ลิกนินชีวมวล ชวนยั่งยืน โอกาสใหม่บรรจุภัณฑ์ไทย

ในโลกปัจจุบันปัญหาขยะชีวมวลกำลังกลายสู่วิกฤต โดยเฉพาะประเทศไทยที่เศรษฐกิจพึ่งพาภาคการเกษตรเป็นหลัก ชีวมวลจากชานอ้อย ฟางข้าว ปาล์มน้ำมัน และเศษวัสดุทางการเกษตรจำนวนมหาศาลได้ถูกเผาทำลายหรือทิ้งไปโดยไร้ประโยชน์ ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสภาพภูมิอากาศอย่างรุนแรง

เพื่อร่วมแก้ปัญหาดังกล่าว มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ได้จัดโครงการ “การพัฒนากระบวนการบำบัดชีวมวล” เพื่อแยกส่วนและตกตะกอนลิกนินบริสุทธิ์ ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ยั่งยืน “กรีนแพ็กเกจจิ้ง” และพลาสติกผสมลิกนินที่สามารถกันรังสียูวีได้โดยไม่ต้องพึ่งพาสารเคมี

ลิกนินเป็นองค์ประกอบสำคัญในชีวมวลลิกโนเซลลูโลส มีคุณสมบัติพิเศษ สามารถดูดกลืนรังสียูวีและต้านอนุมูลอิสระ แต่ด้วยโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อน ทำให้กระบวนการสกัดแบบเดิมต้องใช้สารเคมีที่รุนแรง ซึ่งนอกจากจะทำลายคุณสมบัติสำคัญของลิกนินแล้ว ยังทำให้ลิกนินถูกจัดเป็นของเสียที่ยากต่อการนำไปพัฒนาต่อยอดด้วย

ศ.ดร.นวดล เหล่าศิริพจน์ หัวหน้าโครงการนี้กล่าวว่า ทุกวันนี้ชีวมวลถูกนำมาใช้ประโยชน์หลากหลายรูปแบบ เช่น การแปรรูปเป็นพลังงาน การสกัดองค์ประกอบสำคัญอย่างเซลลูโลสเพื่อนำไปผลิตเยื่อกระดาษ อย่างไรก็ตาม ชีวมวลยังมีองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ถูกมองข้าม หนึ่งในนั้นคือลิกนิน (Lignin) ซึ่งมีอยู่มากถึง 20% ของชีวมวล และมีศักยภาพสูงในการนำไปใช้ประโยชน์

“ชีวมวลไม่ใช่ของเสีย แต่คือทรัพยากรสำคัญที่สามารถแปรรูปให้เกิดประโยชน์สูงสุดได้ เราต้องสร้างความสมดุลระหว่างเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม”

ดร.ชญานนท์ โชติรสสุคนธ์ นักวิจัยกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีไบโอรีไฟเนอรี่และชีวภาพ (IBBG) ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เปิดเผยว่า ทีมวิจัยได้พัฒนากระบวนการใหม่ โดยใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่สกัดลิกนินออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมนำตัวทำละลายกลับมาใช้ซ้ำ

กระบวนการนี้เป็นระบบกึ่งไร้ของเสีย (Semi-Zero Waste) ช่วยให้ได้ลิกนินที่บริสุทธิ์และคงคุณสมบัติไว้อย่างครบถ้วน จากการวิจัยร่วมกันโดยใช้ห้องปฏิบัติการร่วมด้านพลังงานและเคมีชีวภาพ เราได้ค้นพบศักยภาพของลิกนินในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ยั่งยืนได้ในหลายอุตสาหกรรม เช่น การพัฒนาพลาสติกผสมลิกนินที่ป้องกันรังสียูวีได้โดยไม่ต้องพึ่งพาสารเคมี

