For English-version news, please visit : Transforming green mussel shells into paper coating and oil absorbent materials

‘หอยแมลงภู่’ เป็นสัตว์น้ำที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจทั้งด้านการบริโภคภายในประเทศและการส่งออก โดยในปี 2565 ไทยผลิตหอยแมลงภู่ได้มากถึง 51,310 ตัน ตามรายงานของกรมประมง อย่างไรก็ตามแม้การเพาะเลี้ยงและแปรรูปหอยจะก่อให้เกิดรายได้อย่างมาก แต่ปริมาณ ‘เปลือกหอยแมลงภู่’ เหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมก็นำมาซึ่งภาระในการกำจัด เพราะแม้จะนำไปจำหน่าย ก็ได้แค่กิโลกรัมละสลึงเท่านั้น กลายเป็นปัญหาขยะที่สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) ร่วมกับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และบริษัทรีนิว อินโนเวชั่นส์ จำกัด ดำเนินโครงการ “ต้นแบบผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงแปรรูปจากเปลือกหอยแมลงภู่เหลือทิ้ง” โดยได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.)

ดร.ชุติพันธ์ เลิศวชิรไพบูลย์ นักวิจัยกลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซนเซอร์ระดับนาโน นาโนเทค สวทช. อธิบายว่า ‘เปลือกหอยแมลงภู่’ เป็นขยะปริมาณมหาศาลจากอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งโดยทั่วไปหลังจากคนงานแกะเนื้อหอยออกจากเปลือกเพื่อส่งต่อเข้ากระบวนการแปรรูปแล้ว จะรวบรวมเปลือกหอยใส่กระสอบ กระสอบละ 10-15 กิโลกรัม เพื่อจำหน่ายให้แก่ผู้รับเหมาก่อสร้างในราคากระสอบละประมาณ 2 บาท เพื่อนำไปใช้ถมที่

“ทีมวิจัยเล็งเห็นถึงลู่ทางในการสร้างมูลค่าเพิ่มจากสารแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCo₃) ซึ่งเป็นสารประกอบหลักที่มีอยู่ในเปลือกหอยมากกว่าร้อยละ 95 จึงร่วมกันศึกษาหาวิธีนำสารชนิดนี้ไปใช้ประโยชน์ต่อในอุตสาหกรรมต่าง ๆ โดยผลิตภัณฑ์แรกที่พัฒนาได้สำเร็จ คือ ‘สารเคลือบกันน้ำ’ เป็นผลิตภัณฑ์สำหรับใช้เพิ่มสมบัติกันน้ำให้แก่ผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมกระดาษ ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นสารเติมเต็ม (filler) เพื่อลดปริมาณการใช้สารเคลือบกระดาษชนิดย่อยสลายได้ 100 เปอร์เซ็นต์ อาทิ สารประเภทเซลลูโลสเบส (cellulose-based) ที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ จึงช่วยให้ผู้ประกอบการลดต้นทุนการผลิตได้เป็นอย่างดี ซึ่งนอกจากจะเอื้อให้ผู้ประกอบการมีลู่ทางในการพัฒนาบรรจุภัณฑ์กระดาษที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้นแล้ว ยังเพิ่มโอกาสการจำหน่ายสินค้าในประเทศกลุ่ม EU ที่มีข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมด้วย

“สำหรับการผลิตสารเคลือบ ทีมวิจัยใช้กระบวนการแยกสารอินทรีย์ออกจากเปลือกหอยด้วยพลังงานความร้อนต่ำ เพื่อให้ได้สารแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีความบริสุทธิ์มากกว่าร้อยละ 97 ก่อนนำมาลดขนาดให้เหลือประมาณ 100 นาโนเมตรเพื่อเพิ่มพื้นผิวสัมผัส แล้วนำไปเพิ่มคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) ด้วยสารสเตียริกแอซิด (stearic acid) ที่มีความปลอดภัยสูง ทำให้สารที่ได้มีคุณสมบัติเหมาะแก่การเคลือบกระดาษบรรจุภัณฑ์ โดยสารที่ผลิตนี้สามารถใช้เป็นสารเติมเต็มสารเคลือบกระดาษที่นำเข้าจากต่างประเทศ ได้มากกว่าร้อยละ 20 จึงช่วยลดต้นทุนการผลิตได้เป็นอย่างดี”

นอกจากการพัฒนาสารแคลเซียมคาร์บอเนตให้มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำมาช่วยแก้ปัญหาข้อจำกัดทางการค้าให้แก่อุตสาหกรรมกระดาษ ล่าสุดทีมวิจัยยังพัฒนาสารเคลือบให้มีคุณสมบัติพิเศษคือ ‘การดูดซับน้ำมัน’ ซึ่งนำไปใช้ประโยชน์ได้ในหลายอุตสาหกรรม

