วัสดุแห่งอนาคต มหิดลนำเส้นใยสับปะรดมาบำบัดน้ำและทำหนังเทียม
เราอาจคุ้นเคยสับปะรดในฐานะผลไม้ ขนม ไปจนวัตถุดิบประกอบอาหาร แต่ปัจจุบันมหาวิทยาลัยมหิดลได้นำเส้นใยจากใบสับปะรดมาใช้บำบัดน้ำเสียและผลิตหนังเทียมชีวภาพ จนอาจพลิกโฉมสับปะรดที่เราเคยรู้จักโดยสิ้นเชิง
สับปะรด อีกหนึ่งผลไม้เมืองร้อนโปรดของหลายท่าน ด้วยรสชาติหวานอมเปรี้ยวอันโดดเด่นอุดมไปด้วยแร่ธาตุและวิตามินหลายชนิด สามารถนำมาทานได้ทันทีรวมถึงเป็นส่วนประกอบในเมนูอาหารมากมาย จึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่สับปะรดจะถูกจัดเป็นพืชเศรษฐกิจอันดับต้นๆ ของไทย
นอกจากนำส่วนเนื้อมาใช้ในการรับประทานแล้วส่วนอื่นของสับปะรดเองก็สามารถนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง ตั้งแต่ส่วนใบที่ถูกนำไปผลิตเป็นเชือก กระดาษ ไปจนถึงผ้า, เปลือกก็สามารถนำมาใช้เป็นอาหารสัตว์ หรือแม้แต่แกนก็ยังถูกช้าทำเป็นยาขับปัสสาวะได้อีกด้วย
แต่ล่าสุดเรากำลังจะล้ำไปอีกขั้นเมื่อเส้นใยสับปะรดกำลังจะถูกนำไปใช้ประโยชน์ยิ่งกว่าเดิม
เส้นใยสับปะรดกับการบำบัดน้ำเสีย
ผลงานนี้เป็นของ รองศาสตาจารย์ ดร.ทวีชัย อมรศักดิ์ชัย แห่ง มหาวิทยาลัยมหิดล กับแนวคิดในการพัฒนาขีดความสามารถของเส้นใยสับปะรด เพื่อเป็นการเพิ่มมูลค่าของวัสดุเหลือทิ้งในกระบวนการเพาะปลูก และสามารถนำไปต่อยอดเพิ่มเติมกับภาคอุตสาหกรรมในอนาคต
แนวคิดแรกคือการนำเส้นใยสับปะรดเหล่านี้มาช่วยในการบำบัดน้ำเสีย เพื่อแก้ปัญหาด้านการปนเปื้อนมลพิษของระบบนิเวศในปัจจุบัน โดยการนำเส้นใยสับปะรดนี้มาเคลือบสาร Polyethyleneimine(PEI) โพลิเมอร์ชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติดูดซับโลหะหนักและสารพิษจากโรงงานโดยเฉพาะ
จุดเด่นสำคัญที่ทำให้ต้องนำเส้นใยสับปะรดมาใช้งาน เนื่องจากเส้นใยสับปะรดมีปริมาณเซลลูโลสสูงพร้อมขนาดพื้นผิวที่ใหญ่ ช่วยให้เส้นใยชนิดนี้ตรึงและดึงดูด PEI เอาไว้ได้ดีกว่าเส้นใยจากธรรมชาติชนิดอื่นอย่าง เส้นใยปาล์ม หรือ เส้นใยฝ้าย อีกทั้งยังมีความฟูมากจึงเหมาะต่อการนำไปดัดแปลงให้เป็นรูปทรงต่างๆ
เส้นใยที่ผ่านการเคลือบและแปรรูปแล้วเหมาะอย่างยิ่งในการนำไปใช้บำบัดน้ำเสีย จากการทดสอบนำวัสดุจากเส้นใยมาใช้บำบัดน้ำเสียจากโรงงานพบว่า เส้นใยสามารถดักจับและกรองโลหะหนักหลายชนิด เช่น ตะกั่ว ทองแดง เหล็ก และนิกเกิลจากน้ำได้เป็นอย่างดี มีแนวโน้มสูงที่จะสามารถนำไปต่อยอดเชิงพาณิชย์
นอกจากใช้ในการบำบัดน้ำเสียแล้ว เส้นใยสับปะรดที่ผ่านกรรมวิธีนี้ ยังสามารถนำไปใช้ในการคัดแยกและกรองอากาศ ด้วยคุณสมบัติในการดูดซับแก๊สที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ฟอร์มัลดีไฮด์ หรือก๊าซอันตรายชนิดอื่นที่เจือปนออกจากอากาศ อีกด้วย
