พลาสติกชีวภาพ (Bioplastics) คือพลาสติกยุคใหม่ที่มีวัตถุดิบในการผลิตพื้นฐานส่วนใหญ่เป็นพืช (Biobased) โดยอาจจะมีคุณสมบัติในการย่อยสลายทางชีวภาพ (Biodegradable) หรือไม่ก็ได้

ภาพกองขยะวัสดุที่ทำจากพลาสติก
ที่มา https://pixabay.com, RitaE

          Biobased คือ พลาสติกที่มีส่วนผสมหลักในการผลิตคือพืช หรือก็คือเป็นพลาสติกที่ทำมาจากพืช เช่น อ้อยหรือข้าวโพด ที่เป็นวัตถุดิบทดแทน ซึ่งจะไม่เหมือนกับพลาสติกที่เราใช้กันในอดีตที่ทำมาจากผลิตภัณฑ์จากการกลั่นน้ำมันดิบเพื่อให้ได้เม็ดพลาสติก

          Biodegradable  คือ ความสามารถในการสลายตัวทางชีวภาพที่เกิดจากกระบวนการทางเคมี ซึ่งอาจจะเป็นจุลินทรีย์ แบคทีเรีย หรือทางชีวภาพอื่น ๆ ที่เป็นตัวการหลักของการเปลี่ยนรูปแบบของวัสดุประเภทหนึ่งไปเป็นสารทางธรรมชาติ เช่น น้ำ หรือ คาร์บอนไดออกไซด์ โดยการย่อยสลายทางชีวภาพนี้จะมีตัวแปรอื่นเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย เช่น สภาพแวดล้อม (อุณหภูมิ, ความดัน)

Biobased จึงแตกต่างกับ Biodegradable

          คุณสมบัติในการย่อยสลายได้ทางชีวภาพไม่ได้จำกัดอยู่กับวัสดุพลาสติกที่ผลิตมาจากพืชเท่านั้นแต่มันขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีเป็นหลัก ดังนั้น พลาสติกที่ทำมาจากพืชอาจจะไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ทั้งหมด ส่วนพลาสติกที่ได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบอาจจะมีความสามาถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้

ประโยชน์ของพลาสติกชีวภาพ

          พลาสติกชีวภาพคือการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่เกิดขึ้นกับรูปแบบการผลิตพลาสติก โดยพลาสติกชีวภาพมีประโยชน์หลัก ๆ เบื้องต้น 3 ข้อ ที่ควรทราบคือ

1. ถ้าหากเราเทียบปริมาณการใช้น้ำมันในการผลิตพลาสติกชีวภาพกับพลาสติกที่ได้จากการกลั่นน้ำมันนั้น จะพบว่าพลาสติกชีวภาพถลดการใช้น้ำมันในการผลิตลงได้อย่างมหาศาล ทำให้บริษัทผู้ผลิตพลาสติกมีศักยภาพที่จะเป็น Carbon neutrality ได้ (องค์กร ผลิตภัณฑ์ บริการ หรือกิจกรรมที่มีการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิเท่ากับศูนย์)

2. ในการเพิ่มคุณสมบัติจาก พลาสติกธรรมดา ให้เป็น พลาสติกชีวภาพ เป็นการเพิ่มคุณสมบัติที่น่าสนใจให้แก่ผู้บริโภคที่ต้องการมีส่วนช่วยในการรักษ์โลกแต่ก็ยังมีความจำเป็นต้องใช้งานพลาสติกต่าง ๆ เพื่ออำนวยความสะดวกในกิจวัตรประจำวัน เพราะพลาสติกประเภทนี้สามารถนำมารีไซเคิล (recycle) ได้ นับว่าเป็นการเพิ่มจุดขายทางการตลาดที่น่าสนใจ

3. เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร ด้วยการใช้ผลผลิตทางการเกษตรอย่างอ้อยหรือข้าวโพด ที่ต้องมีการเพาะปลูกอยู่เป็นประจำทุกปีให้สามารถใช้งานได้หลากหลายยิ่งขึ้น ทั้งยังเป็นการช่วยสนับสนุนเกษตรกรให้มีช่องทางหารายได้เพิ่มอีกด้วย

