นักวิจัยญี่ปุ่นพัฒนาพลาสติกย่อยสลายได้ในทะเล ลดปัญหาขยะไมโครพลาสติก
เมื่อวันที่ 26 พฤศจิกายน 2567 คณะนักวิจัยที่นำโดย ทาคุโซะ ไอด้า จากศูนย์วิทยาศาสตร์สสารใหม่เกิดขึ้น (CEMS) ภายใต้สถาบันวิจัยริเค็น ประเทศญี่ปุ่น ได้พัฒนาพลาสติกชนิดใหม่ที่แข็งแรงทนทานและสามารถย่อยสลายได้ในน้ำทะเล ซึ่งเป็นการค้นพบที่อาจช่วยลดปัญหามลพิษจากไมโครพลาสติกในมหาสมุทร รายงานผลการทดลองนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Science เมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายนที่ผ่านมา
ปัญหาไมโครพลาสติกและการพัฒนาวัสดุทางเลือก
ไมโครพลาสติกเป็นพลาสติกขนาดเล็กกว่า 5 มม. ที่เกิดจากการเสื่อมสภาพของพลาสติกทั่วไปและไม่สามารถย่อยสลายได้ในธรรมชาติ พลาสติกเหล่านี้เป็นอันตรายต่อระบบนิเวศทางทะเลและอาจเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารของมนุษย์
แม้ว่าพลาสติกที่สามารถรีไซเคิลหรือย่อยสลายได้ เช่น พลาสติก PLA จะมีอยู่แล้ว แต่ปัญหาหลักคือเมื่อพลาสติกดังกล่าวหลุดรอดไปในทะเล มันไม่สามารถย่อยสลายได้ในน้ำ เนื่องจากไม่ละลายน้ำ ทำให้เกิดปัญหาไมโครพลาสติกสะสมในธรรมชาติ
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทีมวิจัยจึงพัฒนาพลาสติกซูปราโมเลกุล (Supramolecular Plastics) ซึ่งมีโครงสร้างที่ยึดติดกันด้วยพันธะเคมีแบบย้อนกลับได้ (Reversible Interactions) โดยใช้โมโนเมอร์ไอออนิก 2 ชนิด ได้แก่ โซเดียมเฮกซะเมตาฟอสเฟต ซึ่งเป็นวัตถุเจือปนอาหาร และโมโนเมอร์กวานิดิเนียมไอออนที่สามารถย่อยสลายได้ด้วยแบคทีเรีย
ขั้นตอนการพัฒนาและคุณสมบัติพิเศษ
นักวิจัยค้นพบว่า การเชื่อมโยงโครงสร้างพลาสติกผ่าน “สะพานเกลือ” (Salt Bridges) ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความยืดหยุ่นให้กับพลาสติก แม้ว่าสะพานเกลือดังกล่าวจะคงตัวในสภาพปกติ แต่เมื่อสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ในน้ำทะเล โครงสร้างของพลาสติกจะอ่อนตัวลงและเริ่มย่อยสลาย
การทดสอบในเบื้องต้นพบว่า เมื่อพลาสติกชนิดใหม่นี้สัมผัสกับน้ำทะเล จะย่อยสลายอย่างสมบูรณ์ในไม่กี่ชั่วโมง และสามารถรีไซเคิลได้ง่าย โดยนักวิจัยสามารถนำโซเดียมเฮกซะเมตาฟอสเฟตกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 91% และกวานิดิเนียมได้ 82% นอกจากนี้ ในการทดสอบในดิน แผ่นพลาสติกสามารถย่อยสลายได้ภายใน 10 วัน และยังช่วยเติมฟอสฟอรัสและไนโตรเจนให้กับดินคล้ายกับปุ๋ยธรรมชาติ
การใช้งานและอนาคตของพลาสติกชนิดใหม่
พลาสติกซูปราโมเลกุลชนิดใหม่นี้มีความแข็งแรงและปลอดภัยไม่ก่อให้เกิดพิษ รวมถึงสามารถหลอมและขึ้นรูปได้ที่อุณหภูมิ 120°C นอกจากนี้ นักวิจัยยังสามารถปรับแต่งคุณสมบัติของพลาสติกให้เหมาะสมกับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น พลาสติกแข็งทนต่อรอยขีดข่วน พลาสติกที่ยืดหยุ่นคล้ายซิลิโคน หรือพลาสติกที่รับน้ำหนักได้มาก
พลาสติกเหล่านี้ยังเหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม 3D Printing และการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ เนื่องจากสามารถย่อยสลายในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ เช่น น้ำทะเล
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสังคม
ความสำเร็จของพลาสติกชนิดใหม่นี้อาจเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมพลาสติกทั่วโลก โดยช่วยลดมลพิษจากไมโครพลาสติกและสนับสนุนการรีไซเคิลอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) ของสหประชาชาติในการลดขยะพลาสติกและปกป้องระบบนิเวศทางทะเล
ทาคุโซะ ไอด้า กล่าวว่า “เราสร้างพลาสติกชนิดใหม่ที่แข็งแรง เสถียร รีไซเคิลได้ และไม่ก่อให้เกิดไมโครพลาสติก ซึ่งนับเป็นก้าวสำคัญในความพยายามแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมระดับโลก”
พลาสติกชนิดใหม่นี้ไม่เพียงแต่ตอบโจทย์ด้านสิ่งแวดล้อม แต่ยังเปิดโอกาสใหม่ในด้านนวัตกรรมวัสดุที่สามารถใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรมได้อีกด้วย
เครดิตภาพและข้อมูลจาก : riken
NEWS UPDATE
