ประเภทของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวิธีการผลิต

ประเภทของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวิธีการผลิต

เพนดาฮูหวน

พลาสติกทั่วไปได้กลายเป็นทรัพยากรที่จำเป็นในชีวิตประจำวัน โดยใช้ในหลากหลายด้าน ตั้งแต่บรรจุภัณฑ์อาหารไปจนถึงผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค อย่างไรก็ตาม ผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อมได้กระตุ้นให้เกิดการค้นหาทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ซึ่งหนึ่งในนั้นคือพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นพลาสติกชนิดหนึ่งที่สามารถย่อยสลายได้โดยจุลินทรีย์ให้กลายเป็นสารประกอบที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม บทความนี้จะอธิบายถึงพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพประเภทต่างๆ ที่มีอยู่และวิธีการผลิต

ประเภทของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

1. กรดโพลีแลคติก (PLA)

PLA เป็นพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ผลิตจากทรัพยากรหมุนเวียน เช่น ข้าวโพดหรืออ้อย PLA มักใช้ในขวด บรรจุภัณฑ์อาหาร และแม้กระทั่งเส้นใยสำหรับงานพิมพ์ 3 มิติ PLA สามารถย่อยสลายได้ในสภาพแวดล้อมการทำปุ๋ยหมักในระดับอุตสาหกรรมภายใน 1-6 เดือน

2. โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA)

PHA เป็นโพลีเอสเตอร์ธรรมชาติที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ผ่านกระบวนการหมักน้ำตาลหรือไขมัน PHA มีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการผลิตถุงพลาสติก บรรจุภัณฑ์ และแม้แต่การใช้งานทางการแพทย์บางอย่าง PHA สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์และสามารถสลายตัวได้ทั้งในสภาพแวดล้อมทางทะเลและในดิน

3. พลาสติกที่ทำจากแป้ง

พลาสติกที่ทำจากแป้งเป็นส่วนผสมของแป้งธรรมชาติ (โดยทั่วไปได้จากข้าวโพด มันฝรั่ง หรือข้าวสาลี) กับพลาสติกสังเคราะห์หรือพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอื่นๆ พลาสติกที่ทำจากแป้งสามารถนำไปใช้ทำถุงช้อปปิ้ง ฟิล์มถนอมอาหาร และการใช้งานทางการเกษตรต่างๆ ได้

4. กรดโพลีไกลโคลิก (PGA)

PGA เป็นพลาสติกชีวภาพชนิดหนึ่งที่มักใช้ในทางการแพทย์ เช่น ไหมเย็บแผลที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ PGA มีคุณสมบัติในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมและสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ภายในไม่กี่เดือนเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง

5. โพลีบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS)

PBS เป็นโพลีเอสเตอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มีคุณสมบัติทางกลและทางความร้อนคล้ายกับพลาสติกทั่วไป (เช่น โพลีเอทิลีน) PBS มักใช้ในบรรจุภัณฑ์ ภาชนะใช้แล้วทิ้ง และการใช้งานทางการเกษตร PBS สามารถย่อยสลายได้ในดินและน้ำ

6. พลาสติกที่ทำจากเซลลูโลส

พลาสติกที่ทำจากเซลลูโลสผลิตจากเซลลูโลส ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของผนังเซลล์พืช พลาสติกเหล่านี้มักใช้ในการผลิตฟิล์มพลาสติก สารเคลือบ และบรรจุภัณฑ์ต่างๆ เซลลูโลสสามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติภายในเวลาหลายเดือนถึงหลายปี ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม

วิธีการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

กระบวนการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพนั้นแตกต่างกันไปตามประเภทของพลาสติกที่ผลิต ต่อไปนี้เป็นวิธีการทั่วไปบางส่วนที่ใช้ในการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ:

กรดโพลีแลกติก (PLA)

1. การสกัดน้ำตาล

กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการสกัดน้ำตาลจากพืช เช่น ข้าวโพดหรืออ้อย จากนั้นจึงนำน้ำตาลนี้ไปหมักโดยแบคทีเรียเพื่อผลิตกรดแลคติก

2. การเกิดพอลิเมอร์

จากนั้นกรดแลคติกที่เกิดขึ้นจะผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันเพื่อสร้างพอลิแลคไทด์ ซึ่งเป็นรูปแบบพอลิเมอร์ของ PLA

3. การสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

PLA เหลวจะถูกเทลงในแม่พิมพ์หรืออัดขึ้นรูปเพื่อผลิตเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เช่น แผ่นพลาสติก ขวด หรือเส้นใยสำหรับงานพิมพ์ 3 มิติ

โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA)

