นแล้วส่งต่อให้บริษัท OEM ที่มีความชำนาญในการดึงเส้นพลาสติก สุดท้ายจึงนำมาบรรจุหีบห่อและทดสอบตลาด เฟสนี้คาดว่าจะใช้เวลาอีกประมาณ 4-5 เดือน เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ต้นแบบที่พร้อมส่งให้ลูกค้าทดลองใช้และรับข้อมูลหรือความคิดเห็นเพื่อนำมาปรับปรุง เฟสที่ 3 คือการส่งผลกลับสู่ชุมชนและสร้างเศรษฐกิจหมุนเวียนที่สมบูรณ์ เมื่อผลิตภัณฑ์ได้รับการ ตอบรับที่ดีในตลาด จะมีการพัฒนาโครงการลงสู่ชุมชนชาวประมงโดยตรง โดยถ่ายทอดองค์ความรู้และกระบวนการแปรรูปเบื้องต้นให้กับชุมชน เพื่อให้สามารถเพิ่มมูลค่าของอวนเก่าก่อนขาย ดร.ณัฐพล กล่าวว่านวัตกรรมชิ้นนี้เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) ที่ไม่เพียงแต่ลดของเสียและมลพิษ แต่ยังสร้างมูลค่าเพิ่มในทุกขั้นตอนของวงจร “งานนี้เป็นโอกาสที่จะสร้างผลกระทบได้จริง ไม่ใช่แค่ในห้องปฏิบัติการ แต่ออกไปถึงชุมชนและสิ่งแวดล้อม” ดร.ณัฐพลหวังว่าผลิตภัณฑ์จะเป็นที่สนใจ มีลูกค้านำไปใช้งานจริง เกิดประโยชน์จริง และสร้างผลกระทบเชิงบวกกลับมาให้กับสิ่งแวดล้อมในที่สุด “ในระยะเริ่มต้น เราวางแผนที่จะพัฒนาตลาดภายในประเทศก่อน เนื่องจากเป็นโอกาสที่สามารถต่อยอดได้ทันทีและช่วยสร้างความเชื่อมั่นให้กับอุตสาหกรรมในไทย หากผลิตภัณฑ์มีศักยภาพและได้รับการยอมรับในตลาดภายในประเทศแล้ว ค่อยพิจารณาขยายไปสู่ตลาดต่างประเทศต่อไป ซึ่งการส่งออกจำเป็นต้องมีการคำนวณคาร์บอนฟุตพรินต์และเอกสารประกอบต่าง ๆ เพื่อยืนยันถึงความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างเป็นรูปธรรม” นอกจากเส้นฟิลาเมนต์ ดร.ณัฐพล ยังมองถึงการพัฒนาผลิตภัณฑ์อื่น ๆ จากเม็ดพลาสติกรีไซเคิลจากอวนรีไซเคิล “เมื่อเรามีวัตถุดิบที่มีคุณภาพและมีระบบ supply chain ที่ดี เราก็สามารถนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ได้อีกมากมาย ไม่จำกัดอยู่แค่เส้นฟิลาเมนต์สำหรับการพิมพ์สามมิติเท่านั้น” ณ ตอนนี้ เส้นฟิลาเมนต์จากอวนผีกำลังอยู่ในจุดเริ่มต้นของการเดินทางสู่ตลาด แต่หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน ในอนาคตอันใกล้นี้ เราอาจจะได้เห็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ที่พิมพ์จากเส้นฟิลาเมนต์นี้ใช้งานอยู่รอบตัวเรา และที่สำคัญที่สุด ทะเลไทยของเราจะสะอาดขึ้น ปราศจากอวนผีที่คร่าชีวิตสัตว์ทะเลและก่อไมโครพลาสติกเพิ่มเข้ามาในห่วงโซ่อาหารที่เราบริโภค สำหรับผู้ที่สนใจนวัตกรรมรีไซเคิลไนลอนจากอวนประมงสำหรับเทคโนโลยีสามมิติ สามารถติดต่อได้โดยตรงที่ ดร.ณัฐพล ไร่สงัด วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย หรือผ่านทางศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT)
chula
อ่านข่าวฉบับเต็มได้ที่นี่ >>> Click <<<

ที่มาของศูนย์สารสนเทศอัจฉริยะอุตสาหกรรมชีวภาพ

เป็นส่วนหนึ่งของการดำเนินงานภายใต้มาตรการพัฒนาอุตสาหกรรมชีวภาพของประเทศไทย มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นศูนย์กลางในการเชื่อมโยงข้อมูลที่สำคัญ อาทิ เทคโนโลยีการผลิต ผลงานวิจัย นักวิจัย/หน่วยงานวิจัย ห้องปฏิบัติการทดสอบ ผู้ประกอบการในอุตสาหกรรมชีวภาพและอุตสาหกรรมต่อเนื่องที่เกี่ยวข้อง โดยมุ่งหวังให้ภาครัฐและภาคเอกชนใช้ประโยชน์ในการกำหนดนโยบายหรือมาตรการต่างๆ สำหรับอุตสาหกรรมชีวภาพ ตลอดจนการวางแผนการดำเนินธุรกิจอย่างมีประสิทธิภาพ

ติดต่อสอบถาม / สถานที่

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ "โครงการศูนย์สารสนเทศอัจฉริยะอุตสาหกรรมชีวภาพ"
สำนักงานเศรษฐกิจอุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม
75/6 ถนนพระรามที่ 6 เขตราชเทวี กรุงเทพฯ 10400
  Tel : 0 2430 6805 ต่อ 680513 
  Fax : 0 2430 6800 ต่อ 680599 
Email : Bioiuinfo@gmail.com

ติดตามข่าวสาร