Blog

พลาสติกที่ย่อยสลายได้

     “พลาสติกที่ย่อยสลายได้” ดูเหมือนการมาของคำนี้ จะช่วยให้พลาสติกกลุ่มใหญ่สามารถออกมายืดอกอยู่ในสังคม ที่กระแสห่วงใยสิ่งแวดล้อมเฟืองฟูได้ แต่คำว่า ย่อยสลาย หลายคนยังเข้าใจคลุมเครือ จนถึงผิดเพี้ยนไปก็มีมากทีเดียว การเข้าใจถึงการย่อยสลายพลาสติกได้โดยธรรมชาติอย่างสมบูรณ์แบบ จึงเป็นประเด็นการสนทนากับ รศ.ดร.สุวบุญ จิรชาญชัย หัวหน้าคณะผู้จัดทำแผนที่นำทาง สำหรับอุตสาหกรรมพลาสติกชีวภาพในประเทศไทย
     อาจารย์ได้เริ่มต้นถึงประเด็นที่เราควรตั้งคำถามคือ คำว่า ย่อยสลายได้ (Degradable Plastic)  ให้เข้าใจก่อนว่าพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน ได้ให้ความหมายว่า “แตก พัง ทลาย ละลาย”  หมายถึงการที่บรรจุภัณฑ์นั้นเปลี่ยนจากสภาพเดิมที่ดีไปสู่ สภาพที่ด้อยลงกว่าเดิมนั้น คือ ไม่ได้หมายความว่าการสลายนั้นจะสลายหายไปเลยจากสิ่งแวดล้อม เพื่อให้เข้าใจถึงรูปแบบ และปลายทางของการย่อยสลาย อาจารย์จึงได้อธิบายพลาสติกแต่ละชนิดตามพัฒนาการ

*Plastic
- Photodegradable (UV-degradable)
- PE + แป้ง + กระตุ้นให้แป้งละลายชื้นแฉะ (เติมสารเติมแต่งกระตุ้นให้เกิดการแตกสลาย)   ------    พลาสติกแตกเป็นเสี่ยงๆ อยู่ในสิ่งแวดล้อม(Degradable)

*Oxodegradable
- PE + โลหะหนัก + กระตุ้นอนุมูลอิสระ (เติมสารเติมแต่งกระตุ้นให้เกิดการแตกสลาย)   ------    พลาสติกแตกเป็นเสี่ยงๆ อยู่ในสิ่งแวดล้อม (Degradable)

*Biodegradable
- Aliphatic polyester + microbes   ---------   H2O +CO2 ไม่ตกค้างในสิ่งแวดล้อม


ประเภทของพลาสติกย่อยสลายได้ จะแบ่งประเภทของการย่อยสลายออกเป็น 5 ประเภทใหญ่ๆ  คือ
  1. การย่อยสลายได้โดยแสง (Photodegradation) การย่อยสลายโดยแสงมักเกิดจากการเติมสารเติมแต่งที่มีความว่องไวต่อแสงลงใน พลาสติก หรือสังเคราะห์โคพอลิเมอร์ให้มีหมู่ฟังก์ชั่น หรือพันธะเคมีที่ไม่แข็งแรง แตกหักง่ายภายใต้รังสี (UV)  เช่น หมู่คีโตน (Ketone group) อยู่ในโครงสร้าง เมื่อสารหรือหมู่ฟังก์ชั่นดังกล่าวสัมผัสกับรังสียูวีจะเกิดการแตกของพันธะ กลายเป็นอนุมูลอิสระ (Free radical) ซึ่งไม่เสถียร จึงเข้าทำปฏิกิริยาต่ออย่างรวดเร็ว ที่พันธะเคมีบนตำแหน่งคาร์บอนในสายโซ่พอลิเมอร์ ทำให้เกิดการขาดของสายโซ่ แต่การย่อยสลายนี้จะไม่เกิดขึ้นภายในบ่อฝังกลบขยะ กองคอมโพสท์ หรือสภาวะแวดล้อมอื่นที่มืด หรือแม้กระทั่งชิ้นพลาสติกที่มีการพิมพ์ด้วยหมึกที่หนามากบนพื้นผิว เนื่องจากพลาสติกจะไม่ได้สัมผัสกับรังสียูวีโดยตรง
     
  2. การย่อยสลายทางกล (Mechanical Degradation) โดยการให้แรงกระทำแก่ชิ้นพลาสติกทำให้ชิ้นส่วนพลาสติกแตกออกเป็นชิ้น ซึ่งเป็นวิธีการใช้โดยทั่วไป ในการทำให้พลาสติกแตกเป็นชิ้นเล็กๆ
     
