ญี่ปุ่นค้นพบนวัตกรรมพลาสติกใหม่ สลายตัวในน้ำทะเลหมดจดใน 8.5 ชม. ตัดวงจรภัยเงียบ ปัญหาไมโครพลาสติก สู่ห่วงโซ่อาหาร ปฏิวัติการรีไซเคิล
ทุกวันนี้ ปัญหาไมโครพลาสติก หรือเศษพลาสติกขนาดเล็กกว่า 5 มิลลิเมตร กลายเป็นภัยเงียบที่แทรกซึมอยู่ทุกมุมโลก ตั้งแต่จุดที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร บนยอดเขาน้ำแข็ง ไปจนถึงอากาศที่เราหายใจ และที่น่ากังวลที่สุดคือมันเริ่มตรวจพบในกระแสเลือดและเนื้อเยื่อสมองของมนุษย์แล้ว
แม้วงการวิทยาศาสตร์จะพยายามผลักดันพลาสติกชีวภาพอย่าง PLA มาทดแทน แต่ความจริงคือมันถูกออกแบบมาให้ย่อยสลายในดินด้วยอุณหภูมิและความชื้นจำเพาะ เมื่อขยะเหล่านี้เล็ดลอดลงสู่ทะเล มันแทบจะไม่ย่อยสลาย และสุดท้ายก็แตกตัวกลายเป็นไมโครพลาสติกสะสมในระบบนิเวศอยู่ดี
Techhub พาไปดู ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัย RIKEN ประเทศญี่ปุ่น นำโดย ศ. ทาคูโซ ไอดะ (Takuzo Aida) ได้คิดค้นวัสดุ ชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติเหมือนพลาสติกทุกประการ แต่สามารถสลายตัวจนไม่เหลือซากเมื่อแช่ในน้ำทะเล
ความลับของนวัตกรรมนี้อยู่ที่โครงสร้างทางเคมีที่เรียกว่า ซูปราโมเลกุล พอลิเมอร์ โดยหากเป็นพลาสติกทั่วไป จะยึดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรงถาวร ต้องใช้พลังงานและความร้อนมหาศาลในการทำลาย
ส่วนวัสดุซูปราโมเลกุล จะยึดเกาะกันด้วยพันธะเคมีแบบย้อนกลับได้ เปรียบเสมือนกระดาษโพสต์-อิท ที่สามารถแปะติด ลอกออก และแปะกลับเข้าไปใหม่ได้ ทำให้มีคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเอง เมื่อเกิดรอยขีดข่วนหรือรอยร้าว
ทีมวิจัยได้นำสารเติมแต่งอาหารอย่าง โซเดียมเฮกซะเมตาฟอสเฟต (Sodium Hexametaphosphate) มาผสมกับสารตั้งต้นของปุ๋ยเคมีอย่าง กัวนิดิเนียม (Guanidinium) ทำให้เกิดเป็นพันธะ สะพานเกลือที่ล็อกโมเลกุลเข้าด้วยกันจนกลายเป็นแผ่นฟิล์มที่มีความเหนียว ทนทาน โปร่งใส น้ำหนักเบา และไม่ติดไฟ
ที่น่าทึ่งคือน้ำเกลือหรือน้ำทะเล จะทำหน้าที่เป็นเสมือนลูกกุญแจ โดยประจุอิเล็กโทรไลต์ในน้ำเค็มจะเข้าไปปลดล็อกพันธะสะพานเกลือ ส่งผลให้วัสดุสลายตัวกลับไปเป็นโมเลกุลตั้งต้นและละลายหายไปในน้ำทะเลได้อย่างสมบูรณ์ภายในเวลาเพียง 8 ชั่วโมงครึ่ง
สำหรับของใช้ทั่วไปที่ไม่ต้องการให้ละลายน้ำ ทีมวิจัยสามารถเคลือบผิวกันน้ำได้ตามปกติ แต่หากขยะชิ้นนั้นหลุดรอดลงทะเลและเกิดรอยขูดขีด น้ำทะเลก็จะแทรกซึมเข้าไปกระตุ้นกระบวนการย่อยสลายได้ทันที
