พัฒนา ‘กระดาษใส’ ทดแทนพลาสติก
(japannews.yomiuri.co.jp)- ทีมวิจัยจาก JAMSTEC ของญี่ปุ่นและสถาบันอื่น ๆ สร้างแผ่นกระดาษใสแบบหนาจาก เซลลูโลส ที่มีต้นกำเนิดจากชีวมวลพืช แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้แทนภาชนะพลาสติก
- วัสดุใหม่นี้สามารถถูกจุลินทรีย์ย่อยสลายเป็น น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ได้ และมีความหนามากกว่าวัสดุเซลลูโลสแบบเดิม จึงขึ้นรูปเป็นถ้วยหรือหลอดได้
- การผลิตใช้ผงเซลลูโลสที่ได้จากเส้นใยบนผิวเมล็ดฝ้ายและ สารละลายน้ำลิเทียมโบรไมด์ จากนั้นทำให้เป็นเจลด้วยความร้อนสูง แล้วจึงขึ้นรูปและทำให้แห้ง
- เมื่อนำมาทำเป็นถ้วยและหลอด ความแข็งแรงใกล้เคียงกับ โพลีคาร์บอเนต และแม้เป็นแผ่นหนา 0.7 มม. ก็ยังมองเห็นทิวทัศน์ที่อยู่ห่างออกไป 100 เมตรได้อย่างชัดเจน
- การนำไปใช้เชิงพาณิชย์จำเป็นต้องมีโรงงานผลิตจำนวนมาก โดยคาดว่าต้นทุนการผลิตในระดับโรงงานสาธิตจะอยู่ที่ราว 3 เท่าของกระดาษทั่วไป และการปล่อย CO2 อยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของกระบวนการผลิตพลาสติก
กระดาษใสจากพืช
- ทีมวิจัยจาก JAMSTEC และหลายสถาบันได้พัฒนาแผ่นกระดาษใสแบบหนาจาก เซลลูโลส ที่ผลิตจากชีวมวลพืช
- เนื่องจากพลาสติกถูกมองว่าเป็นสาเหตุของมลพิษทางทะเล วัสดุนี้จึงถูกคาดหวังให้เป็น วัสดุทดแทนภาชนะพลาสติก
- วัสดุนี้หนากว่าวัสดุฐานเซลลูโลสแบบเดิม จึงสามารถใช้ทำภาชนะได้
วิธีการผลิตและความโปร่งใส
- วัตถุดิบคือ ผงเซลลูโลส ที่ได้จากเส้นใยบนผิวเมล็ดฝ้าย
- กระบวนการผลิตมีดังนี้
- ละลายผงเซลลูโลสใน สารละลายน้ำลิเทียมโบรไมด์
- เพิ่มอุณหภูมิพร้อมคนให้เข้ากันจนกลายเป็นเจล
- นำวัสดุที่เป็นเจลแล้วไปขึ้นรูปและทำให้แห้ง
- ความโปร่งใสเกิดจากเส้นใยระดับนาโนเมตร หรือระดับหนึ่งในพันล้านเมตร อัดแน่นอยู่ภายในแผ่น
- เมื่อความหนาแน่นของเส้นใยสูง แสงจะไม่กระเจิงและผ่านแผ่นไปในแนวตรง
ความแข็งแรงและการมองเห็น
- ความแข็งแรงของวัสดุที่ขึ้นรูปเป็นถ้วยและหลอดนั้นเกือบใกล้เคียงกับ โพลีคาร์บอเนต ซึ่งเป็นพลาสติกชนิดหนึ่ง
- กระดาษใสที่มีความหนา 0.7 มม. ก็ยังคงความยืดหยุ่นไว้ได้
- สามารถมองเห็น ทิวทัศน์ที่อยู่ห่างออกไป 100 เมตร ผ่านแผ่นที่มีความหนาเท่ากันได้อย่างชัดเจน
การย่อยสลายทางชีวภาพในทะเล
- ทีมวิจัยได้ตรวจสอบ การย่อยสลายทางชีวภาพ โดยสมมติว่ากระดาษใสอาจไหลลงสู่ทะเล
- หลังจากนำแผ่นกระดาษไปจมไว้ในทะเล ก็ตรวจสอบว่าจุลินทรีย์ในทะเลสามารถย่อยมันได้หรือไม่
- ยิ่งน้ำลึกขึ้น จำนวนจุลินทรีย์ยิ่งน้อย ทำให้อัตราการย่อยสลายช้าลง
- ถึงกระนั้น ที่ความลึก 757 เมตร แผ่นกระดาษก็ละลายไปเกือบทั้งหมดภายใน 4 เดือน