ทั้งผลิตเป็น “กรีนแพ็กเกจจิ้ง” ด้วยการผสมลิกนินกับพลาสติกชีวภาพ เช่น พลาสติกย่อยสลายได้ (PLA) พลาสติกทนความร้อนและยืดหยุ่นสูง (Upcyling rPET) เพื่อพัฒนาบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อรังสียูวี ลดการเสื่อมสภาพ และตอบโจทย์ความยั่งยืน

สารธรรมชาติมากประโยชน์

ลิกนินยังถูกนำไปผสมในยางธรรมชาติ เพิ่มความทนทานและลดการเสื่อมสภาพจากความชื้นและออกซิเจน ทั้งแทนที่สารเคมีต้านอนุมูลอิสระได้ ทำให้เกิดยางที่มาจากธรรมชาติ 100% เหมาะสำหรับการผลิตยางรถยนต์และยางชนิดพิเศษ

และถูกนำมาใช้ในการผลิตวานิลลาสังเคราะห์ ทดแทนการใช้ฟีนอลจากปิโตรเลียม ซึ่งถูกค้นพบในกลางศตวรรษที่ 19 โดย Borregaard นักวิจัยชาวนอร์เวย์ ที่นำลิกโนซัลโฟเนตลิกนินจากอุตสาหกรรมกระดาษมาทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นร่วมกับการใช้ทองแดงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา วานิลลินเป็นที่ต้องการในตลาดโลกมากถึง 12,000 ตันต่อปี เป็นสารเคมีที่มีมูลค่าสูงกว่าคราฟต์ลิกนินถึง 100 เท่า (ราคาลิกนินอยู่ที่ 150 ดอลลาร์ต่อตัน ขณะที่วานิลลินมีมูลค่าสูงถึง 15,000 ดอลลาร์ต่อตัน)

นอกจากนี้ ลิกนินยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมความงาม ผลิตภัณฑ์รองพื้น (Foundation) ด้วยโทนสีน้ำตาลธรรมชาติ มีคุณสมบัติป้องกันรังสียูวี โดยมีค่า SPF สูงถึง 36 โดยไม่ต้องใช้สารเคมีเพิ่ม

ที่สำคัญยังมีศักยภาพต้านอนุมูลอิสระ อาจช่วยชะลอวัย ทีมวิจัยกำลังศึกษาเพิ่มเติมเพื่อยืนยันผลลัพธ์ในเชิงลึก ทั้งหมดถือเป็นการนำของเหลือจากชีวมวลมาต่อยอดเป็นนวัตกรรมที่มีมูลค่าสูงได้

สร้างคุณค่าจากขยะ

นอกจากการเพิ่มมูลค่าให้กับชีวมวลแล้ว ทีมวิจัยยังมุ่งลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ชีวมวลที่ถูกทิ้งหรือเผาทำลายมักปล่อยก๊าซเรือนกระจก เช่น มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ที่ทำให้สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง กระบวนการแปรรูปลิกนินไม่เพียงช่วยลดการปล่อยก๊าซเหล่านี้ แต่ยังสร้างรายได้ให้เกษตรกรจากการขายเศษขยะเหลือจากการเกษตรในราคาที่สูงขึ้นด้วย

ในอนาคตทีมวิจัยวางแผนขยายขอบเขตงานวิจัย เพื่อสนับสนุนเป้าหมาย Zero Emission และเศรษฐกิจหมุนเวียน โดยใช้ชีวมวลช่วยลดของเสีย และเพิ่มศักยภาพให้ผู้ประกอบการไทยในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพราะเห็นว่าแนวทางนี้สามารถสร้างความเปลี่ยนแปลงในระดับโครงสร้างเศรษฐกิจได้ในระยะยาว

“ลิกนินเป็นตัวอย่างของการแปรรูปชีวมวลที่ไม่ได้ลดแค่ขยะ แต่ยังสร้างโอกาสใหม่ให้กับอุตสาหกรรมไทย ทั้งเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมด้วย” ศ.ดร.นวดลกล่าวทิ้งท้าย