แต่สิ่งนี้ ไม่ได้คิดค้นมาเพื่อให้เราได้ทิ้งลงทะเลสุ่มสี่สุ่มห้า แม้คุณสมบัติจะดูสมบูรณ์แบบ แต่ ศ. ไอดะ ได้เตือนถึงข้อควรระวังสำคัญว่า เราไม่ควรโยนขยะชนิดนี้ทิ้งลงทะเลตามใจชอบ
เมื่อวัสดุนี้สลายตัว มันจะปล่อยธาตุไนโตรเจนและฟอสฟอรัสออกมา แม้ว่าสารเหล่านี้จะเป็นธาตุอาหารตามธรรมชาติ แต่หากมีปริมาณสะสมในทะเลมากเกินไป จะกระตุ้นให้เกิดปรากฏการณ์ สาหร่ายสะพรั่ง ทำให้น้ำทะเลเน่าเสียและสัตว์น้ำขาดออกซิเจนได้
ซึ่งเป้าหมายที่แท้จริงของนวัตกรรมนี้ ได้ถูกออกแบบมาเพื่อระบบรีไซเคิลแบบปิดด้วยน้ำทะเล โดยโรงงานสามารถใช้น้ำทะเลเป็นตัวทำละลายเพื่อแยกสารตั้งต้นกลับมาผลิตพลาสติกใหม่ได้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าแบบ 100% โดยไม่ต้องพึ่งพิงน้ำมันดิบหรือการเผาทำลายที่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก
หากนวัตกรรมนี้เข้าสู่สายการผลิตเชิงพาณิชย์ในระดับอุตสาหกรรม การใช้ชีวิตของมนุษย์จะได้รับผลกระทบเชิงบวกในหลายมิติ ไม่ว่าจะเป็น
- ห่วงโซ่อาหารปลอดภัยจากสารพิษ โดยปัญหาการรับประทานอาหารทะเล เกลือ หรือน้ำดื่มที่ปนเปื้อนไมโครพลาสติกจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ลดความเสี่ยงต่อระบบสืบพันธุ์และการทำงานของอวัยวะภายใน
- ระบบการคัดแยกขยะที่ง่ายขึ้น ซึ่งบรรจุภัณฑ์แบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง เช่น แก้วกาแฟ ซองอาหาร หรือขวดเครื่องดื่ม จะสามารถนำไปแปรรูปในระบบย่อยสลายด้วยน้ำเกลือได้ทันที โดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนล้างทำความสะอาดและหลอมละลายที่ใช้พลังงานสูง
ก้าวต่อไปของอุตสาหกรรม ความท้าทายสูงสุดในปัจจุบันไม่ใช่เรื่องของเคมีวิทยา แต่เป็น โครงสร้างพื้นฐานของอุตสาหกรรมพลาสติกเดิม ที่ผูกติดกับปิโตรเคมีมานานนับศตวรรษ การปรับเปลี่ยนสายการผลิตทั่วโลกต้องอาศัยทั้งเงินทุน กฎหมายจากภาครัฐ และแรงกดดันจากผู้บริโภค
หากไม่มีมาตรการที่จริงจัง คาดการณ์ว่าปริมาณการผลิตพลาสติกและการปล่อยคาร์บอนทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นอีกเท่าตัวภายในปี 2050 งานวิจัยชิ้นนี้จึงไม่ได้เป็นเพียงแค่ความก้าวหน้าทางวิชาการ แต่เป็นหนึ่งในพิมพ์เขียวทางรอด ที่พร้อมจะเข้ามาแทนที่ ในวันที่โลกมาถึงจุดที่ไม่อาจทนรับมลพิษพลาสติกได้อีกต่อไป
ที่มา : riken.jp
