พลาสติกชีวภาพ

พลาสติกชีวภาพ (en:Bioplastic) เป็นวัสดุพลาสติกที่ผลิตจากแหล่งวัตถุดิบชีวมวลหมุนเวียน เช่น แป้ง (อาทิ แป้งข้าวโพด แป้งมันสำปะหลัง) น้ำตาล (อาทิ น้ำตาลอ้อย) ไขมันพืชและน้ำมัน ฟาง ชานอ้อย ซังข้าวโพด เศษไม้ ขี้เลื่อย เศษอาหาร ฯลฯ [1][2][3][4] ทั้งนี้ ไม่จำเป็นว่าพลาสติกชีวภาพทุกชนิดจะย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หรือย่อยสลายได้ง่ายกว่าพลาสติกที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล [5]

ในปี 2562 ปริมาณการผลิตพลาสติกชีวภาพทั่วโลกอยู่ที่ราว ๆ 3.8 ล้านตัน คิดเป็นสัดส่วนประมาณ 1% ของตลาดพอลิเมอร์ทั้งหมด [6]

IUPAC ได้ให้คำนิยามอย่างเป็นทางการของ พลาสติกชีวภาพ ไว้ดังนี้ [5]

"พลาสติกชีวภาพ (Bioplastic) คือ พอลิเมอร์ฐานชีวภาพ (Biobased polymer) ที่ทำจากมวลชีวภาพ (biomass) หรือ จากมอนอเมอร์ที่ได้จากมวลชีวภาพ โดยในขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งของกระบวนการผลิตสามารถขึ้นรูปด้วยการไหลได้"

การใช้คำว่า 'พลาสติกชีวภาพ' มีข้อสังเกตและข้อควรระวังดังต่อไปนี้ [5]

1. คำว่า 'พลาสติกชีวภาพ' มักใช้สื่อถึงสิ่งที่ตรงข้ามกับพอลิเมอร์จากทรัพยากรฟอสซิล (fossil resources)

2. คำว่า 'พลาสติกชีวภาพ' เป็นคำที่อาจทำให้เกิดความเข้าใจผิดได้ เพราะอาจสื่อความว่าพอลิเมอร์ใดๆ ที่ทำจากมวลชีวภาพ ล้วนเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

3. การใช้คำว่า 'พลาสติกชีวภาพ' จึงเป็นสิ่งที่ควรหลีกเลี่ยง และควรใช้คำว่า 'พอลิเมอร์ฐานชีวภาพ' (Biobased polymer) แทน

4. หากพอลิเมอร์ฐานชีวภาพชนิดใดมีความใกล้เคียงกับพอลิเมอร์ฐานปิโตรเลียม (petro-based polymer) ไม่จำเป็นว่าพอลิเมอร์ฐานชีวภาพชนิดนั้นจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า นอกจากจะมีผลการเปรียบเทียบที่ชี้ชัดจากการประเมินวัฏจักรชีวิต (life cycle assessments) ของวัสดุทั้งสองชนิดแล้วเท่านั้น

IUPAC definition
Biobased polymer derived from the biomass or issued from monomers derived
from the biomass and which, at some stage in its processing into finished
products, can be shaped by flow.
Note 1:Bioplastic is generally used as the opposite of polymer derived from
fossil resources.
Note 2:Bioplastic is misleading because it suggests that any polymer derived
from the biomass is environmentally friendly.
Note 3:The use of the term "bioplastic" is discouraged. Use the expression
"biobased polymer".
Note 4:A biobased polymer similar to a petrobased one does not imply any
superiority with respect to the environment unless the comparison of respective
life cycle assessments is favourable.[5]
ช้อนส้อมพลาสติกย่อยสลายได้
เม็ดโฟมกันกระแทกทำจากพลาสติกชีวภาพ (เทอร์โมพลาสติกสตาร์ช)
บรรจุภัณฑ์พลาสติกอื่น ๆ ที่ทำจากพลาสติกชีวภาพและพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

ประเภทแก้ไข

พลาสติกที่ทำจากแป้งแก้ไข

ปัจจุบัน เทอร์โมพลาสติกที่ทำจากแป้ง หรือที่เรียกว่า "เทอร์โมพลาสติกสตาร์ช" (Thermoplastic starch) เป็นพลาสติกชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ฟิล์มพลาสติกชีวภาพจากแป้งสามารถทำได้ง่าย ๆ โดยการทำเจลาติไนซ์แป้งแล้วนำมาหล่อขึ้นรูป (solution casting)[7] และด้วยสมบัติของแป้งบริสุทธิ์ที่สามารถดูดความชื้นได้ จึงเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับใช้ผลิตแคปซูลยาในวงการเภสัชกรรม อย่างไรก็ตาม พลาสติกชีวภาพที่ทำจากแป้งมักมีความเปราะ จึงนิยมเติมพลาสติไซเซอร์ เช่น กลีเซอรอล ไกลคอล และซอร์บิทอล เพื่อให้แป้งสามารถผ่านกระบวนการขึ้นรูปแบบเทอร์โมพลาสติกทั่วไปได้ [8] และมักมีการปรับคุณสมบัติของเทอร์โมพลาสติกสตาร์ชที่ได้ให้ตรงกับความต้องการมากขึ้นโดยใช้สารเติมแต่งต่าง ๆ