ดร.ชุติพันธ์ เล่าว่า หลังจากพัฒนาสารแคลเซียมคาร์บอเนตจากเปลือกหอยแมลงภู่ให้มีคุณสมบัติเป็นสารดูดซับน้ำมันที่มีความปลอดภัยได้แล้ว ทีมวิจัยได้เดินหน้าต่อยอดสู่ผลิตภัณฑ์ใหม่ทันที ผลิตภัณฑ์แรก คือ ‘สารดูดซับน้ำมันในครัวเรือน’ ซึ่งเป็นสินค้าที่มีตลาดรองรับชัดเจน โดยผลิตภัณฑ์มี 2 รูปแบบ คือ ‘ฟองน้ำดูดซับคราบน้ำมัน’ ที่เช็ดสะอาด ไม่ทิ้งคราบ ใช้งานได้นาน และ ‘สารฉีดพ่นเพื่อกำจัดคราบน้ำมัน’ ที่ใช้งานง่าย เพียงฉีดพ่นลงบนคราบน้ำมัน น้ำมันจะจับตัวเป็นก้อน สามารถนำผ้าหรือกระดาษเช็ดออกได้โดยไม่ทิ้งคราบไว้

“ส่วนเป้าหมายต่อไปคือการสนับสนุนการดูแลพื้นที่ท่าจอดเรือบริเวณชายฝั่งทะเล ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีเรือเข้าจอดจำนวนมาก ทั้งเรือประมง เรือขนส่งสินค้า เรือขนส่งยานยนต์ และเรือขนส่งผู้โดยสาร รวมทั้งยังเป็นพื้นที่ซ่อมบำรุงเรือ ทำให้บริเวณท่าเรือมักมีคราบน้ำมันที่ต้องกำจัดออกอยู่เสมอ ทีมวิจัยจึงเล็งเห็นโอกาสในการนำสารแคลเซียมคาร์บอเนตที่ผ่านการแปรรูปให้มีศักยภาพด้านการดูดซับน้ำมันมาใช้เป็น ‘สารเคลือบแผ่นกรองในระบบบำบัดน้ำ’ เพื่อเสริมประสิทธิภาพในการบำบัดคราบน้ำมันบริเวณท่าเรือ ทั้งนี้การดำเนินงานอยู่ในขั้นตอนประสานความร่วมมือกับภาครัฐ เพื่อขอรับทุนสนับสนุนในการวิจัยและทดสอบประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์”

นอกจากการพัฒนาและแปรรูปเปลือกหอยแมลงภู่แล้ว ที่ผ่านมาทีมวิจัยยังได้ดำเนินงานวิจัยแปรรูปเปลือกหอยจากอุตสาหกรรมเครื่องประดับและอาหารอีกหลายชนิดเพื่อช่วยลดปัญหาขยะ สร้างมูลค่าเพิ่ม และลดต้นทุนการผลิตให้แก่อุตสาหกรรมต่าง ๆ

“ทีมวิจัยได้พัฒนากระบวนการนำสารแคลเซียมคาร์บอเนตจากเปลือกหอยซึ่งมีลักษณะโครงสร้างแบบ ‘อะราโกไนต์ (aragonite form)’ หรือมีรูปร่างแบบแผ่น ขนาด 5-10 ไมครอน แตกต่างจากสารที่ได้จากภูเขาหินปูนซึ่งมีรูปร่างเป็นทรงกลมและขนาดเล็กกว่า มาใช้ประโยชน์แล้วในหลายอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมเวชสำอาง สามารถนำแคลเซียมคาร์บอเนตจากเปลือกหอยกลุ่มที่ผลิตมุกมาใช้ทดแทนไมโครพลาสติกในผลิตภัณฑ์สครับผิว และใช้แปรรูปเป็นสารไฮดรอกซีอะพาไทต์ (hydroxyapatite) สำหรับใส่ในผลิตภัณฑ์ยาสีฟันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเคลือบและซ่อมแซมเนื้อฟัน ส่วนด้านอุตสาหกรรมพลาสติก สารแคลเซียมคาร์บอเนตจากเปลือกหอยนางรม หอยเป๋าฮื้อ สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งเพื่อลดปริมาณการใช้พอลิเมอร์ที่ใช้ในการผลิตพลาสติกได้โดยไม่ทำให้เนื้อพลาสติกขุ่น” ดร.ชุติพันธ์ กล่าวทิ้งท้าย

ผลงานการแปรรูปขยะจากอุตสาหกรรมอาหารถือเป็นตัวอย่างของการนำความเชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเข้าช่วยขับเคลื่อนเศรษฐกิจไทยตามโมเดลเศรษฐกิจ BCG ซึ่งมุ่งเน้นการเพิ่มมูลค่าให้แก่ทรัพยากรชีวภาพ การใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า และการคำนึงถึงความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สำหรับผู้ที่สนใจร่วมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์รวมถึงขอรับถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิต ติดต่อได้ที่ ดร.ชุติพันธ์ เลิศวชิรไพบูลย์ อีเมล chutiparn.ler@nanotec.or.th

ดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลงานวิจัยเรื่องการพัฒนาสารแคลเซียมคาร์บอเนตจากเปลือกหอยซึ่งมีลักษณะรูปทรงแบบ ‘อะราโกไนต์ (aragonite form) ได้จากบทความ แปรรูป ‘เปลือกหอย’ ขยะอุตสาหกรรม สู่ ‘สารสำคัญเวชสำอาง พลาสติก กระดาษ’

เรียบเรียงโดย : ภัทรา สัปปินันทน์ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย : ภัทรา สัปปินันทน์
ภาพประกอบโดย : นาโนเทค สวทช. และ shutterstock