Development of a plastic waste treatment process by combining deep eutectic solvent (DES) pretreatment and bioaugmentation with a plastic-degrading bacterial consortium
"ปัญหาขยะพลาสติกเป็นปัญหาระดับโลกและระดับชาติ การบำบัดขยะพลาสติกโดยส่วนใหญ่มักมีการใช้เทคโนโลยีการฝังกลบ ซึ่งวิธีนี้อาศัยการย่อยสลายโดยธรรมชาติที่ประกอบด้วย แสงแดด อุณหภูมิ ความชื้น และจุลินทรีย์ในดินบริเวณนั้น ซึ่งต้องอาศัยระยะเวลายาวนานมากกว่า 450 ปี กลไกการย่อยสลายทางชีวภาพเกิดขึ้นได้โดยในขั้นตอนแรก จุลินทรีย์จะต้องเกาะยึดบริเวณผิวหน้าพลาสติก แล้วค่อยๆสร้างไบโอฟิล์ม จากนั้นมีการปล่อยเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายพลาสติก เพื่อทำการย่อยสลายและดูดซึมสารโมเลกุลเล็กๆเข้าสู่เซลล์ จากที่กล่าวมานี้ ข้อจำกัดสำคัญของกลไกลการย่อยสลายทางชีวภาพนี้คือการยึดเกาะของจุลินทรีย์ เพื่อเข้าทำลายพื้นผิวพลาสติก ดังนั้นการหาวิธ๊ที่จะส่งเสริมให้จุลินทรีย์ยึดเกาะบนผิวพลาสติกได้เร็วและจำนวนมาก คือการปรับสภาพผิวของพลาสติก งานวิจัยนี้จึงสนใจการปรับสภาพผิวของพลาสติกก่อนเข้าสู่ระบบการย่อยสลายทางชีวภาพ ซึ่งงานวิจัยนี้ได้ใช้เชื้อจุลินทรีย์ 6 สายพันธุ์ ซึ่งเป็นสายพันธุ์พิเศษที่แข่งแกร่ง ที่คัดแยกได้โดยภาควิชาจุลชีววิทยา จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ในงานวิจัยนี้ได้ค้นพบเทคนิคใหม่ล่าสุด ที่ไม่เคยมีรายงานมาก่อน เกี่ยวกับการปรับสภาพผิวพลาสติกด้วยตัวทำละลายยูเทคติกแบบลึก (Deep Eutectic solvent) ร่วมกับการย่อยสลายทางชีวภาพโดยกลุ่มแบคทีเรียที่ย่อยสลายพลาสติกได้ดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้น งานวิจัยนี้เป็นการผสมผสานของศาสตร์ทางด้านเคมีและชีวภาพ โดยสารเคมีที่พัฒนาขึ้นนี้ช่วยปรับสภาพผิวพลาสติกด้วยการเพิ่มพันธะ −OH groups ทำให้เพิ่มคุณสมบัติความชอบน้ำ (surface wettability) ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากในการเร่งการยึดเกาะของแบคทีเรีย และส่งผลต่อเนื่องในการก่อตัวของไบโอฟิล์มแบคทีเรียบนผิวพลาสติก เร่งการปลดปล่อยเอนไซม์ในการทำลายพันธะโพลิเมอร์ของขวดพลาสติก PET และแก้วพลาสติก PLA ผลการย่อยสลายพลาสติกพบว่าพลาสติกถูกทำลายได้ดี น้ำหนักลดลง มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพันธะทางเคมีเกิดขึ้นจริง ทั้งในสภาพแวดล้อมที่เป็นสภาวะน้ำโดยรอบ และระบบการทำปุ๋ยหมักร่วมกับขยะมูลฝอย งานวิจัยนี้สอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) และเทคนิคที่ได้พัฒนาขึ้นนี้ จะมีความสำคัญอย่างมากในการออกแบบกระบวนการบำบัดขยะพลาสติกในระบบการจัดการขยะมูลฝอยต่อไป"
