การผลิต “ไอโซซอร์ไบด์ (Isosorbide)” โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยากรดที่มีไบโอชาร์ (Biochar) ของ “ใบอ้อยเป็นวัสดุรองรับ”
บทสัมภาษณ์ : รองศาสตราจารย์ ดร.กมลวัฒน์ นาคะสรรค์
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมสุขาภิบาล คณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
เปลี่ยน “ใบอ้อย” เหลือทิ้งทางการเกษตร มาเป็นสารมูลค่าสูง ลด PM2.5 และสร้างทางเลือกใหม่เพื่อสิ่งแวดล้อม
ปัญหาภาวะโลกร้อนและมลพิษทางอากาศ โดยเฉพาะฝุ่น PM2.5 เป็นหนึ่งในความท้าทายสำคัญของโลกในปัจจุบัน สาเหตุส่วนหนึ่งมาจากการใช้เชื้อเพลิงและการเผาวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร ซึ่งส่งผลกระทบทั้งต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของประชาชน จึงหาแนวทางการแก้ปัญหาการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล
จากปัญหาสิ่งแวดล้อมสู่แนวคิดการใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า ด้วยประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมที่มีชีวมวลเหลือทิ้งจำนวนมาก โดยเฉพาะ “ใบอ้อย” ซึ่งในอดีตมักถูกเผาทำลาย ส่งผลให้เกิดฝุ่นละออง PM2.5 และมลพิษทางอากาศ จึงได้นำวัสดุชีวมวลนี้ที่สามารถนำมาแปรรูปผ่านกระบวนการต่าง ๆ เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพื่อนำมาใช้ทดแทนฟอสซิล
ทีมนักวิจัยจึงได้พัฒนาโครงการวิจัยที่สามารถสร้างประโยชน์จากของเหลือทิ้งจำนวนมากอย่างเช่น “ใบอ้อย” ให้กลายเป็นทรัพยากรที่มีคุณค่า โดยนำมาผลิตเป็นวัสดุสำหรับเตรียม “ตัวเร่งปฏิกิริยา” ที่ใช้ในการผลิตสารชีวภาพมูลค่าสูงชื่อว่า “ไอโซซอร์ไบด์ (Isosorbide)” โดยนำใบอ้อยมาผ่านกระบวนการแปรรูปเป็นวัสดุคาร์บอนไบโอชาร์ (Biochar) ก่อนนำไปพัฒนาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งที่มีความเป็นกรด ตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาขึ้นสามารถใช้ในการผลิตสาร “ไอโซซอร์ไบด์ (Isosorbide)” โดยมีสารตั้งต้นเป็น Sorbitol ซึ่งเป็นสารประกอบที่ได้จากชีวมวลและทรัพยากรหมุนเวียน
“ไอโซซอร์ไบด์ (Isosorbide)” คืออะไร และสำคัญอย่างไร
Isosorbide เป็นสารเคมีชีวภาพที่ได้รับความสนใจอย่างมากในสากล เนื่องจากสามารถนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมพอลิเมอร์และพลาสติกชีวภาพ (Bioplastic) เพื่อทดแทนสารเคมีที่ผลิตจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและฟอสซิล นอกจากนี้ Isosorbide ยังสามารถนำไปต่อยอดเป็นสารตั้งต้นในการผลิตยา เช่น Isosorbide Dinitrate และ Isosorbide mononitrate ซึ่งใช้สำหรับขยายหลอดเลือดเพื่อบรรเทาอาการแน่นหน้าอกจากโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด รักษาภาวะหัวใจวาย และลดความดันโลหิต
นวัตกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
โดยทั่วไป การผลิต “ไอโซซอร์ไบด์ (Isosorbide)” มักใช้ตัวเร่งปฏิกิริยากรดในรูปของเหลว ซึ่งมีข้อจำกัดมาก เช่น การแยกออกจากผลิตภัณฑ์ที่ทำได้ยาก อีกทั้งอาจก่อให้เกิดความเสียหายจากการกัดกร่อนอุปกรณ์ในกระบวนการผลิต
งานวิจัยนี้จึงพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งจากใบอ้อย ที่มีข้อดีคือสามารถแยกออกจากระบบได้ง่าย ลดปัญหาการกัดกร่อน และเพิ่มความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น มากไปกว่านั้นยังช่วยลดการใช้สารเคมีจากฟอสซิล และช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรอีกด้วย
ความร่วมมือและผลสำเร็จของงานวิจัย โครงการวิจัยนี้ดำเนินงานร่วมกับ นักวิจัย จากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (NANOTEC) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งปัจจุบันงานวิจัยโครงการนี้ได้เสร็จสิ้นแล้ว และได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติแล้ว นับเป็นอีกหนึ่งตัวอย่างของการนำความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ และ เทคโนโลยี มาช่วยแก้ไขปัญหาทางด้านสิ่งแวดล้อม พร้อมสร้างคุณค่าเพิ่มให้กับทรัพยากรทางการเกษตรของประเทศได้
ก้าวสู่อนาคตที่ยั่งยืน
แม้งานวิจัยในปัจจุบันจะมุ่งเน้นการพัฒนากระบวนการผลิต Isosorbide ที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่ผลลัพธ์ที่ได้ ยังทำให้เห็นถึงโอกาสและแนวทางการต่อยอดในภาคอุตสาหกรรม ทั้งด้านพลาสติกชีวภาพ และผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ในอนาคต
จาก “ใบอ้อย” ที่เคยเป็นเพียงวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร สู่การเป็นส่วนหนึ่งของนวัตกรรมที่ช่วยลดการใช้ฟอสซิล ลดมลพิษทางอากาศ และสร้างคุณค่าใหม่ให้กับสังคม จึงนับเป็นการพัฒนางานวิจัยที่มีประโยชน์เพื่อการแก้ไขปัญหาอย่างยั่งยืน