ความท้าทายด้านการพาณิชย์และต้นทุน
- จนถึงตอนนี้ วัสดุทดแทนภาชนะพลาสติกที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดคือ กล่องกระดาษ
- ผู้เชี่ยวชาญด้านธุรกิจมองว่า กล่องกระดาษทำให้ผู้บริโภคมองไม่เห็นสินค้าด้านใน จนอาจลดความตั้งใจซื้อ
- กระดาษใสสามารถแก้ปัญหาที่มองไม่เห็นสิ่งของด้านในได้
- หากจะนำออกสู่ตลาด จำเป็นต้องมีโรงงานที่มีเทคโนโลยีสำหรับ การผลิตจำนวนมาก ของวัสดุนี้
- Isobe Noriyuki รองหัวหน้านักวิจัยของ JAMSTEC ประเมินว่า หากสร้างโรงงานสำหรับการทดลองสาธิต ต้นทุนการผลิตจะอยู่ที่ราว 3 เท่าของกระดาษทั่วไป
- จากการประเมินเดียวกัน ปริมาณการปล่อย CO2 สามารถคงไว้ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของกระบวนการผลิตพลาสติก
- ศาสตราจารย์ Masaya Nogi จาก Osaka University มองว่า แม้ก่อนหน้านี้จะมีกระดาษใสอยู่แล้ว แต่วัสดุใหม่นี้มีจุดเด่นที่พิสูจน์ได้ถึง การย่อยสลายทางชีวภาพในทะเลลึก
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
เหตุผลที่ใช้พลาสติกกันมากไม่ใช่เพราะมันโปร่งใส แต่เป็นเพราะ เบาและไม่ย่อยสลายทางชีวภาพ
เพราะมันคงอยู่ได้เป็นพัน ๆ ปี จึงเหมาะกับการเก็บรักษาอาหาร และใช้กับชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้โดยไม่ต้องกังวลเรื่องฝนหรือสภาพแวดล้อมมากนัก
สิ่งที่ต้องการน่าจะเป็นวัสดุที่ไม่ย่อยสลายเลยภายใต้สภาพการใช้ชีวิตของมนุษย์ส่วนใหญ่ แต่เมื่อให้สัญญาณที่ไม่ค่อยพบ เช่น สารเคมี อุณหภูมิ หรือความดันเฉพาะบางอย่าง ก็จะย่อยสลายได้อย่างรวดเร็ว
พลาสติกเอาข้อดีของไม้คือความเบาและราคาถูก ข้อดีของเซรามิกคือขึ้นรูปง่ายและกันน้ำ และข้อดีของโลหะคือความทนทานในการใช้งานประจำวันมาไว้ด้วยกัน ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงข้อเสียใหญ่ ๆ ของวัสดุแต่ละชนิด
มันไม่สมบูรณ์แบบ แต่ถ้ารวมข้อดีข้อเสียแล้ว ก็ชัดเจนว่าทำไมถึงถูกใช้แพร่หลายขนาดนี้
กระดาษโปร่งใส อาจแก้ปัญหานี้ได้ แต่บอกกันว่าหากจะนำออกสู่ตลาด จำเป็นต้องมีโรงงานที่มีเทคโนโลยีการผลิตจำนวนมาก
อาจทดแทนพลาสติกทั้งหมดไม่ได้ แต่บางส่วนก็ทดแทนได้เพียงพอ
พลาสติกทำหน้าที่ได้หลายอย่าง ดังนั้นวัสดุชนิดเดียวคงทดแทนทั้งหมดไม่ได้ แต่สำหรับการใช้งานเฉพาะบางส่วนของพลาสติกใช้ครั้งเดียวทิ้งนั้นมีช่องว่างที่มีนัยสำคัญอย่างแน่นอน
ถ้าทำเรื่องนั้นได้โดยไม่ต้องคงอยู่เป็นพัน ๆ ปี ก็น่าจะเป็นความสำเร็จที่ค่อนข้างใหญ่
ปริมาณพลาสติกที่ถูกทิ้งในสิ่งแวดล้อมแสดงให้เห็นอยู่แล้วว่าผู้คนไม่ได้ใส่ใจถึงขนาดนั้น
ของเก่ากลับมาใหม่อีกครั้งหรือเปล่า?
