‘คุกกี้’ จาก ‘ขยะพลาสติก’ นวัตกรรมแก้ปัญหา ‘ขาดแคลนอาหาร’ 

คงไม่มีใครคิดว่าจะมี “คุกกี้” ที่ผลิตมาจาก “ขยะพลาสติก” แต่นวัตกรรมนี้เกิดขึ้นจริงแล้ว จากฝีมือของทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นอิลลินอยส์ คาร์บอนเดล  ภายใต้โครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจากนาซา โดยหวังใช้เป็นอาหารสำหรับนักบินอวกาศในภารกิจการเดินทางไกลในอนาคต และแก้ปัญหา  “ขาดแคลนอาหาร” ในอนาคต

กระบวนการผลิตคุกกี้นี้ เรียกว่า “µBites” (ไมโครบิตส์) เริ่มต้นด้วยการนำพลาสติกกลุ่ม “โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต” หรือ PET (Polyethylene terephthalate) ซึ่งเป็นพลาสติกที่ผลิตขวดน้ำดื่มแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง มาย่อยสลายผ่านกระบวนการที่ใช้น้ำและออกซิเจนภายใต้อุณหภูมิและความดันที่สูงมาก เพื่อสลายโครงสร้างที่เหนียวของพลาสติกให้กลายเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่มีคาร์บอนสูง โดยผู้คิดค้นกระบวนการนี้คือ เคน แอนเดอร์สัน ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาของมหาวิทยาลัย

โมเลกุลคาร์บอนขนาดเล็ก ที่ได้จากการย่อยพลาสติกจะนำไปใช้เป็น “อาหาร” ให้แก่ “ยีสต์” ที่ผ่านการปรับแต่งพันธุกรรม โดยยีสต์เหล่านี้จะทำหน้าที่แปลงคาร์บอนจากพลาสติกให้กลายเป็นโมเลกุลชีวภาพชนิดใหม่ เช่น โปรตีน ไขมัน และสารอาหารอื่น ๆ 

จากนั้น จึงนำสารอาหารที่ยีสต์สร้างขึ้น ไปผสมเข้ากับแป้งและขึ้นรูปเป็นแผ่นคุกกี้ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ พร้อมแต่งกลิ่นและรสชาติเป็นรสวานิลลา ซึ่งได้รับการพัฒนาโดย ซานเดีย ชายาเซการา นักศึกษาปริญญาโทในโครงการด้วยการใช้ยีสต์ทำขนมปังดัดแปลงพันธุกรรม เพื่อสร้างสารวานิลลิน ซึ่งเป็นสารที่ให้กลิ่นและรสชาติของวานิลลา โดยสังเคราะห์ขึ้นจากกรดเฟอรูลิกที่ได้จากเศษขยะทางการเกษตร เช่น ลำต้นข้าวโพด 

“เรากำลังใช้จุลชีพเพื่อพัฒนาคุกกี้ ให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ดึงดูดใจและเป็นมิตรกับผู้บริโภคมากขึ้น” ชายาเซการากล่าว

คุกกี้จากขยะพลาสติก
เครดิตภาพ: Rusty Bailey/SIUC Media & Communication Resources

แต่กว่าจะได้ คุกกี้สูตรนี้มา ทีมวิจัยต้องพัฒนาจุลชีพสายพันธุ์ที่สอง โดยเพาะเลี้ยงยีสต์รุ่นแล้วรุ่นเล่าในเอทิลีนไกลคอล (Ethylene glycol) ซึ่งเป็นสารเคมีครึ่งหนึ่งของโครงสร้างพลาสติก PET ยีสต์สายพันธุ์นี้ ได้รับการคัดเลือกเฉพาะเซลล์ที่สามารถทนทานต่อสารดังกล่าวได้ดีที่สุด จนกระทั่งสามารถมีชีวิตอยู่ได้ด้วยการกินสารเคมีจากพลาสติกชนิดนี้ และสร้างเบต้าแคโรทีน (Beta-carotene) ซึ่งเป็นสารสีส้มในแครอทที่ร่างกายมนุษย์สามารถแปลงเป็นวิตามินเอได้สำเร็จ

ดร.ลาฮิรู ชายาโคดี นักจุลชีววิทยาและรองศาสตราจารย์ประจำคณะวิทยาศาสตร์ชีวภาพและสถาบันวิทยาศาสตร์การหมัก ผู้นำโครงการนี้ กล่าวถึงแรงบันดาลใจในการเปลี่ยนขยะพลาสติกให้เป็นอาหารว่า “ห้องปฏิบัติการของผมทำงานด้านการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับอัปไซเคิลพลาสติก เราเลยคิดว่าทำไมไม่ลองผลิตอาหารดู เพราะพลาสติกคือคาร์บอน และอาหารก็คือคาร์บอนเช่นกัน"

