สำหรับใครปลูกบ้านด้วยไม้ ถ้า “ปลวก” ขึ้นบ้าน นับเป็นปัญหาใหญ่ แต่เพราะธรรมชาติที่สามารถกินและย่อยไม้ได้ดีนี่เอง เป็นคุณสมบัติที่นักวิจัยไทยมองว่า จะช่วยแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อม และสร้างพลังงานเลือกได้ ซึ่งงานวิจัยได้เดินมาถึงขั้นคัดแยกแบคทีเรียจากลำไส้ปลวกเพื่อย่อยเซลลูโลสแล้ว 3 สายพันธุ์ และยังตัดต่อลง E.coli เพื่อลดอันตรายจากแบคทีเรียได้แล้ว 1 สายพันธุ์

       ศ.ดร.สุเมธ ชวเดช นักวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพและวิศวกรรมเคมี วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เล่าให้ฟังว่า เมืองไทยมีวัสดุเหลือใช้จากการเกษตรจำนวนมาก เช่น ฟางข้าว ซังข้าวโพด และชานอ้อย เป็นต้น ซึ่งชีวมวลเหล่านี้มีเซลลูโลสที่สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานทางเลือกได้ แต่ที่ผ่านมามักเน้นการใช้สารเคมีและกระบวนการที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างการใช้กรด-ด่าง และกระบวนการทางความร้อน ขณะที่ในธรรมชาติมีจุลินทรีย์ที่สามารถย่อยสลายของเหลือใช้เหล่านี้ได้อย่างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

       “ในทางนิเวศวิทยาถ้าเราไม่ได้จุลินทรีย์ทุกอย่างจะไม่มีการหมุนเวียน ซากพืช ซากสัตว์ที่ตายลงก็จะกองทับถมกัน ไม่มีการหมุนเวียนของธาตุต่างๆ สมดุลทั้งหมดในโลกเกิดจากจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตที่ตายลงกลายเป็นธาตุ ทั้งคาร์บอน ออกซิเจนและอื่นๆ หมุนเวียนสู่บรรยากาศ ซึ่งโดยพลังงานหลักบนโลกได้จากดวงอาทิตย์ พืชก็นำพลังงานนั้นมาสังเคราะห์แสงเปลี่ยนธาตุต่างๆ เป็นสารอาหาร เมื่อสัตว์มากินก็ได้ธาตุเหล่านั้นไป เป็นอย่างนี้ตั้งแต่โลกก่อกำเนิด” ศ.ดร.สุเมธ

       นอกจากการย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตแล้ว ในระบบย่อยอาหารทั้งของสัตว์และของคนยังมีจุลินทรีย์ที่ย่อยเส้นใยของพืชแล้วเปลี่ยนไปเป็นน้ำตาลเพื่อให้สิ่งมีชีวิตนำไปใช้ประโยชน์ได้ ศ.ดร.สุเมธจึงมีแนวคิดนำจุลินทรีย์เหล่านั้นมาใช้ประโยชน์ในการย่อยสลายชีวมวลที่มีอยู่มากในเมืองไทย เพื่อเปลี่ยนไปเป็นน้ำตาลที่สามารถนำไปผลิตเอทานอลสำหรับสร้างพลังงานหมุนเวียนได้ จึงได้มองหาแหล่งจุลินทรีย์ที่น่าจะมีศักยภาพดังกล่าว และเล็งเห็นว่าปลวกน่าจะเป็นตัวเลือกที่ดี สังเกตได้จากการที่ปลวกทำลายบ้านไม้ได้ในเวลาอันรวดเร็ว

