พัฒนา 'กระดาษใส' ทดแทนพลาสติก

• ทีมนักวิจัย JAMSTEC ของญี่ปุ่นได้พัฒนา กระดาษใส แบบใหม่สำหรับใช้ทดแทนพลาสติก
• ผลิตจากเซลลูโลสเป็นหลัก จึง ย่อยสลายทางชีวภาพ ได้ และถูกจุลินทรีย์ย่อยสลายเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์
• วัสดุนี้มี ความทนทาน สูง จึงมีคุณสมบัติที่มีศักยภาพสูงสำหรับนำไปใช้เป็นภาชนะหลากหลายรูปแบบ เช่น แก้วและหลอด
• จุดแข็งสำคัญที่แตกต่างจากกระดาษใสแบบเดิมคือ สามารถ ย่อยสลายได้เกือบหมด แม้ในทะเลลึกภายใน 4 เดือน
• หากนำกระบวนการผลิตจำนวนมากมาใช้ การปล่อยคาร์บอน จะอยู่ที่ราวครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับพลาสติก แต่คาดว่าต้นทุนการผลิตจะสูงกว่ากระดาษประมาณ 3 เท่า

---

ที่มาของงานวิจัยและการพัฒนาที่เป็นนวัตกรรม

• องค์การวิจัยและพัฒนาวิทยาศาสตร์ทางทะเลและโลกแห่งญี่ปุ่น (JAMSTEC) และหลายทีมวิจัยได้พัฒนาแผ่นกระดาษใสหนาจาก เซลลูโลส ที่ได้จากชีวมวลพืช
• กระดาษที่พัฒนาขึ้นกำลังได้รับความสนใจในฐานะวัสดุ ทดแทนพลาสติก และถูกคาดหวังเป็นพิเศษให้เป็นทางเลือกแทนพลาสติกซึ่งเป็นตัวการสำคัญของมลพิษทางทะเล

วิธีการผลิตและคุณสมบัติสำคัญ

• นำผงเซลลูโลสที่สกัดจากเส้นใยบนผิวเมล็ดฝ้ายบริสุทธิ์มาละลายใน สารละลายลิเทียมโบรไมด์ในน้ำ จากนั้นทำให้เป็นเจลที่อุณหภูมิสูง ก่อนขึ้นรูปและทำให้แห้งจนกลายเป็นกระดาษ
• เมื่อนำกระดาษนี้ไปทำเป็นแก้วและหลอด พบว่ามี ความแข็งแรงระดับโพลีคาร์บอเนต
• เส้นใยขนาดนาโนเมตรอัดแน่นอย่างหนาแน่น ทำให้ แสงผ่านได้โดยไม่เกิดการกระเจิง จึงแม้มีความหนา 0.7 มม. ก็ยังมองเห็นฉากหลังในระยะไกลได้อย่างชัดเจน
• มี ความยืดหยุ่นสูง และยังคงความโปร่งใสไว้ได้

การประเมินการย่อยสลายทางชีวภาพและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

• เพื่อยืนยันการย่อยสลายทางชีวภาพในทะเล ได้จุ่มแผ่นวัสดุไว้ในระดับความลึกต่าง ๆ และสังเกตระดับการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์
• ยิ่งอยู่ในทะเลลึก จำนวนจุลินทรีย์ยิ่งน้อยทำให้อัตราการย่อยสลายช้าลง แต่ยืนยันได้ว่า แม้ในทะเลลึก 757 เมตร ก็ยังย่อยสลายได้เป็นส่วนใหญ่ภายใน 4 เดือน

ศักยภาพทางการตลาดและข้อจำกัด

• จนถึงตอนนี้ บรรจุภัณฑ์กระดาษ ทั่วไปเป็นทางเลือกแทนภาชนะพลาสติก แต่ผู้บริโภคนิยมต่ำเพราะมองไม่เห็นสิ่งที่อยู่ข้างใน
• กระดาษใสมีศักยภาพในการแก้ปัญหานี้ แต่มีเงื่อนไขสำคัญคือต้องนำ เทคโนโลยีการผลิตจำนวนมาก มาใช้และสร้างโรงงาน
• อ้างอิงจากโรงงานต้นแบบ ต้นทุนการผลิตอยู่ที่ราว 3 เท่าของกระดาษทั่วไป แต่คาดว่า การปล่อยคาร์บอนจะอยู่ที่ 50% เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตพลาสติก

