บรรจุภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม - พลาสติกเสื่อมทางชีวภาพ
(Making Packaging Greener - Biodegradable Plastics)์

โลกของเราดูเหมือนจะถูกห่อหุ้มไว้ด้วยพลาสติก ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ที่เราซื้อหามาใช้ อาหารส่วนใหญ่ที่เรารับประทาน รวมไปถึงเครื่องดื่มส่วนใหญ่ที่เราดื่ม ล้วนบรรจุอยู่ในพลาสติกแทบทั้งสิ้น ตัวอย่างเช่น ในประเทศออสเตรเลีย มีการผลิตวัสดุพลาสติกประมาณ 1 ล้านตันต่อปี และมีการนำเข้ามาอีกเกือบ 6 แสนตัน บรรจุภัณฑ์คือตลาดที่ใหญ่ที่สุดของพลาสติก ซึ่งถือเป็นอัตราส่วนประมาณ 1 ใน 3 ของการนำวัตถุดิบพลาสติกมาแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ ชาวออสเตรเลียใช้ถุงพลาสติกถึง 6 พันล้านถุงต่อปี!

บรรจุภัณฑ์พลาสติกมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมในการปกป้องผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีต้นทุนการผลิตต่ำ และทนทานตราบนานเท่านาน อย่างไรก็ตาม ความทนทานตราบนานเท่านานนี้ กำลังกลายเป็นปัญหาใหญ่ทางสิ่งแวดล้อม ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ บรรจุภัณฑ์พลาสติกเหล่านี้ผลิตมาจากทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่อาจเกิดทดแทนได้ (on-renewable resources) นั่นคือ ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม และแก๊สธรรมชาติ

พลาสติกเสื่อมทางชีวภาพ

เพื่อแก้ไขข้อเสียของบรรจุภัณฑ์พลาสติกเหล่านี้ นักวิจัยพยายามพัฒนาพลาสติกที่ย่อยสลายได้ในธรรมชาติ ที่ผลิตได้จากทรัพยากรธรรมชาติที่เกิดต่อเนื่อง (renewable resources) เช่น พืช

คำว่า “เสื่อมทางชีวภาพ” มีความหมายว่า วัสดุสามารถย่อยสลายเป็นสารที่มีโมเลกุลเล็กลงได้โดยกิจกรรมทางชีวภาพของจุลินทรีย์ และดังนั้นจึงไม่คงทนอยู่ในสิ่งแวดล้อมเป็นเวลานาน แต่ละประเทศมีมาตรฐานที่แตกต่างกันไป ที่นำมาใช้วัดความสามารถในการย่อยสลาย โดยมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันไป ตั้งแต่การย่อยสลายร้อยละ 60 ถึง 90 ของผลิตภัณฑ์ ภายใน 60 ถึง 180 วัน หลังจากทิ้งไว้ในสภาวะแวดล้อมตามมาตรฐาน

พลาสติกสังเคราะห์ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เนื่องด้วยสาเหตุที่ว่า พอลิเมอร์เหล่านี้มีโมเลกุลที่มีโครงสร้างทางเคมีที่ใหญ่กว่าสารอินทรีย์โดยทั่วไปหลายร้อยหลายพันเท่า และผูกพันกันด้วยพันธะเคมีที่จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสารอินทรีย์ทั่ว ๆ ไป ไม่สามารถย่อยสลายได้ อย่างไรก็ตามพลาสติกที่ผลิตจากพอลิเมอร์ธรรมชาติ ที่ได้จากพืช เช่น แป้งข้าวสาลี หรือแป้งข้าวโพด มีโมเลกุลซึ่งมีโครงสร้างทางเคมีที่จุลินทรีย์ในธรรมชาติสามารถย่อยสลายได้อย่างง่ายดาย

เราสามารถนำแป้งมาผลิตเป็นพลาสติกได้

แป้งเป็นหนึ่งในพอลิเมอร์จากธรรมชาติ เป็นสารประกอบคาร์โบไฮเดรตที่มีลักษณะเป็นผงสีขาวซึ่งพืชผลิตมาจาก “กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง” และทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานของพืช เราสามารถนำแป้งมาผลิตเป็นไบโอพลาสติกได้โดยตรง แต่แป้งมีหมู่ทำหน้าที่ (functional group) คือหมู่ไฮดรอกซิล ที่ทำให้แป้งละลายได้ในน้ำ (ร้อน) ดังนั้นวัสดุที่ทำจากแป้งจะดูดซับความชื้น ทำให้พองตัวและเสียรูป ซึ่งเป็นข้อจำกัดของการนำไปใช้ประโยชน์ในทางปฏิบัติ ซึ่งเราสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้โดยการแปรรูปแป้งให้เป็นพอลิเมอร์ชนิดอื่น

ในขั้นแรก เราจะเก็บเกี่ยวแป้งจากข้าวโพด ข้าวสาลี หรือมันฝรั่ง จากนั้นปล่อยให้จุลินทรีย์เปลี่ยนแป้งให้เป็นกรดแลกติก (lactic acid) หรือมอนอเมอร์ (monomer, โครงสร้างพื้นฐานของพอลิเมอร์) จากนั้นจึงใช้กระบวนการทางเคมี เพื่อเชื่อมต่อกรดแลกติกโมเลกุลเล็ก ๆ เหล่านี้ ให้กลายเป็นสายโซ่ยาว ๆ ของพอลิเมอร์ที่เรียกว่า พอลิแลกติกแอซิด หรือ พีแอลเอ (polylactic acid, PLA)

ต้นทุนการผลิตเป็นอย่างไร?

ปัญหาสำคัญของ PLA คือ มีต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างสูง และนี่คือสาเหตุที่ทำให้ PLA ยังไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร ในการแทนที่พอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ผลิตจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี เช่น พอลิเอทิลีน ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์พลาสติก

ในความเป็นจริงแล้ว ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากพลาสติกเสื่อมทางชีวภาพที่มีอยู่ในท้องตลาดในปัจจุบันนี้ มีราคาแพงกว่าพลาสติกทั่ว ๆ ไป 2 ถึง 10 เท่า แต่นักสิ่งแวดล้อมมีข้อโต้แย้งว่า ราคาที่ถูกกว่าของพลาสติกที่ใช้กันทั่ว ๆ ไปนั้น ไม่ได้สะท้อนให้เห็นถึงราคาที่แท้จริง ถ้าหากเรานำผลกระทบของมันมาพิจารณาประกอบด้วย ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเราซื้อถุงพลาสติกมา 1 ใบ เราไม่ได้จ่ายค่าเก็บขยะและค่าจัดการขยะเหล่านี้หลังจากที่เราใช้ถุงแล้วทิ้งมันไป ถ้าเราคำนึงถึงค่าใช้จ่ายเหล่านี้ประกอบด้วย พลาสติกทั่ว ๆ ไปที่ใช้กันอาจมีราคาแพงกว่า และพลาสติกเสื่อมทางชีวภาพก็มีแนวโน้มแข่งขันได้ในทางการตลาด นอกจากนี้ถ้าราคาเป็นอุปสรรคสำคัญของการนำพลาสติกเสื่อมทางชีวภาพมาประยุกต์ใช้ ทางเลือกหนึ่งในการแก้ไขปัญหานี้ก็คือ การหาทางเลือกที่ทำให้การผลิตพลาสติกเสื่อมทางชีวภาพเหล่านี้มีต้นทุนที่ต่ำลง