เปลี่ยน ‘ขยะพลาสติก’ เป็น ‘กรดอินทรีย์’ ด้วย ‘น้ำ-ออกซิเจน’ ไม่มีไมโครพลาสติกตกค้าง

“ขยะพลาสติก” กำลังกลายเป็นวิกฤติที่รุนแรงขึ้นทั่วโลก คณะนักวิจัยนานาชาติได้ค้นพบวิธีการใหม่ที่อาจเป็นกุญแจสำคัญในการไขปัญหานี้ โดยการเปลี่ยนขยะพลาสติกที่ย่อยสลายยากให้กลายเป็นสารเคมีที่มีมูลค่าสูงโดยใช้เพียงทรัพยากรที่หาได้ง่ายที่สุดอย่างน้ำและออกซิเจนเท่านั้น

สำหรับนวัตกรรมนี้ เป็นความร่วมมือของทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเจ้อเจียง ร่วมกับมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ มหาวิทยาลัยโตเกียว และสถาบันอื่น ๆ ซึ่งประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนขยะพลาสติกที่ใช้ในชีวิตประจำวันให้กลายเป็น “กรดอินทรีย์” ที่มีมูลค่าเพิ่ม

นักวิจัยได้นำ “ขยะพลาสติก” หลายชนิดทดสอบครอบคลุมตั้งแต่ พอลิเอทิลีน, พอลิโพรพิลีน ไปจนถึงยางรถยนต์ที่ถูกทิ้ง ซึ่งปรกติแล้ววัสดุเหล่านี้จะมีความทนทานทางเคมีสูงมากและยากต่อการทำลายด้วยวิธีทั่วไป มาย่อยสลายด้วยกระบวนการไมโครดร็อปเล็ต (Microdroplet) ซึ่งเป็นละอองฝอยขนาดจิ๋วระดับไมโครเมตร โดยกระบวนการเริ่มต้นจากการหลอมพลาสติกและกวนในน้ำ ซึ่งจะทำให้พอลิเมอร์แตกตัวเป็นละอองขนาดเล็กระดับไมโครกระจายตัวอยู่ในน้ำ

ในสภาวะนี้จะเกิด “อินเทอร์เฟซระหว่างน้ำและน้ำมัน” ที่มีพลังงานสูง ซึ่งสามารถสร้าง “อนุมูลไฮดรอกซิล” ที่มีปฏิกิริยาสูงขึ้นมาได้เองตามธรรมชาติ อนุมูลเหล่านี้จะทำหน้าที่เหมือน “กรรไกรเคมี” ที่คอยตัดพันธะที่แข็งแรงของโซ่พอลิเมอร์ให้ขาดออกจากกัน

วิธีการนี้ เป็นกระบวนการที่ปราศจากสารเร่งปฏิกิริยา ซึ่งแตกต่างจากการรีไซเคิลทางเคมีแบบเดิม ที่ปรกติแล้วการรีไซเคิลพลาสติกมักต้องพึ่งพาสารเร่งปฏิกิริยาราคาแพงและบางครั้งอาจเป็นพิษ

ศ.หวัง หยง ผู้เขียนหลักจากมหาวิทยาลัยเจ้อเจียง กล่าวว่า “เมื่อไม่ต้องใช้สารเร่งปฏิกิริยาที่มีราคาแพงหรือเป็นพิษ เท่ากับเราได้ขจัดอุปสรรคสำคัญทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมประการหนึ่งในการนำการรีไซเคิลพลาสติกทางเคมีมาใช้ในระดับอุตสาหกรรม”

จากการทดลอง โดยใช้พอลิเอทิลีนเป็นโมเดล ทีมวิจัยสามารถเปลี่ยนรูปพลาสติกได้เกือบสมบูรณ์ ได้ผลผลิตเป็น “กรดไดแอซิดสายสั้น” ถึง 69% ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง และที่สำคัญคือไม่หลงเหลือเศษไมโครพลาสติกทิ้งไว้เบื้องหลัง

นอกจากนี้ กระบวนการดังกล่าวยังมีความทนทานสูงต่อสารเติมแต่งในเชิงพาณิชย์และขยะผสม ซึ่งมักจะเป็นตัวการที่ทำให้สารเร่งปฏิกิริยาในระบบรีไซเคิลทั่วไปเสื่อมสภาพ ยิ่งไปกว่านั้น วิธีนี้ยังสามารถทำงานได้ดีเยี่ยมแม้จะใช้น้ำประปาหรือน้ำทะเล

ศ.เกรแฮม ฮัตชิงส์ ศาสตราจารย์ด้านเคมีจากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์กล่าวเสริมว่า “เรากำลังจมอยู่ในกองขยะพลาสติก และเราต้องการวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับการรีไซเคิลอย่างมีประสิทธิภาพ การค้นพบของเราแสดงให้เห็นว่า การใช้น้ำและออกซิเจนเพียงอย่างเดียว ภายใต้สภาวะละอองจิ๋วที่เหมาะสม มีพลังเพียงพอที่จะขับเคลื่อนการออกซิเดชันแบบเลือกสรรของวัสดุที่ทนทานและเฉื่อยชาทางเคมีที่สุดในโลกได้”

นวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดขยะ แต่ยังเปลี่ยนขยะให้เป็นวัตถุดิบต้นน้ำสำหรับอุตสาหกรรมยา สารเติมแต่งอาหาร และการผลิตวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งเป็นสารเคมีที่อุตสาหกรรมต้องซื้อในปริมาณมหาศาลอยู่แล้ว

งานวิจัยนี้ มีความเป็นไปได้ที่จะสามารถนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ โดยผ่านการทดสอบในระดับ 300 กรัม และมีการวิเคราะห์ต้นทุนที่ชี้ว่าโรงงานขนาดใหญ่อาจคืนทุนได้ภายในเวลาเพียง 3 ปี ซึ่งนับเป็นก้าวสำคัญของการเปลี่ยนภาระทางสิ่งแวดล้อมให้กลายเป็นทรัพยากรที่มีค่าอย่างยั่งยืน

ที่มา: Earth, Global Times, Phys