กรดโพลีแลกติก (PLA): ทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนพลาสติก

PLA คืออะไร?

กรดโพลีแลกติกหรือเรียกอีกอย่างว่า PLA (กรดโพลีแลกติก) เป็นโมโนเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ได้จากแหล่งอินทรีย์หมุนเวียน เช่น แป้งข้าวโพด อ้อย หรือเยื่อหัวบีต

ถึงแม้ว่าจะเหมือนกับพลาสติกชนิดอื่นในอดีต แต่คุณสมบัติของพลาสติกชนิดนี้ได้กลายเป็นแหล่งทรัพยากรหมุนเวียน ทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นธรรมชาติมากกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล

PLA ยังคงเป็นกลางทางคาร์บอน รับประทานได้ และย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งหมายความว่าสามารถสลายตัวได้หมดในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมแทนที่จะแตกเป็นไมโครพลาสติกอันเป็นอันตราย

เนื่องจากมีคุณสมบัติในการสลายตัวได้ จึงนิยมนำมาใช้เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์สำหรับถุงพลาสติกที่ย่อยสลายได้ หลอด แก้ว จาน และภาชนะบนโต๊ะอาหาร

กลไกการย่อยสลายของ PLA

PLA ย่อยสลายโดยไม่ใช้ทางชีวภาพผ่านกลไก 3 ประการ:

ไฮโดรไลซิส: กลุ่มเอสเทอร์ในสายหลักจะแตกออก ส่งผลให้มีน้ำหนักโมเลกุลลดลง

การสลายตัวด้วยความร้อน: ปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบต่างๆ เช่น โมเลกุลที่เบากว่า โอลิโกเมอร์เชิงเส้นและแบบวงแหวนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน และแล็กไทด์

การเสื่อมสภาพจากแสง: รังสีอัลตราไวโอเลตสามารถทำให้เกิดการเสื่อมสภาพได้ ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้กรดโพลีแลกติกสัมผัสกับแสงแดดในพลาสติก ภาชนะบรรจุภัณฑ์ และการใช้งานฟิล์ม

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสคือ:

-COO- + H 2 O → -COOH + -OH

อัตราการย่อยสลายจะช้ามากที่อุณหภูมิแวดล้อม จากการศึกษาวิจัยในปี 2017 พบว่า PLA ไม่สูญเสียคุณภาพใดๆ ภายใน 1 ปีในน้ำทะเลที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (77 องศาฟาเรนไฮต์) แต่การศึกษาวิจัยนี้ไม่ได้วัดการสลายตัวหรือการดูดซึมน้ำของโซ่พอลิเมอร์

PLA ครอบคลุมการประยุกต์ใช้ในด้านใดบ้าง?

1. สินค้าอุปโภคบริโภค
PLA ใช้ในสินค้าอุปโภคบริโภคต่างๆ เช่น ภาชนะใส่อาหารแบบใช้แล้วทิ้ง ถุงใส่ของในซูเปอร์มาร์เก็ต กล่องใส่เครื่องใช้ในครัว รวมถึงแล็ปท็อปและอุปกรณ์พกพา

2. การเกษตร
PLA ใช้เป็นเส้นใยสำหรับสายเบ็ดและตาข่ายสำหรับควบคุมพืชและวัชพืช ใช้เป็นกระสอบทราย กระถางดอกไม้ สายรัด และเชือก

3.การรักษาพยาบาล
PLA สามารถย่อยสลายเป็นกรดแลคติกที่ไม่เป็นอันตราย จึงเหมาะสำหรับใช้เป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ในรูปแบบของหมุด สกรู แผ่น หมุด แท่ง และตาข่าย

สี่สถานการณ์การทิ้งที่เป็นไปได้มากที่สุด

1. การรีไซเคิล:
อาจเป็นการรีไซเคิลทางเคมีหรือการรีไซเคิลเชิงกลก็ได้ ในประเทศเบลเยียม Galaxy ได้เปิดตัวโรงงานนำร่องแห่งแรกสำหรับการรีไซเคิล PLA ทางเคมี (Loopla) ซึ่งแตกต่างจากการรีไซเคิลเชิงกล ขยะอาจมีสารมลพิษต่างๆ มากมาย กรดโพลีแลกติกสามารถกู้คืนทางเคมีได้ในรูปแบบโมโนเมอร์ผ่านกระบวนการโพลีเมอไรเซชันด้วยความร้อนหรือการไฮโดรไลซิส หลังจากการทำให้บริสุทธิ์แล้ว โมโนเมอร์สามารถนำไปใช้ในการผลิต PLA ดิบได้โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติเดิม

2. การทำปุ๋ยหมัก:
PLA สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักในอุตสาหกรรม โดยผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสทางเคมีก่อน จากนั้นจึงย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ และสุดท้ายย่อยสลายได้ ภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักในอุตสาหกรรม (ที่อุณหภูมิ 58 องศาเซลเซียส (136 องศาฟาเรนไฮต์)) PLA สามารถย่อยสลายได้บางส่วน (ประมาณครึ่งหนึ่ง) เป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ภายใน 60 วัน โดยส่วนที่เหลือจะย่อยสลายช้าลงมาก ขึ้นอยู่กับความเป็นผลึกของวัสดุ ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสภาวะที่จำเป็น การย่อยสลายจะช้ามาก ซึ่งคล้ายกับพลาสติกที่ไม่ใช่ชีวภาพ ซึ่งจะไม่ย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์เป็นเวลาหลายร้อยหรือหลายพันปี

3. การเผาไหม้:
PLA สามารถเผาได้โดยไม่ก่อให้เกิดสารเคมีที่มีคลอรีนหรือโลหะหนัก เนื่องจากมีเพียงอะตอมของคาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจนเท่านั้น การเผา PLA ที่เหลือทิ้งจะสร้างพลังงาน 19.5 MJ/kg (8368 btu/lb) โดยไม่ทิ้งสารตกค้างใดๆ ผลลัพธ์นี้เมื่อรวมกับการค้นพบอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าการเผาเป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการบำบัดกรดโพลีแลกติกเสีย

4. การฝังกลบ:
แม้ว่า PLA จะสามารถเข้าสู่หลุมฝังกลบได้ แต่ถือเป็นตัวเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด เนื่องจากวัสดุจะสลายตัวช้าในอุณหภูมิแวดล้อม โดยทั่วไปจะสลายตัวช้าเท่ากับพลาสติกที่ไม่ย่อยสลายได้ชนิดอื่นๆ