ถึงแม้เทคโนโลยีนี้จะสามารถทำงานได้จริงในระดับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ แต่ในขณะนี้ยังคงไม่มีมนุษย์คนใดได้มีโอกาสชิมรสชาติของคุกกี้นี้เลยแม้แต่คนเดียว ดร.ชายาโคดี กล่าวว่า “พวกเรายังไม่ได้กินมันเลย เนื่องจากกำลังรอการอนุมัติ เพื่อเริ่มทำการทดสอบในมนุษย์อย่างเป็นทางการ” ซึ่งขั้นตอนนี้จะเป็นตัวเปลี่ยนผลลัพธ์ทางเคมีในห้องปฏิบัติการให้กลายเป็นอาหารจริง ๆ

แม้จะยังไม่มีการทดสอบชิมจริง แต่ทางทีมงานได้ทำการประเมินเบื้องต้นในห้องปฏิบัติการของตนเอง รวมถึงส่งตรวจผ่านห้องปฏิบัติการภายนอกที่ได้รับการรับรอง เพื่อวิเคราะห์หาความเสี่ยงของสารเคมีที่เป็นพิษ โลหะหนัก สารก่อภูมิแพ้ และเชื้อก่อโรคในอาหาร รวมถึงจำลองกระบวนการย่อยอาหารในมนุษย์เป็นที่เรียบร้อยแล้ว 

คุกกี้จากขยะพลาสติก
เครดิตภาพ: Rusty Bailey/SIUC Media & Communication Resources

อีกทั้ง คณะวิจัยยังได้ทำการทดสอบประสาทสัมผัสเบื้องต้นด้านกลิ่นกับกลุ่มทดสอบ ซึ่งคุกกี้จากพลาสติกนี้ได้รับคะแนนประเมินด้านกลิ่นเฉลี่ยสูงถึง 7.33 จากคะแนนเต็ม 9 คะแนน โดยผู้ที่ได้ดมกลิ่นส่วนใหญ่กล่าวว่า พวกเขาพร้อมที่จะรับประทานคุกกี้ชนิดนี้ หากอยู่ในสถานการณ์ที่ขาดแคลนอาหาร 

อย่างไรก็ดี ทีมวิจัยตระหนักดีว่า ไม่ใช่ทุกคนอยากจะลองกินคุกกี้ที่ผลิตมาจากขยะพลาสติก ดังนั้นจึงต้องหาทางเปิดใจสาธารณชนให้ได้ก่อน แต่เริ่มต้นจากการเปลี่ยนทัศนคติและสร้างความคุ้นเคยแก่ผู้คน

ในตอนแรก คุกกี้ดังกล่าวถูกคิดค้นขึ้น เพื่อส่งประกวดโครงการประกวดเทคโนโลยีอาหารในอวกาศห้วงลึก ของนาซา ซึ่งมีเป้าหมายให้นักวิทยาศาสตร์คิดค้นระบบผลิตอาหาร ที่ไม่ต้องอาศัยการส่งเสบียงเพิ่มเติมสำหรับนักบินอวกาศในการเดินทางไกล เช่น ภารกิจไปดาวอังคารที่ต้องใช้เวลาเดินทางไปกลับนานถึงสามปีภายใต้สภาวะสุดขั้ว 

ขณะเดียวกัน ดร.ชายาโคดี ยังคาดหวังว่า เทคโนโลยีนี้จะช่วยแก้ไขปัญหาขาดแคลนอาหารในพื้นที่ทุรกันดาร หรือสถานการณ์ฉุกเฉินบนโลกได้ด้วย เช่น ทะเลทราย เขตอาร์กติก หรือแอนตาร์กติกา รวมถึงในเรือดำน้ำและรถบรรทุกบรรเทาสาธารณภัย ซึ่งสามารถติดตั้งตู้ผลิตอาหารเคลื่อนที่สามารถผลิตอาหารในจุดเกิดเหตุได้ทันที โดยไม่ต้องรอคอยการขนส่ง 

“ความต้องการอาหารทั่วโลกคาดว่าจะเพิ่มขึ้น 35% ถึง 56% ภายในปี ค.ศ. 2050 และราว 30% ของประชากรโลกจะเผชิญความเสี่ยงจากความหิวโหยในอนาคต ซึ่งผมเชื่อว่าทางออกของเรื่องนี้คือการใช้จุลชีพ” ดร.ชายาโคดีกล่าว 

อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการผลิตยังเป็นอุปสรรคสำคัญ เพราะปัจจุบันคุกกี้มีต้นทุนสูงถึง 60 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม แต่ทีมวิจัยกำลังพัฒนาปรับปรุง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของยีสต์และขยายขนาดกำลังการผลิต ซึ่งคาดว่าจะสามารถช่วยลดต้นทุนลงได้ในอนาคต 

อีกทั้ง ดร.ชายาโคดี ยังเชื่อว่าเทคโนโลยีจุลชีพนี้จะสามารถดึงดูดภาคเอกชนให้เข้ามาร่วมลงทุนได้ เนื่องจากส่วนผสมอาหารที่สกัดได้มีมูลค่าทางเศรษฐกิจสูงกว่าเม็ดพลาสติกรีไซเคิลทั่วไป ซึ่งอาจจะช่วยผลักดันให้การแก้ไขปัญหาขยะพลาสติกและวิกฤติความหิวโหยของโลกดำเนินไปพร้อมกันได้สำเร็จในท้ายที่สุด

ที่มา: Earth, First Post, The Guardian