“บอกลาไมโครพลาสติก นักวิทยาศาสตร์คิดค้นพลาสติกชนิดใหม่ ที่สามารถสลายตัวได้ในมหาสมุทร”
ปัจจุบันมลพิษพลาสติกกลายเป็นปัญหาใหญ่ทั่วโลกเนื่องจากเป็นวัสดุที่ไม่ย่อยสลาย อีกทั้งยังมีการจัดการที่ไม่เหมาะสมรวมถึงไปการทิ้งไม่ถังขยะให้ถูกต้อง การใช้งานเหล่านี้ทำให้พลาสติกหลุดรอดเข้าสู่ธรรมชาติและสร้างปัญหาให้กับระบบนิเวศทางทะเล ที่เป็นแหล่งดูดซับสุดท้ายของโลก
ขณะเดียวกันแม้จะมีพลาสติกหลายประเภทที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ทว่าก็ยังคงมีราคาแพงและยังไม่ได้รับความนิยม ส่งผลให้มีการใช้พลาสติกที่สร้างไมโครพลาสติกจำนวนมากในสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและสะสมในห่วงโซ่อาหารจนมาถึงมนุษย์
“ปัญหาขยะพลาสติกและไมโครพลาสติกเป็นปัญหาที่ร้ายแรงจริง ๆ และผมเริ่มคิดว่ามนุษย์จะสามารถอยู่ร่วมกับโลกได้นานแค่ไหน” ทาคุโซ ไอดะ (Takuzo Aida) ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยโตเกียว และรองผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์ ‘ไรเคน’ เพื่อสสารใหม่ (RIKEN Center for Emergent Matter Science; CEMS) กล่าว
“ผมจึงอยากพัฒนาพลาสติกใหม่ชนิดใหม่ที่มีศักยภาพในการแก้ไขปัญหาสำคัญเหล่านนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาที่ไม่ก่อให้เกิดไมโครพลาสติกในมหาสมุทร” เขาเสริม
ศาสตราจารย์ไอดะนั้นเป็นผู้บุกเบิกด้านซุปเปอร์โมเลกุลโพลีเมอร์ (supramolecular polymers) มันเป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่มีโครงสร้างยึดติดกันด้วยพันธะเคมีแบบย้อนกลับได้ ซึ่งหมายความว่าเราสามารถทำให้วัสดุดังกล่าวย่อยสลายทางชีวภาพได้ง่ายขึ้น
อย่างไรก็ตามมันยังมีปัญหาใหญ่คือ การย้อนกลับได้นี้ทำให้วัสดุมีความอ่อนแออย่างยิ่งและไม่เสถียรเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ โดยเฉพาะพลาสติกทั่วไปที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ดังนั้นเพื่อเอาชนะข้อจำกัดดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จึงต้องคิดหาวิธีใหม่ ๆ ตั้งแต่ต้น
บอกลาไมโครพลาสติก
ศาสตราจารย์ไอดะและเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาพลาสติกชนิดใหม่แต่เพิ่มเงื่อนไขอย่างหนึ่งเข้าไปคือ หากมันสัมผัสกับ ‘น้ำทะเล’ เมื่อไหร่ก็จะเกิดกระบวนการย่อยสลายขึ้นมา ทีมวิจัยได้ทำการรวมโมเลกุลพื้นฐาน 2 ชนิด (เฮกซาเมตาฟอสเฟต และ กัวนิดิเนียม) เข้าด้วยกันเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่า สะพานไอออน (Salt bridge)
ซึ่งจะทำให้เกลือถูกกำจัดออกไปและทิ้งวัสดุที่เหลือให้แข็งแรง กระบวนการนี้เป็นขั้นตอนสำคัญในการสร้างพลาสติกประเภทใหม่ หากไม่มีขั้นตอนนี้วัสดุที่ได้ก็จะเปราะบาง แต่สิ่งสำคัญก็คือเมื่อวัสดุนี้สัมผัสกับ ‘น้ำเกลือ’ อีกครั้ง โมเลกุลของมันก็จะย้อนกลับ ย่อยสลาย และทำลายโครงสร้างพันธะโมเลกุลพื้นฐานทั้งสองให้หมดภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง
“แม้ว่าการที่ย้อนกลับได้ของพันธะซุปเปอร์โมเลกุลโพลีเมอร์จะก่อให้เกิดความคิดที่ว่าจะกลายเป็นพลาสติกอ่อนแอและไม่เสถียร แต่วัสดุใหม่ของเรากลับตรงกันข้าม” ศาสตราจารย์ไอดะ กล่าว “พลาสติกชนิดใหม่ของเราจะแตกตัวเป็นสารประกอบเริ่มต้นเมื่อเจอกับอิเล็กโทรไลต์”
การทดสอบเผบให้เห็นว่าวัสดุชนิดใหม่นี้ไม่เป็นพิษและไม่ติดไฟ แต่สามารขึ้นรูปได้ในอุณหภูมิที่สูงเหมือนพลาสติกชนิดอื่น ๆ และหลังจากละลายในน้ำเกลือแล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถกู้คืนองค์ประกอบพื้นฐานดั้งเดิมของทั้งสองชนิดได้ร้อยละ 91 และ 82 ตามลำดับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่ารีไซเคิลได้ง่าย
โอกาสในอนาคต
ทีมวิจัยกล่าวว่าวัสดุใหม่ที่พัฒนาขึ้นมานี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้มากมายโดยเฉพาะเป็นส่วนประกอบต่าง ๆ ในการปรับแต่งวัสดุขั้นสุดท้ายให้มีความแข็งแรง ยืดหยุ่น น้ำหนักเบา หรือทนต่อรอยขีดข่วน แต่สามารถย่อยสลายได้ออกมาและให้ฟอสฟอรัสและไนโตรเจนคล้ายกับปุ๋ยให้จุลินทรีย์
“วัสดุพลาสติกชนิดใหม่ของเราสามารถใช้ได้อย่างแพร่หลายในหลายโอกาสที่ต้องใช้วัสดุน้ำหนักเบาแต่มีความแข็งแรงเชิงกล” ศาสตราจารย์ไอดะ บอก
ในอนาคตทีมวิจัยตั้งใจจะพัฒนาพลาสติกรุ่นใหม่ ๆ ต่อไปเพื่อครอบคลุมการใช้งานที่หลากหลายยิ่งขึ้น ซึ่งข้อจำกัดต่อไปที่พวกเขาต้องการเอาชนะก็คือ ทำให้วัสดุนี้สามารถงอได้เหมือนพลาสติกทั่วไป
“ด้วยวัสดุใหม่นี้ เราจึงสามารถสร้างพลาสติกตระกูลใหม่ที่มีความแข็งแรง มั่นคง รีไซเคิลได้ ทำหน้าที่ได้หลายอย่าง และที่สำคัญคือไม่ก่อให้เกิดไมโครพลาสติก” ศาสตราจารย์ไอดะทิ้งท้าย
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://www.advancedsciencenews.com
อ่านเพิ่มเติม : ‘เมื่อทะเลมีพลาสติก มากกว่าปลา’
จากความสะดวกสบายสู่หายนะใต้ท้องทะเล
