ข้าวของเครื่องใช้ต่างๆที่อยู่รอบตัวเราทุกวันนี้ คงหนีไม่พ้นที่ทำมาจาก “พลาสติก” ซึ่งมีบทบาทสำคัญ และเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในชีวิตประจำวัน แต่ปริมาณการใช้พลาสติกที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วก็ทำให้เกิดปัญหาเช่นกัน ตั้งแต่ปัญหาในด้านวัตถุดิบตั้งต้นของการผลิตพลาสติกที่มีอยู่อย่างจำกัด โดยพลาสติกส่วนใหญ่ที่ใช้กันผลิตจากผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นสิ่งที่ใกล้จะหมดลง นอกจากนี้ยังมีปัญหาด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากพลาสติกจากปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาตินั้น ต้องใช้ระยะเวลาในการย่อยสลายยาวนาน ซึ่งหากกำจัดพลาสติกด้วยการฝังกลบก็จะทำให้ดินเสื่อมคุณภาพ และหากนำไปเผาทำลายก็จะก่อมลพิษและสารปนเปื้อนทางอากาศ จึงทำให้การใช้ “พลาสติกชีวภาพ (bioplastic)” หรือ “พลาสติกชีวภาพที่ย่อยสลายได้ (biodegradable plastic)” เป็นที่นิยมมากขึ้น

ภาพที่ 1 : ภาพประกอบบทความเกี่ยวกับพลาสติกจากนม
ที่มา : https://roar-fitness.com/blog/animal-milk-issues/

พลาสติกชีวภาพ

               สำหรับพลาสติกชีวภาพคือ พลาสติกที่ย่อยสลายได้ง่ายตามธรรมชาติ โดยเมื่อย่อยสลายหมดแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ ซึ่งพืชสามารถนำไปใช้ในการเจริญเติบโตและดำรงชีวิตต่อไปได้ สำหรับพลาสติกชีวภาพที่เรารู้จักส่วนใหญ่จะมาจากพืช ได้แก่ ข้าวโพดและมันสำปะหลัง แต่รู้หรือไม่ นม ก็สามารถนำมาผลิตเป็นพลาสติกชีวภาพได้

นมนำมาผลิตเป็นพลาสติกได้อย่างไร?

ภาพที่ 2 : ภาพแสดงการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอร์ไรเซชั่นของเคซีนพลาสติก
ที่มา : http://study.com/academy/lesson/how-to-turn-milk-into-plastic-science-experiment.html

               พลาสติกเกิดจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์โพลิเมอร์หรือ ที่เรียกว่าปฏิกิริยาโพลิเมอร์ไรเซชั่น (polymerization) ซึ่งก็คือปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้โมโนเมอร์โมเลกุลเล็กๆ เกิดปฏิกิริยาต่อกันเป็นสายโซ่ยาวๆ

               โดยในนมมีโมเลกุลของโปรตีนที่เรียกว่า Casein หรือ เคซีน เมื่อมีการเติมนมลงในกรด เช่น กรดแอซิติก (CH₃COOH ) หรือน้ำส้มสายชู ค่า pH ของนมจะเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงค่า pH ทำให้โมเลกุลของเคซีนเริ่มคลายตัว และจัดระเบียบใหม่เป็นโซ่ยาว ทำให้เกิดการแข็งตัวของนม ซึ่งสามารถนำนมที่แข็งตัวนี้ไปขึ้นรูปเป็นพลาสติกได้ โดยเรียกพลาสติกชนิดนี้ว่า “เคซีนพลาสติก”

คุณสมบัติของเคซีนพลาสติก และการนำไปใช้งาน

ภาพที่ 3 : ภาพแสดงผลิตภัณฑ์จากเคซีนพลาสติก
ที่มา : http://plastiquarian.com/?page_id=14228

               การใช้เคซีนพลาสติกหรือพลาสติกจากนมไม่ใช่เป็นเรื่องใหม่ เคซีนพลาสติกได้ถูกนำมาใช้เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 โดยผลิตจากโปรตีนในนมวัวร่วมกับเอนไซม์เรนนิน แม้ว่าเคซีนจะผลิตได้ง่ายภายใต้ความร้อนและความดันปานกลาง แต่ไม่มีความคงตัวจนกว่าจะทำให้แข็งตัวขึ้นโดยการแช่ฟอร์มาลินเป็นเวลานาน (ฟอร์มาลดีไฮด์ 5% ในน้ำ) หลังจากนั้นสามารถนำเคซีนมาขึ้นรูป และย้อมสีเติมแต่ง