นี่จึงอาจเป็นวัสดุที่สามารถนำมาใช้ทั้งในการบำบัดน้ำและอากาศเสียได้พร้อมกัน
หนังเทียมจากเส้นใยสับปะรดที่แข็งแกร่งกว่าหนังเทียมชนิดอื่น 60 เท่า
อีกหนึ่งคุณประโยชน์ของเส้นใยสับปะรดคือ การนำเส้นใยสับปะรดนี้มาใช้ในการผลิตหนังเทียม ช่วยให้ได้หนังทางเลือกจากวัสดุชีวภาพที่ไม่ต้องอาศัยพลาสติก สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ แต่มีความทนทานกว่าหนังชีวภาพชนิดอื่นมากถึง 60 เท่า
เส้นใยสับปะรดที่ใช้ในกระบวนการนี้ยังคงมาจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร โดยการนำไปบดและตากให้แห้งเพื่อให้ได้เส้นใย จากนั้นจึงนำมานำมาผสมกับ โซเดียมไฮดรอกไซด์ แล้วนำมาออกมาทอเป็นแผ่น ตบท้ายด้วยการเคลือบน้ำยางธรรมชาติแล้วนำไปตากให้แห้งก่อนบีบอัด ก็ได้จะได้หนังเทียมจากเส้นใยสับปะรดในที่สุด
จุดเด่นของหนังเทียมชนิดนี้คือความแข็งแรงทนทาน ในขั้นตอนการทดสอบหนังเทียมจากเส้นใยสับปะรดของพวกเขาต้านทานแรงดึงได้มากถึง 12.3 MPa ทนทานกว่าหนังเทียมชีวภาพ MuSkin ซึ่งผลิตจากเห็ดถึง 60 เท่า และยังทนทานกว่าหนังชีวภาพจากใบสับปะรด Pinatex ที่เคยมีการคิดค้น 3 เท่า
แผ่นหนังที่ได้จากกระบวนการผลิตนี้ยังเข้ากับสีธรรมชาติหลายชนิด ในขั้นตอนกระบวนการย้อมสามารถใช้วัสดุจากธรรมชาติในการย้อมสี เช่น แครอท หรือ กาแฟ ก็สามารถทำให้เกิดสีบนพื้นผิวได้ในขั้นตอนฟอกหนัง หนังเทียมชนิดนี้จึงรองรับการย้อมสีโดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีอันตราย
ด้วยคุณสมบัติที่กล่าวมานี้เองทำให้หนังเทียมจากเส้นใยสับปะรดมีคุณสมบัติดีเยี่ยมในการใช้งานเชิงพาณิชย์ สามารถนำไปใช้ในการผลิตข้าวของเครื่องใช้มากมาย ตั้งแต่เสื้อผ้า กระเป๋า หรือรองเท้า โดยตลอดขั้นตอนการผลิตแทบไม่ต้องอาศัยสารเคมีที่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และยังคงความทนทานเอาไว้ได้ไม่ต่างจากหนังชนิดอื่น
นี่จึงเป็นหนังเทียมที่มีความเป็นมิตรและยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างยิ่ง
ปัจจุบันการใช้ประโยชน์จากเส้นใยสับปะรดทั้งสองรูปแบบยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา ในส่วนการบำบัดน้ำเสียยังอยู่ในช่วงการต่อยอดนำวัสดุนี้ไปในระดับอุตสาหกรรม เช่นเดียวกับหนังเทียมเส้นใยสับปะรดที่ยังอยู่ในขั้นตอนปรับปรุงผิวสัมผัสของหนังให้นุ่มใกล้เคียงกับหนังสัตว์มากยิ่งขึ้น
คงต้องรอดูต่อไปว่าในอนาคตนวัตกรรมจากเส้นใยสับปะรดเหล่านี้จะถูกนำไปใช้ประโยชน์ในทิศทางใด
ที่มา
https://newatlas.com/materials/pineapple-leather-palf/
https://int.mahidol.ac.th/2023/10/24/pineapple/
https://op.mahidol.ac.th/ga/author-87/