ความเห็นจากผู้เชี่ยวชาญ

• ศาสตราจารย์ Nogi จาก Osaka University เน้นว่า “ในอดีตก็มีกระดาษใสหลายประเภทอยู่แล้ว แต่ การพิสูจน์ว่าย่อยสลายทางชีวภาพได้ในทะเลลึก คือจุดแตกต่างที่สำคัญที่สุดของการพัฒนานี้”

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• ความโปร่งใสไม่ใช่เหตุผลที่เรามักใช้พลาสติกกันมาก แต่เป็นเพราะมันเบาและไม่ย่อยสลายจึงได้รับความนิยม คุณสมบัติที่อยู่ได้นานเป็นพันปีทำให้อาหารถูกเก็บได้นาน จึงมีการเลือกใช้พลาสติกกับชิ้นส่วนต่าง ๆ โดยไม่ต้องกังวลเรื่องลมฝน สิ่งที่จำเป็นคือทิศทางการพัฒนาวัสดุใหม่ที่แทบไม่ย่อยสลายในสภาพแวดล้อมการใช้ชีวิตทั่วไป แต่สลายตัวได้อย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสเงื่อนไขเฉพาะ เช่น สารเคมี อุณหภูมิ หรือความดัน

  • พลาสติกขึ้นรูปได้ง่ายมาก จึงมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคอย่างยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตจำนวนมาก พลาสติกดูดซับข้อดีของไม้ (เบาและราคาถูก), เซรามิก (ขึ้นรูปง่าย กันน้ำ), และโลหะ (ทนทาน) ได้เกือบทั้งหมด ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงข้อเสียของแต่ละชนิด ไม้ใช้เวลาขึ้นรูปนาน เซรามิกแตกง่าย ส่วนโลหะก็แพง เป็นสนิม และมีความเป็นสื่อนำไฟฟ้าจึงยุ่งยากตามไปด้วย เมื่อมองภาพรวมจึงรู้สึกว่าเป็นเรื่องหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่การใช้งานพลาสติกจะสูงขึ้น
  • ในบทความได้ยกตัวอย่างการใช้งานไว้แล้ว “จนถึงตอนนี้ กล่องกระดาษเป็นวัสดุทดแทนภาชนะพลาสติกที่ใช้กันบ่อยที่สุด แต่ผู้บริโภคไม่ชอบเพราะมองไม่เห็นของข้างใน หากเป็นกระดาษใสก็อาจแก้ปัญหานี้ได้ แต่จำเป็นต้องมีโรงงานที่มีเทคโนโลยีการผลิต”
  • ในความเป็นจริง วัสดุบรรจุภัณฑ์จำนวนมากเป็นกระดาษที่ติดหน้าต่างพลาสติกใสไว้เฉพาะบางส่วน มันอาจทดแทนพลาสติกทั้งหมดไม่ได้ แต่การใช้งานเฉพาะส่วนลักษณะนี้ทดแทนได้แน่นอน วัสดุชนิดเดียวคงเป็นไปไม่ได้ที่จะทดแทนพลาสติกได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่คิดว่านี่เป็นตลาดเฉพาะที่มีความหมายสำหรับพลาสติกใช้ครั้งเดียวทิ้ง
  • มีพลาสติกบรรจุภัณฑ์ใช้ครั้งเดียวจำนวนมากที่วัสดุแบบนี้อาจทดแทนได้ เช่น ผลไม้ที่บรรจุหีบห่อแล้ว ระยะเวลาการกระจายสินค้าของผลไม้ไม่ได้ยาวนานเป็นพันปี ดังนั้นวัสดุบรรจุภัณฑ์เองก็ไม่จำเป็นต้องอยู่ได้นานขนาดนั้น
  • ไม่ใช่ว่าเราใช้พลาสติกเพราะชอบที่มันอยู่ได้นานเป็นพันปี แต่ใช้เพราะมันช่วยเก็บรักษาอาหารได้ดี หากบรรจุภัณฑ์อาหารทำหน้าที่ได้ดีโดยไม่ต้องมีคุณสมบัติอยู่ได้นานเป็นพันปี ก็ถือเป็นการปรับปรุงที่ดีเพียงพอแล้ว

