งานวิจัย กลุ่มอุตสาหกรรมพลาสติกชีวภาพ (Bioplastics)

ข้อมูลงานวิจัยอุตสาหกรรมพลาสติกชีวภาพ (Bioplastics Research)

งานวิจัยส่วนท้องถิ่น
อุตสาหกรรมพลาสติกชีวภาพ (Bioplastics)
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สุรีลักษณ์ รอดทอง
การผลิตพอลิเมอร์พลาสติกชีวภาพจากแป้งมันสาปะหลังโดยแบคทีเรียสาย พันธุ์เฉพาะ
การผลิตพอลิเมอร์พลาสติกสลายตัวได้ทางชีวภาพเป็นที่สนใจ เพื่อใช้ทดแทน พลาสติกจากปิโตรเคมี พอลิไฮดรอกซีแอลคาโนเอท (พีเอชเอ) เป็นพอลิเมอร์ พลาสติกสลายตัวได้ทางชีวภาพชนิดหนึ่ง ที่ได้จากกระบวนการทางชีวภาพของ จุลินทรีย์ และมีศักยภาพในการใช้ประโยชน์ด้านการแพทย์และบรรจุภัณฑ์ การ ผลิตพอลิเมอร์พลาสติกชีวภาพชนิดพีเอชเอนี้ยังมีข้อจำกัดด้านวัตถุดิบ กระบวนการผลิต และกรรมวิธีการสกัด ส่งผลให้มีต้นทุนการผลิตสูงและมีความ เสี่ยงจากตัวทำละลายอันตรายที่ใช้เป็นสารสกัด การศึกษาครั้งนี้จึงมุ่งพัฒนา กระบวนการผลิตพอลิเมอร์พลาสติกชีวภาพชนิดพีเอชเอที่มีความเหมาะสมต่อ การใช้งาน โดยแบคทีเรียสายพันธุ์เฉพาะจากวัตถุดิบแป้งมันสาปะหลังที่มีราคา ถูก ผลสำเร็จที่ได้อาจช่วยสร้างมูลค่าเพิ่มและเสถียรภาพด้านราคาแก่พืชผลทาง การเกษตร เน้นการพัฒนากระบวนการเลี้ยงจุลินทรีย์เพื่อผลิตสารและกรรมวิธี การสกัดสารพอลิเมอร์พลาสติกชีวภาพที่ลดการใช้ตัวทาละลายอินทรีย์อันตราย เพื่อให้มีต้นทุนการผลิตต่ำและลดความเสี่ยงจากสารที่เป็นพิษ แบคทีเรียสาย พันธุ์เฉพาะที่ใช้ศึกษาเป็น สายพันธุ์ปลอดภัย คัดแยกได้ในประเทศไทย ต่างกัน จำนวน 2 สายพันธุ์ คือ Chryseobacterium sp. SUT-NZT6 และ SUT-NZT9 เมื่อเลี้ยงแบคทีเรียให้ผลิตพอลิเมอร์พีเอชเอระดับห้องปฏิบัติการแบบกึ่งกะสอง ขั้นตอน ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพที่บรรจุอาหารเลี้ยงเชื้อจากผลการศึกษาปริมาตร 5-10 ลิตร ด้วยสภาวะเหมาะสมที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ให้อากาศ 2.0 ลิตรต่อนาที กวนด้วยความเร็ว 300 รอบต่อนาที การเลี้ยงแบคทีเรียในขั้นตอน แรกใช้อาหารสมบูรณ์เตรียมจากแป้งมันสำปะหลังปริมาณ 30 กรัมต่อลิตร (น้ำหนักแห้ง) ปริมาตร 3 ใน 5 ส่วนของปริมาตรสุดท้าย เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นเติมอาหารขั้นต่ำที่มีกลูโคสความเข้มข้นสุดท้าย 10 กรัมต่อลิตร ให้ครบ ปริมาตรสุดท้าย เลี้ยงแบคทีเรียต่ออีก 48 ชั่วโมง สามารถผลิตเซลล์แบคทีเรีย สายพันธุ์ SUT-NZT6 และ SUT-NZT9 ได้โดยเฉลี่ย 81.57 และ 79.48 กรัมต่อ ลิตร (น้าหนักเปียก) ราว 15 และ 14 กรัมต่อลิตร (น้ำหนักแห้ง) ตามลำดับ ที่มี พีเอชเอสะสมไม่น้อยกว่าร้อยละ 26 ของน้าหนักเซลล์แห้ง ได้ทดสอบ คุณลักษณะของพอลิเมอร์พลาสติกชีวภาพชนิดพีเอชเอในเบื้องต้น ด้าน ความ เหมาะสมต่อการใช้งาน พบว่าพีเอชเอที่ผลิตจากแบคทีเรียสายพันธุ์เฉพาะทั้ง 2 สายพันธุ์ มีพอลิ- ไฮดรอกซีอัลคาโนเอทชนิดพอลิ-3ไฮดรอกซีบิวทิเรท และพอ ลิ-4ไฮดรอกซีบิวทิเรท เป็นส่วนประกอบ สามารถทำฟิล์มและขึ้นรูปได้ดี พีเอช เอจากแบคทีเรียสายพันธุ์ SUT-NZT6 และ SUT-NZT9 มีอุณหภูมิหลอมสูงโดย เฉลี่ย 168.60 และ 167.55 องศาเซลเซียส ตามลำดับ ใกล้เคียงกับพอลิเมอร์ที่ ได้จากปิโตรเคมีที่ใช้งานทั่วไปชนิดโพลีเอทิลีนและพอลิโพรไพลีน ชนิดไอโซแท็ก ติก พอลิโพรไพลีน (มีอุณหภูมิหลอมประมาณ 139 และ 171 องศาเซลเซียส ตามลาดับ) พร้อมทั้งได้พัฒนาวิธีการสกัดพอลิเมอร์พีเอชเอจากเซลล์แบคทีเรีย สายพันธุ์เฉพาะที่ศึกษานั้น เป็นกรรมวิธีที่ไม่ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์อันตรายที่มี ประสิทธิภาพสูงเป็นสารสกัด และสามารถพัฒนาต่อให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและ ต้นทุนต่ำกว่าวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วไป
2560