https://en.wikipedia.org/wiki/Celluloid
https://en.wikipedia.org/wiki/Cellophane
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads2426
เป้าหมายน่าจะเป็นวัสดุที่ 1) โปร่งใส, 2) ทำให้หนาเพียงพอได้, และ 3) เป็นวัสดุ ที่มีฐานเป็นเซลลูโลสล้วน ๆ
เซลโลเฟนตรงตามข้อ 1 และ 3 แต่ทำให้หนาได้ยาก ส่วนกระดาษตรงตามข้อ 2 และ 3 แต่ไม่โปร่งใส
เซลลูลอยด์ไม่ได้ถูกพูดถึงโดยตรงในบทความวิจัย แต่ดูเหมือนจะไม่ตรงตามข้อ 3 เพราะไม่ใช่เซลลูโลสล้วน ๆ การใช้งานหลักน่าจะเป็นบรรจุภัณฑ์อาหาร
ดังนั้นเซลโลเฟนจึงมักถูกใช้เพียงปริมาณเล็กน้อย และเรยอนก็คล้ายกัน
ในทางกลับกัน ลิเทียมโบรไมด์เป็นเกลือที่เสถียรและราคาถูกจนใกล้เคียงกับราคาธาตุ จึงขยายขนาดการผลิตและรีไซเคิลได้ง่าย
น่าขำที่ทุกคนเริ่มชินชากับความคิดว่าบางประเทศทิ้งขยะลงทะเลกันเฉย ๆ
แทนที่จะแก้ปัญหานั้น เรากลับมุ่งไปทางการทำ ขยะที่ดีกว่าเดิม
เราจะโกรธเฉพาะประเทศโลกที่สามยากจนซึ่งเราปฏิบัติเหมือนเป็นบ่อขยะไม่ได้
ไม่ได้พูดเกินจริง แต่แทบทุกอย่างที่คุณคัดแยกใส่ถังรีไซเคิล สุดท้ายจะไปลงทะเลที่ไหนสักแห่งไกลจากตัวคุณอย่างแท้จริง
https://www.theguardian.com/environment/2021/dec/31/waste-co...
https://www.motherjones.com/environment/2023/03/rich-countri...
https://www.theguardian.com/us-news/2019/jun/17/recycled-pla...
https://www.dandc.eu/en/article/industrialised-countries-are...
[0] https://theoceancleanup.com/
จีนและอินเดียก็ปล่อยออกมาค่อนข้างมากเช่นกัน แต่เมื่อเทียบกับขนาดประชากรแล้วควรมองต่างออกไป
แม่ของผมช่วยงานร้านเล็ก ๆ ในย่านหนึ่งอยู่ และกำลังพยายามเลิกใช้บรรจุภัณฑ์พลาสติก
เคยลองใช้ฟิล์มที่ย่อยสลายเป็นปุ๋ยได้กับกระดาษรีไซเคิลแล้ว แต่ต้นทุนสูงเกินไปหรือวัสดุทนไม่ค่อยไหว
กระดาษใสที่ทำจากเซลลูโลสนี้ดูมีอนาคตพอสมควร ถ้ามันทนความร้อน ดูดี และย่อยสลายในสิ่งแวดล้อมได้จริง ก็น่าจะช่วยร้านแบบนั้นได้มาก
อยากรู้ว่ามีใครเคยใช้วัสดุแบบนี้บ้างไหม โดยเฉพาะอยากรู้ประสิทธิภาพในการใช้งานจริงกับของที่ไวต่อของเหลวหรือความชื้น
เราต้องการ กลุ่มวัสดุใหม่ ที่มีคุณสมบัติเหมือนพลาสติก แต่ไม่ใช่ว่าไม่ย่อยสลายไปอีกหลายพันปีหรือรีไซเคิลไม่ได้
ปัญหาการจัดเก็บขยะส่วนใหญ่ถูกพูดเกินจริง และมลพิษไมโครพลาสติกก็แสดงให้เห็นชัดเจนถึงภัยคุกคามเมื่อพลาสติกแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ นับล้านชิ้น[1]
พลาสติกที่คงทนและเสถียรในระยะยาวนั้นมีปัญหาน้อยกว่ามากในมุมของสารมลพิษ
[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016041202...
