เมื่อเรานึกถึงบางสิ่งบางอย่างที่ย่อยสลายได้ เรามักจะนึกถึงภาพการแยกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยแล้วเกิดการสลาย และหายไป เช่นเดียวกับไบโอพลาสติก ซึ่งผลิตจากไบโอพอลิเมอร์ที่ได้จากวัสดุธรรมชาติ สามารถย่อยสลายได้ด้วยกระบวนการทางชีวภาพ แล้วเปลี่ยนไปเป็นธาตุคาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจน โดยจะย่อยส่วนประกอบที่เป็นวัสดุธรรมชาติ เช่น พวกคาร์โบไฮเดรต โปรตีนจากถั่ว และไตรกลีเซอไรด์ เป็นต้น ระยะเวลาการย่อยสลายขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุล ชนิด และปริมาณไบโอพอลิเมอร์ที่ใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตไบโอพลาสติก เช่น ไบโอพลาสติกที่ผลิตจากแป้งเพียงอย่างเดียว เมื่อได้รับความชื้น แป้งจะเกิดการพองตัว และเสียรูป จากนั้นก็จะเกิดการย่อยสลายไปอย่ารวดเร็ว และปลอดภัย กลายเป็นวัตถุดิบที่คืนกลับสู่ธรรมชาติกลมกลืนไปกับสภาพแวดล้อม แต่เมื่อนำแป้งผสมเข้ากับ ไบโอพอลิเมอร์ชนิดอื่นหรือพอลิเมอร์ที่ไม่ย่อยสลายปริมาณเล็กน้อยก็จะทำให้ไบโอพลาสติก และผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้มีความแข็งแรง ทนทานยิ่งขึ้น ดังนั้น การผลิตไบโอพลาสติกเพื่อการผลิตผลิตภัณฑ์ใดๆ จึงต้องพิจารณาวัตถุประสงค์ของการใช้งานเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม การย่อยสลายง่ายของไบโอพลาสติกที่ผลิตจากวัสดุที่ธรรมชาติสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้ทำให้ผลิตภัณฑ์ไบโอพลาสติกไม่แข็งแรงทนทาน มีอายุการใช้งานสั้นกว่า อีกทั้งต้นทุนการผลิตก็สูงกว่าเมื่อเทียบกับพลาสติกสังเคราะห์ทั่วไปที่ผลิตจากสาร ปิโตรเคมีที่ได้จากธรรมชาติ แต่ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ ซึ่งหากได้มีการพัฒนาด้านความแข็งแรง ทนทาน โดยทำให้ความสามารถในการย่อยสลายบรรลุผลสำเร็จอย่างแท้จริง และลดต้นทุนการผลิตต่ำลงได้แล้ว ก็จะทำให้ผลิตภัณฑ์ไบโอพลาสติกมีอนาคตสดใสยิ่งขึ้น ดังนั้นการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่สัมฤทธิ์ผลจึงอาจเริ่มจากการเลือกใช้วัสดุธรรมชาติที่หาได้ง่าย มีปริมาณมาก ราคาถูก และสามารถปรับปรุงคุณภาพเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีความทนทานแข็งแรงขณะใช้งาน โดยมีปัจจัยในการพิจารณาถึงผลกระทบที่มีต่อสภาพแวดล้อม คือ
1. เป็นวัสดุธรรมชาติที่ใช้แล้วสามารถเกิดขึ้นใหม่ได้ โดยพิจารณาว่า วัสดุนั้นสามารถเกิด หรือเจริญเติบโตขึ้นใหม่เพื่อให้ทันต่อการนำไปผลิตไบโอพลาสติกหรือไม่ เช่น วัสดุที่ผลิตจากเมล็ดถั่วนำมาใช้ประโยชน์ได้เร็วกว่าที่ผลิตจากไม้
2. มีความสามารถในการย่อยสลาย โดยพิจารณาจากระยะเวลาการย่อยสลายหลังการเลิกใช้งาน
3. ลดปริมาณของเสียที่เกิดโดยพิจารณาปริมาณของเสีย หรือมลภาวะที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตไบโอดีพลาสติก หรือเมื่อเลิกใช้ผลิตภัณฑ์แล้ว
อันที่จริงวัสดุธรรมชาติหลายชนิดได้มีการพัฒนาสมบัติทางเคมี และฟิสิกส์ ให้กลายเป็นไบโอพอลิเมอร์สำหรับผลิตผลิตภัณฑ์ไบโอพลาสติกที่มีความแข็งแรง ทนทาน ยืดหยุ่น และหักงอได้ ซึ่งปัจจุบันได้มีการขยายการผลิตออกมาใช้เชิงการค้า เช่น cellulose collagen casein polyesters แป้งโปรตีนจากถั่ว และข้าวโพด เป็นต้น และในบรรดาวัสดุธรรมชาติทั้งหลายเหล่านี้ แป้งนับว่ามีจำนวนมากและราคาถูกที่สุด เนื่องจากสามารถหาได้ว่ายจากพืชชนิดต่าง ๆ เช่น ข้าวโพด ข้าวสาลี มันฝรั่ง มันเทศ มันสำปะหลัง เป็นต้น แต่แป้งมีขีดจำกัดการใช้ง่ายค่อนข้างน้อย เนื่องจากไบโอพลาสติกที่ผลิตจากแป้งโดยตรง เกิดการพองตัวและเสียรูปง่ายเมื่อได้รับความชื้น จึงได้มีการใช้เชื้อจุลินทรีย์เข้าไปย่อยสลายแป้งแล้วเปลี่ยนแป้งให้กลายสาร monomer ที่เรียกว่า กรด lactic หลังผ่านการบวนการ polymerization กรด lactic จะเชื่อมโยงต่อกันเป็นสายโซ่ยาวเรียกว่า polymer ซึ่งจะสร้างพันธะต่อไปอีก จนกลายเป็นพลาสติกที่เรียกว่า polylactic acid (PLA) นอกจากนี้เชื้อจุลินทรีย์หลายชนิดยังใช้แป้งในการสังเคราะห์และสะสมพอลิเมอร์ที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ขึ้นภายในเซลล์