       จุลินทรีย์ที่มีศักยภาพในย่อยสลายชีวมวลมีอยู่ 3 กลุ่มใหญ่ คือ แบคทีเรียซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่ใช่ทั้งพืชและสัตว์ โปรโตซัวซึ่งเป็นสัตว์เซลล์เดียว และเชื้อรา แต่ทีมวิจัยเลือกแบคทีเรียเพราะมองเห็นว่าผลิตเชิงอุตสาหกรรมได้ง่ายกว่า และผลิตในถังปฏิกรณ์โรงงานขนาดใหญ่เพื่อต่อยอดทางการค้าได้ ขณะที่โปรโตซัวและราที่ผลิตในทางอุตสาหกรรมได้ช้าและเป็นอันตรายมากกว่า
ในเส้นใยพืชมีเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลสและลิกนินที่ช่วยให้ลำต้นพืชแข็งแรง ซึ่งจุลินทรีย์สามารถย่อยสลายสารเหล่านี้ได้ แต่ทีมวิจัยมุ่งเน้นที่ไปที่การหาแบคทีเรียย่อยสลายเซลลูโลสก่อน และได้เริ่มค้นหาจากปลวกบ้านแต่ไม่พบแบคทีเรียที่ต้องการ จนกระทั่งได้นำปลวกป่าจากสวนแห่งหนึ่งใน จ.นครปฐม มาคัดแยกแบคทีเรียในลำไส้ปลวก ซึ่งได้แบคทีเรียที่ย่อยเซลลูโลสได้กว่า 40-50 สายพันธุ์

       ทีมวิจัยได้คัดเลือกสายพันธุ์แบคทีเรียที่มีศักยภาพโดดเด่น 3 สายพันธุ์ จากนั้นทำการเพาะเลี้ยงและทดลองย่อยสลายวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร เช่น ซังข้าวโพด ชานอ้อย กากมันสำปะหลัง พบว่าย่อยสลายเซลลูโลสได้ 70% ในเวลา 12 ชั่วโมง

       อย่างไรก็ดี แบคทีเรียที่ย่อยเซลลูโลสยังเป็นชนิดที่เป็นอันตรายหากเข้าสู่ร่างกายคน ทีมวิจัยจึงส่งไปตัดต่อพันธุกรรมที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน สหรัฐฯ เพื่อนำยีนที่ทำให้แบคทีเรียจากปลวกย่อยเซลลูโลสได้ ใส่เข้าใน E.coli แบคทีเรียที่ปลอดภัยกว่าและอาศัยอยู่ในลำไส้คนด้วย และตั้งใจจะตัดต่อพันธุกรรมแบคทีเรียย่อยเซลลูโลสครบทั้ง 3 สายพันธุ์ แต่โชคร้ายที่แบคทีเรีย 1 สายพันธุ์ในจำนวนนั้นตายระหว่างเพาะเลี้ยง

การย่อยสลายเซลลูโลสจนได้เป็นน้ำตาลนี้ ศ.ดร.สุเมธ มองว่าจะช่วยกำจัดของเหลือทิ้งจากการเกษตรที่มีอยู่มาก และยังได้น้ำตาลที่นำไปผลิตเอทานอลเพื่อผสมในน้ำมันเชื้อเพลิง ได้เป็นแก๊สโซฮอล์ โดยไม่ต้องแย่งพืชอาหารมาผลิตพลังงาน และยังนำเอทานอลไปผลิตเป็นเอทิลีนเพื่อผลิตบรรจุภัณฑ์ทดแทนการใช้ปิโตรเคมีที่จะหมดในอนาคต

       งานต่อไปของทีมวิจัยคือการสรรหาแบคทีเรียที่มีศักยภาพในการย่อยสลายเฮมิเซลลูโลส และลิกนินในเส้นใยพืช ซึ่งจะทำให้กำจัดของเหลือทิ้งจากการเกษตรได้อย่างสมบูรณ์ แต่อาจค้นหาจากลำไส้ของสัตว์เคี้ยวเอื้อง อย่าง ม้า วัว ควาย ที่ย่อยชีวมวลไปเป็นพลังงานได้ รวมถึงช้างด้วย

เครื่องปฏิกรณ์ผลิตน้ำตาลที่ได้จากการย่อยเศษวัสดุการเกษตรของแบคทีเรียจากปลวก

ซังข้าวโพดบดสำหรับให้แบคทีเรียย่อย

ชานอ้อยบดสำหรับให้แบคทีเรียย่อย

ศ.ดร.สุเมธ ชวเดช

– ( 311 Views)