นวัตกรรมทดแทนพลาสติก

น้ำทิ้งจากการผลิตยางแผ่นดิบเป็นสาเหตุทำให้เกิดน้ำเน่าเสีย ซึ่งส่งกลิ่นเหม็น เกิดมลภาวะทางน้ำและทางอากาศ จากสถิติ พบว่า ในการผลิตยางแผ่นดิบ เพียง 20 แผ่นต่อวัน จะเกิดน้ำเสียถึง 160 ลิตรในน้ำทิ้ง

จากการทำยางแผ่นดิบ มีกรดอินทรีย์เจือปนอยู่ โดยพบว่าสภาพกรดที่อยู่ในน้ำทิ้งจากการทำยางแผ่นดิบ เหมาะที่จะนำมาเพาะเลี้ยงแบคทีเรียที่ชื่อ Acetobacterxylinum เนื่องจากแบคทีเรียชนิดนี้ ต้องการสภาพที่เป็นกรดและมีแอมโมเนียมสูง นอกจากนั้นยังใช้คาร์บอน เป็นแหล่งผลิตเซลลูโลสขึ้นมา นักเรียนโรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จึงได้นำน้ำเสียเหล่านี้มาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ โดยใช้น้ำทิ้งจากการทำยางแผ่นดิบ มาผลิต Gelatinous Bacterial Cellulose (GBC) เพื่อปรับปรุงประยุกต์ใช้เป็นผลิตภัณฑ์ทดแทนพลาสติกต่อไป นอกจากนั้นน้ำที่ได้จากการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียลเซลลูโลสยังมีสภาพเป็นกรดสามารถนำมาทำยางแผ่นดิบได้

นวัตกรรมนี้ มีชื่อผลงานว่า “พลาสติก GBC ที่เลี้ยงด้วยน้ำทิ้งจากการทำยางแผ่นดิบ” ผู้จัดทำ ได้แก่ นางสาวอรวรรณ ทัศนเบญจกุล นายปัณณวัฒน์ เพียรจัด และนางสาวณัฏฐณิชา ใจรังษี นักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จังหวัดสุราษฎร์ธานี โดยมีอาจารย์สุวารี พงศ์ธีระวรรณและอาจารย์เฉลิมพร พงศ์ธีระวรรณ เป็นที่ปรึกษา นวัตกรรมนี้ได้รับรางวัลชนะเลิศ จากการประกวด “นวัตกรรมอนุรักษ์น้ำในชุมชนอย่างยั่งยืน” ในโครงการยุวชนไทยร่วมใจรักษ์น้ำ ประจำปี 2556 (Thai Tap Junior Water Prize 2013) โดยบริษัทน้ำประปาไทย จำกัด (มหาชน) ร่วมกับ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)

นส.อรวรรณ ทัศนเบญจกุล หนึ่งในทีม เล่าว่า ขั้นแรกได้สังเกตสภาพแวดล้อมในชุมชนและศึกษาข้อมูลแยกเป็นส่วนๆ เริ่มจากการศึกษาสภาพของน้ำทิ้งจากการทำยางแผ่นดิบเพื่อหาวิธีที่จะกำจัด น้ำเสียจากการทำยางแผ่นดิบเหล่านั้น จึงได้ศึกษาต่ออีกว่า แผ่นเจลนั้นเกิดจากอะไร ซึ่งจะพบว่ามีแบคทีเรีย ที่ชื่อว่าAcetobacterxylinumแต่ข้อมูลก็ยังไม่เพียงพอ จึงได้ศึกษาเพิ่มเติมถึงสภาวะที่แบคทีเรียชนิดนี้จะเจริญเติบโตได้ จากการศึกษาข้อมูลก็จะพบว่าแบคทีเรียนี้ สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพที่เป็นกรด และน้ำทิ้งที่กำลังทำการศึกษาอยู่ก็เป็นกรด สอดคล้องกัน

หลังจากนั้นจึงได้ทำการทดลองเพื่อเพาะ Acetobacterxylinum และนำเซลลูโลสที่ผลิตได้ไปพัฒนาเป็นพลาสติก GBC ที่มีคุณสมบัติหลากหลาย สามารถลดต้นทุนการผลิตในการเติมกรดอะซิติกและแอมโมเนียมซัลเฟตในสูตรอาหารเพาะเลี้ยง โดยผลจากการทดลองพบว่าเมื่อใช้น้ำทิ้งจากการทำยางแผ่นดิบผสมกับน้ำมะพร้าวแก่ และสารอื่นๆ จะสามารถผลิตแผ่นแบคทีเรียลเซลลูโลสได้หนา 1.49 เซ็นติเมตร ซึ่งเป็นการลดต้นทุนในการผลิตโดยลดกรด อะซิติก และแอมโมเนียมซัลเฟต

จึงได้นำผลผลิตที่จะไปใช้ประโยชน์คือ แผ่น Gelatinous Bacterial Cellulose (GBC) และกรดอะซิติก ไปพัฒนาแผ่นเซลลูโลสที่ได้ ด้วยการนำเซลลูโลสจากแบคทีเรียมาปั่นละเอียด เพื่อเพิ่มช่องว่างระหว่างเส้นใยในการคอมโพสิตกับสารที่เติมลงไป โดยใช้เทนนินจากเปลือกมังคุดเป็นสารเชื่อมขวางในการยึดเกาะของเส้นใยเซลลูโลสให้แน่นขึ้น ทำการผสมกับน้ำยางพาราข้น เพื่อเป็นวัสดุประสานเพิ่มความเหนียวทนต่อการฉีกขาดและเพิ่มความยืดหยุ่นของผิวสัมผัส

ต้านการเกิดเชื้อราด้วยไททาเนียมไดออกไซด์ ลดความเหนียวหนืดและเพิ่มความแข็งแรงของแผ่นเยื่อโดยใช้คาร์บอนนาโนทิวป์ ลดการดูดกลับความชื้น มีความเสถียรไม่บวมหรือเสียสภาพแผ่น GBC ที่ได้มีคุณสมบัติที่มีความโดดเด่นคือ ทำความสะอาดได้ง่าย ราและแบคทีเรียไม่เจริญเติบโต สามารถพัฒนาไปเป็นแผ่นเยื่อที่ต้องการการระบายอากาศที่ดี ดูดก๊าซได้ดี และสลายก๊าซเมื่อได้รับรังสี UV สำหรับกรดที่ได้จากการเพาะเลี้ยง มีค่า pH 4.5 สามารถนำมาทำยางแผ่นดิบได้ต่อไปและสามารถลดน้ำทิ้งจากการทำยางแผ่นดิบได้ 7.41 ลิตร ต่อพื้นที่ GBC หนึ่งตารางเมตร และลดน้ำมะพร้าวแก่ได้ 21.3 ลิตร ต่อพื้นที่GBC หนึ่งตารางเมตร