ปัจจุบันไบโอพลาสติกจากไบโอพอลิเมอร์ที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงของแป้ง หรือจากแป้งโดยตรง สามารถนำมาใช้ผลิตผลิตภัณฑ์หลายประเภท เช่น ถุง และกระสอบบรรจุปุ๋ย ภาชนะบรรจุอาหารจานด่วน บรรจุภัณฑ์ต่างๆ แผ่นฟิล์มสำหรับห่อของ และคลุมต้นกล้าของพืชสำหรับกันแมลง ผ้าอ้อม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น บริษัทโตโยต้า เป็นบริษัทผลิตรถยนต์รายแรกของโลกที่ใช้ polylactic acid (PLA) ในการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ และปลอกครอบยางอะไหล่รถยนต์ บริษัทมิตซูบิชิพลาสติกประสบความสำเร็จในการเพิ่มความแข็งแรง และความสามารถในการต้านทานความร้อนของ polylactic acid โดยนำมาทำปฏิกิริยาทางเคมีร่วมกับไบโอพลาสติก และสารตัวเติมอื่นๆ ไบโอพลาสติกชนิดใหม่ที่ผลิตขึ้นสามารถนำมาผลิตกล่อง และโครงพลาสติก สำหรับผลิตภัณฑ์ชิ้นใหม่ของบริษัท Sony ในขณะเดียวกับ บริษัท NEC ได้ทดลองใช้ polylactic acid ผสมกับเส้นใยปอในปริมาณร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก เพื่อการผลิตผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแข็งแรง และต้านทานความร้อนสูง เป้าหมายในระยะเวลา 2 ปีข้างหน้าของบริษัท NEC คือ การใช้ไบโอพลาสติกชนิดใหม่นี้เพียงอย่างเดียวในการผลิตผลิตภัณฑ์ เช่น ทำกล่องด้านนอกของชุดคอมพิวเตอร์ และผลิตภัณฑ์ชนิดอื่นที่สามารถใช้ประโยชน์ซับซ้อนยิ่งขึ้น ซึ่งในปัจจุบัน ประเทศญี่ปุ่นได้มีการใช้พลาสติกประมาณ 14 ล้านตันต่อปี หากการผลิตไบโอพลาสติก หรือพลาสติกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีปริมาณการผลิตเพิ่มขึ้นเพียงปีละ 1 หมื่นตัน แล้วคาดว่าในปี 2005 นี้ตลาดสำหรับไบโอพลาสติกคงจะเติบโตอย่างชนิดที่คาดไม่ถึงเลยทีเดียว
กล่าวโดยสรุปก็คือ พลาสติกหรือผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ผลิตจากพอลิเมอร์สังเคราะห์จากสารปิโตรเคมีที่ใช้กันอยู่ทั่วไป แม้จะมีราคาถูก มีความแข็งแรง และมีอายุการใช้งานนาน แต่ความทนทาน และการยืดเกาะกันอย่างเหนียวแน่นของเนื้อพลาสติก ทำให้พลาสติกไม่สามารถย่อยสลายได้ด้วยกระบวนการทางชีวภาพ อันเป็นการสร้างภาระการจัดการขยะ หรือของเหลือทิ้ง ดังนั้นจึงได้เกิดการศึกษาวิจัยเพื่อนำวัสดุธรรมชาติที่หาได้ง่าย มีปริมาณมาก และราคาถูก มาทดลองผลิตไบโอพอลิเมอร์ เพื่อการผลิตไบโอพลาสติก ซึ่งการผลิตไบโอพอลิเมอร์โดยใช้วัสดุธรรมชาติเป็นวัตถุดิบนี้ นอกจากจะใช้พลังงานในการสังเคราะห์ และย่อยสลายต่ำแล้วยังทำให้ดินมีสภาพดีในการย่อยสลาย ลดการเกิดฝนกรด และสร้างสภาพแวดล้อมโดยรวมที่ดีตามไปด้วย นอกเหนือจากนั้น ผลิตภัณฑ์ไบโอพลาสติกที่ได้รับการพัฒนาแล้วยังมีสมบัติในด้านความแข็งแรง ยืดหยุ่น และทดทานต่อการใช้งานได้ดีเช่นเกี่ยวกับพลาสติกสังเคราะห์จนสามารถผลิตออกสู่ตลาดมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในอนาคตข้างหน้าหากได้มีการสนับสนุน และพัฒนาการใช้ทรัพยากรที่สามารถสร้างขึ้นใหม่ในการผลิตไบโอพลาสติก โดยทำการประเมินหรือกำหนดอายุการใช้งาน ศึกษาผลกระทบ และระยะเวลาการย่อยสลายของผลิตภัณฑ์หลังการเลิกใช้งานพร้อมทั้งหาวิธีการบริหารจัดการที่เหมาะสมลดต้นทุนการผลิต เสริมความรู้ และสร้างความเข้าใจแก่ผู้เกี่ยวข้องให้มากขึ้นแล้ว ก็จะทำให้ผลิตภัณฑ์ไบโอพลาสติกกลายเป็นที่นิยม และยอมรับของคนทั้งโลกในอนาคตข้างหน้าได้
อ้างอิง: สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย / รมณีย์ หวังดีธรรม