1. การหมัก

จุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย จะถูกเลี้ยงในอาหารหมักที่มีคาร์บอนสูง เช่น น้ำตาลหรือไขมัน จุลินทรีย์เหล่านี้จะผลิต PHA เป็นแหล่งพลังงานสำรองในรูปของสารประกอบภายในเซลล์ของพวกมัน

2. การสกัดและการทำให้บริสุทธิ์

ขั้นตอนต่อไปคือการสกัด PHA จากจุลินทรีย์และทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดส่วนประกอบที่ไม่ใช่ PHA ออกไป

3. การสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

จากนั้นจึงนำส่วนผสม PHA นี้ไปแปรรูปเพิ่มเติมตามความต้องการของอุตสาหกรรม เช่น การผลิตเป็นถุงพลาสติกหรือวัสดุบรรจุภัณฑ์

พลาสติกจากแป้ง

1. การสกัดแป้ง

แป้งสกัดได้จากแหล่งธรรมชาติ เช่น ข้าวโพด มันฝรั่ง หรือข้าวสาลี

2. การผสมกับพลาสติกชนิดอื่น

จากนั้นจะนำแป้งที่สกัดได้ไปผสมกับพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอื่นๆ หรือสารยึดเกาะ เพื่อให้ได้วัสดุผสมที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย

3. การสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

จากนั้นวัสดุผสมนี้จะถูกขึ้นรูปผ่านกระบวนการหล่อหรือการอัดรีดจนได้เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เช่น ถุงช้อปปิ้งหรือบรรจุภัณฑ์อาหาร

กรดโพลีไกลโคลิก (PGA)

1. การพอลิเมอไรเซชันของไกลโคไลด์

PGA ผลิตขึ้นโดยกระบวนการพอลิเมอไรเซชันของไกลโคไลด์ ซึ่งเป็นไดเอสเทอร์ของกรดไกลโคลิก

2. การทำให้บริสุทธิ์

หลังจากกระบวนการพอลิเมอไรเซชันเสร็จสิ้นแล้ว PGA จะถูกตกผลึกและทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดสารเคมีตกค้างและสารตกค้างจากกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน

3. การสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

จากนั้นสามารถนำ PGA ที่พร้อมใช้งานไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เช่น ไหมเย็บแผลผ่าตัดที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หรือวัสดุปลูกถ่ายทางการแพทย์อื่นๆ

โพลีบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS)

1. การเกิดพอลิเมอร์

PBS ผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาโคพอลิเมอไรเซชันของซัคซิเนตและบิวทานไดออลผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันแบบดั้งเดิม

2. การทำให้บริสุทธิ์

หลังจากกระบวนการพอลิเมอไรเซชันแล้ว สารละลาย PBS จะถูกทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดโมโนเมอร์และตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหลืออยู่

3. การสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

สารละลาย PBS ที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์แล้ว สามารถนำไปขึ้นรูปหรือหล่อขึ้นรูปเพื่อผลิตเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เช่น ช้อนส้อมแบบใช้แล้วทิ้ง หรือฟิล์มพลาสติกได้

พลาสติกที่ทำจากเซลลูโลส

1. การสกัดเซลลูโลส

เซลลูโลสถูกสกัดจากแหล่งธรรมชาติ เช่น ไม้หรือฝ้าย

2. การดัดแปลงทางเคมี

จากนั้นเซลลูโลสที่สกัดได้จะถูกดัดแปลงผ่านกระบวนการทางเคมี เช่น การเอสเทอริฟิเคชันหรือการอีเทอริฟิเคชัน เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของมันในฐานะพลาสติก

3. การสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

เซลลูโลสที่ผ่านการดัดแปลงแล้วจะถูกนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายโดยวิธีการขึ้นรูปหรือการอัดรีด

บทสรุป

พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าพลาสติกทั่วไป โดยมีหลากหลายประเภทและวิธีการผลิตที่เหมาะสมกับการใช้งานต่างๆ การทำความเข้าใจประเภทของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวิธีการผลิต จะช่วยให้เราสามารถเลือกและใช้ผลิตภัณฑ์พลาสติกได้อย่างชาญฉลาดมากขึ้นเพื่อรักษาสิ่งแวดล้อม

อ้างอิง
– Leja, K. และ Lewandowicz, G. (2010). การย่อยสลายทางชีวภาพของพอลิเมอร์และพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ—บทวิจารณ์ วารสารการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมของโปแลนด์, 19(2), 255-266.
– Shah, A. A., Hassan, F., Hameed, A., & Ahmed, S. (2008). การย่อยสลายทางชีวภาพของพลาสติก: การทบทวนอย่างครอบคลุม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพ, 26(3), 246-265.