พลาสติกที่ทำจากเซลลูโลสแก้ไข

 
บรรจุภัณฑ์จากเซลลูโลสอะซิเตท พลาสติกชีวภาพชนิดหนึ่ง

พลาสติกชีวภาพจากเซลลูโลส มักทำมาจากเซลลูโลสเอสเทอร์ (ได้แก่ เซลลูโลสอะซีเตท และไนโตรเซลลูโลส) และอนุพันธ์ของเซลลูโลสเอสเทอร์ เช่น เซลลูลอยด์ เซลลูโลสสามารถทำเป็นเทอร์โมพลาสติกได้เมื่อถูกดัดแปลงโครงสร้างมากพอสมควร ตัวอย่างเช่น เซลลูโลสอะซีเตท ซึ่งมีราคาแพงจึงไม่นิยมใช้ทำบรรจุภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม การใช้เส้นใยเซลลูโลสเป็นสารตัวเติมในพลาสติกที่ทำจากแป้ง จะช่วยปรับปรุงสมบัติเชิงกล สมบัติกันการแพร่ผ่านของก๊าซ และความทนต่อน้ำได้ เนื่องจากเซลลูโลสมีความชอบน้ำน้อยกว่าแป้ง [9]

พลาสติกที่ทำจากโปรตีนแก้ไข

พลาสติกชีวภาพสามารถทำจากโปรตีนได้หลากหลายชนิด เช่น กลูเตนข้าวสาลี (wheat gluten) และโปรตีนเคซีน (casein) [10] นอกจากนี้ โปรตีนถั่วเหลือง (soy proteins) ก็อาจนำมาใช้ทำพลาสติกชีวภาพได้ แต่จะมีอุปสรรคบางประการ เช่น ความไวต่อน้ำ และราคาที่ค่อนข้างสูง [11]

แหล่งอ้างอิงแก้ไข

  1. European Bioplastics. (2 March 2016). "What are bioplastics made of". Retrieved 2020-06-19.
  2. Carrington, Damian (5 July 2018). "Researchers race to make bioplastics from straw and food waste". The Guardian.
  3. "Biodegradable plastic made from plants, not oil, is emerging". ABC News. 29 December 2008.
  4. Hong Chua; Peter H. F. Yu & Chee K. Ma (March 1999). "Accumulation of biopolymers in activated sludge biomass". Applied Biochemistry and Biotechnology. 78 (1–3): 389–399. doi:10.1385/ABAB:78:1-3:389. ISSN 0273-2289. PMID 15304709.
  5. 5.0 5.1 5.2 5.3 Vert, Michel (2012). "Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)". Pure and Applied Chemistry. 84 (2): 377–410. doi:10.1351/PAC-REC-10-12-04.
  6. Bioplastics Magazine. (27 January 2020). global bio-based polymer market in 2019 – A revised view
  7. Instructables.com (2007-07-26).Potato Plastic!. Retrieved 2011-08-14.
  8. Liu, Hongsheng; Xie, Fengwei; Yu, Long; Chen, Ling; Li, Lin (2009-12-01). "Thermal processing of starch-based polymers". Progress in Polymer Science. 34 (12): 1348–1368. doi:10.1016/j.progpolymsci.2009.07.001. ISSN 0079-6700.
  9. Avérous, Luc; Pollet, Eric (2014), "Nanobiocomposites Based on Plasticized Starch", Starch Polymers, Elsevier, pp. 211–239, doi:10.1016/b978-0-444-53730-0.00028-2, ISBN 9780444537300
  10. Song, J. H.; Murphy, R. J.; Narayan, R.; Davies, G. B. H. (2009-07-27). "Biodegradable and compostable alternatives to conventional plastics". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 364 (1526): 2127–2139. doi:10.1098/rstb.2008.0289. ISSN 0962-8436. PMC 2873018. PMID 19528060.
  11. Zhang, Jinwen; Jiang, Long; Zhu, Linyong; Jane, Jay-lin; Mungara, Perminus (May 2006). "Morphology and Properties of Soy Protein and Polylactide Blends". Biomacromolecules. 7 (5): 1551–1561. doi:10.1021/bm050888p. ISSN 1525-7797. PMID 16677038.