               เคซีนพลาสติกได้ถูกการเปิดตัวในทางการค้าครั้งแรกที่งาน Paris Universal Exhibition ปี ค.ศ. 1900 ในชื่อว่า Galalith และได้รับการขนานนามให้เป็น "พลาสติกที่สวยที่สุด"  เนื่องจากคุณสมบัติที่ทำให้สามารถย้อมสีได้หลากหลายเฉดสี และสามารถทำให้มีความเงาได้ แต่เนื่องจากมีข้อจำกัดเรื่องแตกหักง่าย ส่วนใหญ่จึงนำมาผลิตใช้สำหรับสินค้าขนาดเล็ก เช่นเครื่องประดับ, กระดุม, Fountain Pen และหัวเข็มขัด โดยมีการใช้สินค้าที่ผลิตจากเคซีนอย่างแพร่หลาย รวมถึงศิลปิน เช่น Jacob Bengel และ Auguste Bonaz ได้ออกแบบชิ้นงานศิลปะหลายชิ้น เช่นหวีผมและเครื่องประดับ นอกจากนี้ยังพบว่ามีการใช้ผลิตเป็นปลั๊กไฟฟ้าและเต้ารับที่แรงดันต่ำ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสีแดงหรือสีดำในช่วงทศวรรษที่ 1920 และยุค 30 และยังใช้เป็นส่วนประกอบของโทรศัพท์ในยุคต้น

               เนื่องจากข้อจำกัดด้านคุณสมบัติของเคซีนพลาสติกที่แตกหักง่ายและอันตรายของสารพิษจาก formaldehyde รวมถึงมีการผลิตพลาสติกชนิดใหม่ๆขึ้นมา ทำให้การใช้เริ่มลดลงหลังจากปี ค.ศ.1945

               อย่างไรก็ตามในปัจจุบันยังคงมีการผลิตในบางประเทศที่มีอุตสาหกรรมโคนมขนาดใหญ่ เช่นนิวซีแลนด์ แต่มีการผลิตเฉพาะบางสินค้า ได้แก่ Fountain Pen และกระดุม โดยได้มีการพัฒนาคุณสมบัติให้ยากต่อการแตกหัก และใช้ glyceraldehyde แทน formaldehyde ในกระบวนการผลิตเพื่อลดอันตรายจากสารพิษ

การใช้เคซีนพลาสติกในปัจจุบัน

               นอกจากยังมีการใช้เคซีนพลาสติกผลิต Fountain Pen และกระดุม Laetitia Bonnaillie นักวิจัยของอเมริกาจาก department of Agriculture (USDA)ได้ค้นพบว่าโปรตีนจากนมหรือเคซีนสามารถนำไปใช้ในการพัฒนาเป็นฟิล์มพลาสติกห่ออาหารที่สามารถกินได้ เนื่องจากสามารถป้องกันอาหารจากออกซิเจนได้ดีกว่าฟิล์มห่ออาหารทั่วไปซึ่งมีรูพรุนมากกว่า และไม่สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้ได้นำเสนอและผ่านการอนุญาตจาก the 252nd National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS) โดยฟิล์มห่ออาหารที่ทำจากโปรตีนนมนี้ได้มีการผสมเพคติน (Pectin) ที่มาจากส้มเพื่อให้วัสดุคงทนแข็งแรงไม่ละลายหายไปกับน้ำ โดยงานวิจัยนี้ยังอยู่ในช่วงพัฒนาก่อนที่จะนำออกมาใช้งานจริง

               จะเห็นได้ว่าปัจจุบันคนเราใส่ใจต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ทำให้พลาสติกชีวภาพได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นอย่างมาก พลาสติกจากนมถึงแม้ไม่ได้เป็นเรื่องใหม่ แต่จากกระแสพลาสติกชีวภาพทำให้คนกลับมาสนใจที่จะนำมาพัฒนา ในไม่ช้านี้คงได้เห็นการพัฒนาไปใช้ที่หลากหลายยิ่งขึ้น รวมถึงการพัฒนาพลาสติกชีวภาพจากวัตถุดิบอื่นๆต่อไป