ระดับนั้นก็ยังคงการใช้งานส่วนใหญ่ในปัจจุบันไว้ได้
ไม่น่าแปลกใจ เพราะในญี่ปุ่นทุกอย่างถูกห่อด้วยพลาสติก
ตอนที่ไปญี่ปุ่น เกือบทุกอย่างดีหมด และดูเหมือนนำหน้าสหรัฐฯ ไปไกลมาก แต่เรื่องนี้เป็นข้อยกเว้น
เพราะใช้ถุงมากกว่า แต่ใช้บรรจุภัณฑ์แบบเปลือกแข็งน้อยกว่า
วิดีโอเกี่ยวกับเรื่องนี้และการนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในการเผามากแค่ไหน: https://www.youtube.com/watch?v=FU6WogV6UEg
ฟังดูยังไงก็เหมือนเซลโลเฟน https://en.wikipedia.org/wiki/Cellophane
บอกว่าการปล่อยคาร์บอนต่ำ แล้ว ต้นทุน ล่ะ?
ผลิตภัณฑ์นี้ดูเหมือนแก้ปัญหาหลายอย่างที่ไม่เกี่ยวกับเหตุผลที่เราใช้พลาสติก
เหตุผลที่พลาสติกอยู่ทุกที่คือมันทนทานและราคาถูก ซึ่งอธิบายการใช้งานได้ราว 80%
อีก 20% ให้ความสำคัญกับคุณสมบัติอย่างการทนต่อสารกัดกร่อน ซึ่งวัสดุนี้ก็ดูจะยิ่งไม่ตรงจุด
ผลิตภัณฑ์ที่แพงและทนทานต่ำไม่มีทางมาแทนพลาสติกได้ คำว่าทนทานพอ ๆ กับพลาสติกก็น่าจะหมายถึงค่าความต้านแรงดึง ซึ่งไม่ใช่คุณสมบัติหลักที่ภาคอุตสาหกรรมมองหา
เวลาห่อขนมปัง ไม่สำคัญว่ามันจะยกน้ำหนักใกล้เคียงกันได้หรือไม่ แต่สำคัญว่ามันปกป้องสินค้าได้เป็นเดือนหรือเป็นปีหรือเปล่า
ถุงก็ดี แก้วก็พอใช้ได้ แต่ หลอด เป็นไอเดียที่แย่มาก
เขาบอกว่าคุณสมบัติของวัสดุใกล้เคียงกับโพลีคาร์บอเนต ดังนั้นส่วนนั้นไม่น่ามีปัญหา
ไม่ได้บอกว่าย่อยสลายเร็วแค่ไหนในสภาวะเหมาะสม แต่บอกว่าแม้ในสภาวะแย่ก็ใช้เวลา 4 เดือน และต้องอาศัยจุลินทรีย์ ไม่ใช่แค่ปฏิกิริยาเคมีง่าย ๆ อย่างน้ำ ออกซิเจน หรือรังสียูวี
ถ้าอย่างนั้น ในเครื่องดื่มอัดลมน่าจะแทบไม่ได้รับผลกระทบแม้ผ่านไปหนึ่งสัปดาห์ เลยไม่รู้ว่าส่วนไหนที่แย่มาก
แม้จะทดแทนการใช้งานพลาสติกทั้งหมดไม่ได้ แต่ก็ดูเหมือนจะทดแทน ผลิตภัณฑ์พลาสติกใช้ครั้งเดียว ได้จำนวนมาก
แค่นั้นก็ถือเป็นความก้าวหน้าที่ดีแล้ว ถ้าเป็นถุงช้อปปิ้งเซลลูโลส หลอด แก้วใช้ครั้งเดียว จาน และช้อนส้อม ก็พอรับได้