  3. การย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชั่น (Oxidative Degradation) การย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของพลาสติก เป็นปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนลงในโมเลกุลของ พอลิเมอร์ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้เองในธรรมชาติอย่างช้าๆ โดยมีออกซิเจน และความร้อน แสงยูวี หรือแรงทางกลเป็นปัจจัยสำคัญ เกิดเป็นสารประกอบไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (Hydroperoxide, ROOH) ในพลาสติกที่ไม่มีการเติม สารเติมแต่งที่ทำหน้าที่เพิ่มความเสถียร (Stablilizing Additive) แสงและความร้อนจะทำให้ ROOH แตกตัวกลายเป็นอนุมูลอิสระ RO และ OH ที่ไม่เสถียรและเข้าทำปฏิกิริยาต่อที่พันธะเคมีบนตำแหน่งคาร์บอนในสายโซ่พอ ลิเมอร์ ทำให้เกิดการแตกหัก และสูญเสียสมบัติเชิงกลอย่างรวดเร็ว แต่ด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการวิจัยและพัฒนาขึ้น ในปัจจุบันทำให้พอลิโอเลฟินเกิดการย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชั่นกับ ออกซิเจนได้เร็วขึ้นภายในช่วงเวลาที่กำหนด โดยการเติมสารเติมแต่งที่เป็นเกลือของโลหะทรานสิชัน ซึ่งทำหน้าที่คะตะลิสต์เร่งการแตกตัวของสารประกอบไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (Hydroperoxpide, ROOH) เป็นอนุมูลอิสระ (Free Radical) ทำให้สายโซ่พอลิเมอร์เกิดการแตกหักและสูญเสียสมบัติเชิงกลรวดเร็วยิ่งขึ้น
     
  4. การย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolytic Degradation) การย่อยสลายของพอลิเมอร์ที่มีหมู่เอสเทอร์ หรือ เอไมด์ เช่น แป้ง พอลิเอสเทอร์ พอลิแอนไฮดรายด์ พอลิคาร์บอเนต และพอลิยูริเทน ผ่านปฏิกิริยาก่อให้เกิดการแตกหักของสายโซ่พอลิเมอร์  ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสที่เกิดขึ้น โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ประเภทที่ใช้คะตะลิสต์ (Catalytic Hydrolysis) และไม่ใช้คะตะลิสต์ (Non-Catalytic Hydrolysis)  ซึ่งประเภทแรกยังแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ แบบที่ใช้คะตะลิสต์จากภายนอกโมเลกุลของพอลิเมอร์เร่งให้เกิดการย่อยสลาย (External Catalytic Degradation)  และแบบที่ใช้คะตะลิสต์จากภายในโมเลกุลของพอลิเมอร์เองในการเร่งให้เกิดการ ย่อยสลาย (Internal Catalytic Degradation) โดยคะตะลิสต์จากภายนอกมี 2 ชนิด คือ คะตะลิสต์ที่เป็นเอนไซม์ต่างๆ (Enzyme)  เช่น Depolymerase Lipase Esterase และ Glycohydrolase ในกรณีนี้จัดเป็นการย่อยสลายทางชีวภาพ และคะตะลิสต์ที่ไม่ใช่เอนไซม์ (Non-Enzyme) เช่น โลหะแอลคาไลด์ (Alkaline Metal) เบส (Base) และ กรด (Acid) ที่มีอยู่ในสภาวะแวดล้อมในธรรมชาติ ในกรณีนี้จัดเป็นการย่อยสลายทางเคมี สำหรับปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสแบบที่ใช้คะตะลิสต์จากภายในโมเลกุลของพอลิเมอร์ นั้นใช้หมู่คาร์บอกซิล (Carboxyl Group) ของหมู่เอสเทอร์ หรือเอไมด์ บริเวณปลายของสายโซ่พอลิเมอร์ ในการเร่งปฏิกิริยาการย่อยสลายผ่าปฏิกิริยาไฮโดรซิส
     
  5. การย่อยสลายทางชีวภาพ (Biodegradation) การย่อยสลายของพอลิเมอร์จากการทำงานของจุลินทรีย์ โดยทั่วไปมีกระบวนการ 2 ขั้นตอน เนื่องจากขนาดของสายพอลิเมอร์ ยังมีขนาดใหญ่และไม่ละลายน้ำ ในขั้นตอนแรกของการย่อยสลาย จึงเกิดขึ้นภายนอกเซลล์ โดยการปลดปล่อยเอ็นไซม์ของจุลินทรีย์ ซึ่งเกิดได้ทั้งแบบใช้ Endo-Enzyme หรือ เอนไซม์ที่ทำให้เกิดการแตกตัวของพันธะภายในสายโซ่พอลิเมอร์อย่างไม่เป็น ระเบียบ และแบบ Exo-Enzymeหรือ เอนไซม์ที่ทำให้เกิดการแตกหักของพันธะทีละหน่วยจากหน่วยซ้ำที่เล็กที่สุดที่ อยู่ด้านปลายของสายโซ่พอลิเมอร์ เมื่อพอลิเมอร์แตกตัวจนมีขนาดเล็กพอจะแพร่ผ่านผนังเซลล์เข้าไปในเซลล์ และเกิดการย่อยสลายต่อในขั้นตอนที่ 2 ได้ผลิตภัณฑ์ในขั้นตอนสุดท้าย (Ultimate Biodegradation ) คือ พลังงาน และสารประกอบขนาดเล็กที่เสถียรในธรรมชาติ (Mineralization) เช่น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สมีเทน น้ำ เกลือ แร่ธาตุต่างๆ และมวลชีวภาพ (Biomass)



Copyright © 2016 l yourdomain.com. All rights reserved.