• มีการแชร์ลิงก์วิกิเกี่ยวกับ celluloid และ cellophane พร้อมแซวว่า “Old is new again?” Celluloid Cellophane

  • มีการแนะนำลิงก์บทความต้นฉบับของทีมวิจัย บทความใน Science โดยมุ่งไปที่วัสดุที่โปร่งใส ทำให้หนาได้ และมีพื้นฐานเป็นเซลลูโลสบริสุทธิ์ Cellophane ตรงกับเงื่อนไขข้อ 1 และ 3 แต่ทำให้หนาได้ยาก ส่วนกระดาษทำให้หนาได้แต่ไม่โปร่งใส ขณะที่ celluloid ไม่ได้เป็นเซลลูโลสบริสุทธิ์เกือบทั้งหมดจึงไม่เข้าเกณฑ์ เป้าหมายหลักคือบรรจุภัณฑ์อาหาร
  • สงสัยอย่างจริงจังว่าเมื่อรวมทุกอย่างแล้ว โรมันโบราณอาจไม่ได้ขึ้นไปถึงจุดสูงสุดของเทคโนโลยีจริง ๆ หรือเปล่า
  • แม้จะคล้ายกับ cellophane แต่กระบวนการผลิตต่างกันมาก และอาจมีคุณสมบัติทางกายภาพใหม่ที่ต่างจาก cellophane ด้วย
  • ยกข้อความว่า “สามารถผลิตภาชนะจากวัสดุฐานเซลลูโลสชนิดหนาได้ เนื่องจากหนากว่าวัสดุเซลลูโลสแบบเดิม จึงคาดว่าจะใช้แทนพลาสติกได้ และเพราะพลาสติกเป็นตัวการหลักของมลพิษทางทะเล จึงถูกเสนอเป็นทางเลือก”

• บางประเทศก็แค่ทิ้งขยะลงทะเลตรง ๆ แต่ความจริงที่เรากลับไปโฟกัสกับการทำขยะที่ดีกว่า แทนที่จะแก้ปัญหาพื้นฐาน ทำให้รู้สึกตลกร้าย

  • มีคนบอกว่าอย่าพูดแค่ว่า ‘บางประเทศ’ เพราะประเทศส่วนใหญ่ใช้ประเทศที่ยากจนกว่านี้เป็นปลายทางส่งออกขยะในนามของ ‘การรีไซเคิล’ และขยะรีไซเคิลจำนวนมากก็ถูกทิ้งลงทะเลในต่างประเทศจริง ๆ พร้อมให้ลิงก์รายงานที่เกี่ยวข้อง The Guardian Mother Jones The Guardian D+C
  • มีความเห็นว่าองค์กรที่มุ่งเน้นการป้องกันก็ทำงานอยู่เช่นกัน พร้อมแนะนำลิงก์ The Ocean Cleanup ทุกแนวทางล้วนจำเป็น
  • การเปลี่ยนพฤติกรรมของผู้คนโดยไม่มีการบังคับนั้นแทบเป็นไปไม่ได้ มุมมองนี้เห็นว่าการเปลี่ยนสภาพแวดล้อมทำได้ง่ายกว่ามาก
  • โดยทั่วไปแล้ว การแก้ปัญหาทางเทคนิคมักง่ายกว่าการแก้ปัญหาทางสังคม
  • การจัดการขยะที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมีต้นทุนสูง จึงเป็นเรื่องยากที่ทุกประเทศและทุกชนชั้นจะรับภาระได้