ประเภทของ Bioplastics

          การจัดกลุ่มของ Bioplastics นั้นสามารถแบ่งได้เป็นกลุ่มหลัก 3 กลุ่ม ได้แก่

1. พลาสติก Biobased หรือ Partly biobased ที่ไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ (non-biodegradable plastics) ตัวอย่างเช่นพลาสติกชีวภาพ polyethylene (PE) , polypropylene (PP) หรือ Polyethylene Terephthalate (PET)

2. พลาสติกที่เป็นทั้งพลาสติกชีวภาพและยังสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ (Biobased & Biodegradable plastics) ตัวอย่างเช่น พลาสติก poly(lactic acid) (PLA) ,Polyhydroxyalkanoates  (PHA), Poly(butylene succinate) (PBS)

3. พลาสติกที่ได้จากการกลั่นน้ำมัน (Fossil resources) และสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ ตัวอย่างเช่น Polybutylate adipate terephthalate (PBAT)

กระบวนการย่อยสลายแบบอื่นของพลาสติก

          พลาสติกที่ย่อยสลายได้ไม่ได้มีแค่ Biodegradable Plastic เท่านั้น โดยถ้าเราแบ่งประเภทของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ตามกลไกการย่อยสลายเป็น 4 ประเภท จะแบ่งได้ดังนี้

1. มีพลาสติกที่สามารถย่อยสลายได้ด้วยแสง (Photodegradation) การย่อยสลายโดยแสงมักเกิดจากการเติมสารเติมแต่งที่มีความว่องไวต่อแสงลงในพลาสติกเพื่อทำลายพันธะเคมีของพลาสติก หรือสังเคราะห์โคพอลิเมอร์ให้มีหมู่ฟังก์ชันหรือพันธะเคมีที่ไม่แข็งแรงเพื่อให้แตกหักได้ง่ายเมื่อได้รับแสง (รังสียูวี) แต่วิธีการย่อยสลายแบบนี้จะไม่สามารถทำได้กับบ่อฝังกลบขยะที่ไม่ได้รับแสงตลอดเวลา หรือกองขยะที่อยู่ในสภาวะแวดล้อมที่มืด เนื่องจากจะไม่ได้รับรังสียูวีโดยตรง

2. การย่อยสลายทางกล (Mechanical Degradation) เป็นวิธีการทั่วไปที่ทำให้พลาสติกแตกออกเป็นชิ้นที่เล็กลงด้วยการใส่แรงลงไป

3. การย่อยสลายโดยปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidative Degradation) เป็นปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนลงในโมเลกุลของพอลิเมอร์ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้เองในธรรมชาติอย่างช้า ๆ โดยมีออกซิเจน และความร้อน แสงยูวี หรือแรงทางกลเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการแตกหักและสูญเสียสมบัติเชิงกลอย่างรวดเร็ว

4. การย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolytic Degradation) เป็นปฏิกิริยาก่อให้เกิดการแตกหักของสายโซ่พอลิเมอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ประเภทที่ใช้คะตะลิสต์ (Catalytic hydrolysis) และไม่ใช้คะตะลิสต์ (Non-Catalytic Hydrolysis)

           ในความเป็นจริงแล้วพลาสติกถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อช่วยลดการตัดไม้ทำลายป่า แต่ด้วยความที่มันใช้ง่าย สะดวกใช้ สะดวกทิ้ง จึงทำให้ขยะพลาสติกเป็นปัญหาที่ทั้งโลกต้องให้ความสนใจแก้ไข ดังนั้นถ้าผู้ใช้อย่างเราจะเริ่มแยกขยะ และทิ้งให้ถูกที่ถูกทางก็จะช่วยลดปัญหานี้ลงไปได้

แหล่งที่มา

European bioplastics. Bioplastics market data.  Retrieved Jan 16, 2020 from https://www.european-bioplastics.org/market/

European bioplastics. What are bioplastics?.  Retrieved Jan 16, 2020 from https://docs.european-bioplastics.org/2016/publications/fs/EUBP_fs_what_are_bioplastics.pdf

Chris Woodford. (November 1, 2019). Bioplastics and biodegradable plastics.  Retrieved Jan 16, 2020 from https://www.explainthatstuff.com/bioplastics.html