• มีความเห็นว่าวัสดุสำคัญที่ทำจากปิโตรเลียมและน้ำมันชนิดอื่น ควรถูกนำไปใช้กับการผลิตผลิตภัณฑ์ลักษณะนี้มากกว่าจะใช้เป็นพลังงาน โดยมองว่าการใช้ปิโตรเลียมในภาคอุตสาหกรรมที่ทดแทนได้ยาก รวมถึงยา และแทนที่ไฟฟ้าด้วยพลังงานสะอาดอย่างแสงอาทิตย์ ลม หรือพลังงานนิวเคลียร์ จะเพิ่มผลประโยชน์สุทธิให้มนุษยชาติโดยรวม

• มีการกล่าวถึงความจำเป็นของกลุ่มวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติคล้ายพลาสติก แต่ไม่อยู่ได้นานเป็นพันปี หรืออย่างน้อยก็ไม่ใช่ว่ารีไซเคิลไม่ได้

  • มีความเห็นว่าการที่พลาสติกแตกสลายเองกลับเป็นปัญหาใหญ่กว่า เรื่องการเก็บขยะไว้เฉย ๆ นั้นมักถูกพูดเกินจริง ในขณะที่ปัญหามลพิษจากไมโครพลาสติกมีความอันตรายจริง บทความที่เกี่ยวข้อง ตรงกันข้าม พลาสติกที่เสถียรและไม่แตกสลายง่ายกลับก่อปัญหามลพิษน้อยกว่า
  • หากวัสดุสลายตัวเร็วเกินไป ก็อาจเกิดรูที่ขวดขณะวางอยู่บนชั้นสินค้าแล้วทำให้ของเหลวรั่วออกมา จึงมีความกังวลเรื่องประสิทธิภาพการใช้งานจริง

• มีความเห็นว่า “ถุงโอเค แก้วก็โอเค แต่หลอดนี่ไม่ไหวจริง ๆ”

  • มีคอมเมนต์ถามเหตุผล โดยบอกว่าวัสดุนี้เองมีคุณสมบัติคล้าย polycarbonate และทนได้ถึง 4 เดือนแม้ในสภาวะที่เหมาะต่อการย่อยสลาย ส่วนในเครื่องดื่มจริงจะทนได้นานกว่านั้นมาก มันจะย่อยสลายได้ก็ต่อเมื่อมีจุลินทรีย์อย่างแบคทีเรียเท่านั้น และในเครื่องดื่มก็ไม่เปลี่ยนแปลงอะไรเลย จึงสงสัยว่าตกลงส่วนไหนที่แย่
  • เป็นคำถามที่สะท้อนความกังวลว่ามันจะเปื่อยยุ่ยง่ายเหมือนหลอดกระดาษหรือไม่

• มีการอ้างคำอธิบายเชิงวิทยาศาสตร์ว่า “เหตุที่แผ่นกระดาษโปร่งใสได้ เพราะเส้นใยที่ละเอียดมากระดับนาโนเมตรซ้อนตัวกันอย่างหนาแน่นจนแสงผ่านตรงไปได้” และสงสัยว่าเขาจัดเรียงเส้นใยกันอย่างไร

• มีการพูดว่า “ในที่สุดก็มีข่าวแบบนี้ น่ายินดีมาก”

• ไม่แปลกใจที่ในญี่ปุ่นแทบทุกอย่างถูกห่อด้วยบรรจุภัณฑ์พลาสติก แม้ในหลายด้านจะก้าวหน้ากว่าสหรัฐมาก แต่เรื่องบรรจุภัณฑ์พลาสติกก็น่าเสียดาย

  • มีคำอธิบายว่าหากเทียบตามปริมาตรบรรจุภัณฑ์เท่ากัน ญี่ปุ่นกลับใช้พลาสติกโดยน้ำหนักน้อยกว่าหลายประเทศ และส่วนใหญ่ใช้บรรจุภัณฑ์แบบถุง จึงมีโครงสร้างการใช้พลาสติกน้อยกว่าบรรจุภัณฑ์แข็ง อีกทั้งญี่ปุ่นยังนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการเผาทำลายอยู่มาก พร้อมแนะนำ วิดีโอ YouTube