กรดโพลีแล็กติก (PLA): ทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนพลาสติก

PLA คืออะไร?

กรดโพลีแล็กติก หรือเรียกอีกอย่างว่า PLA (กรดโพลีแล็กติก) เป็นโมโนเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ได้จากแหล่งอินทรีย์หมุนเวียน เช่น แป้งข้าวโพด อ้อย หรือเยื่อหัวบีต

แม้ว่าจะเหมือนกับพลาสติกชนิดอื่นในอดีต แต่คุณสมบัติของพลาสติกชนิดนี้ได้กลายมาเป็นทรัพยากรหมุนเวียน ทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นธรรมชาติมากกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล

PLA ยังคงเป็นกลางทางคาร์บอน รับประทานได้ และย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งหมายความว่า PLA สามารถสลายตัวได้อย่างสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมแทนที่จะแตกออกเป็นไมโครพลาสติกที่เป็นอันตราย

เนื่องจากมีคุณสมบัติในการย่อยสลายได้ จึงนิยมนำมาใช้เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์สำหรับถุงพลาสติกย่อยสลายได้ หลอด แก้ว จาน และภาชนะบนโต๊ะอาหาร

กลไกการย่อยสลายของ PLA

PLA ย่อยสลายโดยไม่เกิดทางชีวภาพผ่านกลไก 3 ประการ:

ไฮโดรไลซิส: กลุ่มเอสเทอร์ในสายหลักจะถูกทำลาย ส่งผลให้มวลโมเลกุลลดลง

การสลายตัวด้วยความร้อน: ปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบต่างๆ เช่น โมเลกุลที่เบากว่า โอลิโกเมอร์เชิงเส้นและวงแหวนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน และแล็กไทด์

การเสื่อมสภาพจากแสง: รังสีอัลตราไวโอเลตอาจทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้กรดโพลีแลกติกสัมผัสกับแสงแดดในพลาสติก ภาชนะบรรจุ และฟิล์ม

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสคือ:

-COO- + H 2 O → -COOH + -OH

อัตราการย่อยสลายจะช้ามากที่อุณหภูมิห้อง จากการศึกษาในปี 2017 พบว่า PLA ไม่สูญเสียคุณภาพใดๆ ภายในหนึ่งปีในน้ำทะเลที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (77 องศาฟาเรนไฮต์) แต่การศึกษานี้ไม่ได้วัดการสลายตัวหรือการดูดซึมน้ำของสายพอลิเมอร์

PLA ครอบคลุมการประยุกต์ใช้ในด้านใดบ้าง?

1. สินค้าอุปโภคบริโภค
PLA ใช้ในสินค้าอุปโภคบริโภคต่างๆ เช่น ภาชนะใส่อาหารแบบใช้แล้วทิ้ง ถุงช้อปปิ้งซูเปอร์มาร์เก็ต เคสเครื่องใช้ในครัว รวมถึงแล็ปท็อปและอุปกรณ์พกพา

2. เกษตรกรรม
PLA ใช้ในรูปแบบเส้นใยสำหรับสายเบ็ดตกปลาและตาข่ายแบบเส้นใยเดี่ยวเพื่อควบคุมพืชและวัชพืช ใช้สำหรับกระสอบทราย กระถางดอกไม้ สายรัด และเชือก

3. การรักษาพยาบาล
PLA สามารถย่อยสลายเป็นกรดแลคติกที่ไม่เป็นอันตราย จึงเหมาะสำหรับใช้เป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ในรูปแบบของสมอ สกรู แผ่น หมุด แท่ง และตาข่าย

สี่สถานการณ์การทิ้งที่เป็นไปได้มากที่สุด

1. การรีไซเคิล:
อาจเป็นการรีไซเคิลทางเคมีหรือการรีไซเคิลเชิงกลก็ได้ ในประเทศเบลเยียม Galaxy ได้เปิดตัวโรงงานนำร่องแห่งแรกสำหรับการรีไซเคิล PLA ทางเคมี (Loopla) ซึ่งแตกต่างจากการรีไซเคิลเชิงกล ของเสียอาจมีสารมลพิษต่างๆ มากมาย กรดโพลีแลกติกสามารถแยกตัวทางเคมีในรูปโมโนเมอร์ได้ผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันด้วยความร้อนหรือการไฮโดรไลซิส หลังจากการทำให้บริสุทธิ์ โมโนเมอร์เหล่านี้สามารถนำไปใช้ผลิต PLA ดิบได้โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติดั้งเดิม

2. การทำปุ๋ยหมัก:
PLA สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักอุตสาหกรรม โดยเริ่มจากการไฮโดรไลซิสทางเคมี จากนั้นผ่านการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ และในที่สุดก็ย่อยสลายได้ ภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักอุตสาหกรรม (อุณหภูมิ 58 องศาเซลเซียส (136 องศาฟาเรนไฮต์)) PLA สามารถย่อยสลายได้บางส่วน (ประมาณครึ่งหนึ่ง) เป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ภายใน 60 วัน ส่วนที่เหลือจะย่อยสลายช้าลงมาก ขึ้นอยู่กับความเป็นผลึกของวัสดุ ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสภาวะแวดล้อมที่จำเป็น การย่อยสลายจะช้ามาก คล้ายกับพลาสติกที่ไม่ใช่ชีวภาพ ซึ่งจะไม่ย่อยสลายอย่างสมบูรณ์ภายในเวลาหลายร้อยหรือหลายพันปี

3. การเผาไหม้:
PLA สามารถเผาได้โดยไม่ก่อให้เกิดสารเคมีที่มีคลอรีนหรือโลหะหนัก เนื่องจากมีเพียงอะตอมของคาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจนเท่านั้น การเผา PLA ที่เหลือทิ้งจะให้พลังงาน 19.5 เมกะจูล/กิโลกรัม (8,368 บีทียู/ปอนด์) โดยไม่ทิ้งสารตกค้างใดๆ ผลการศึกษานี้และผลการศึกษาอื่นๆ ชี้ให้เห็นว่าการเผาเป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการบำบัดกรดโพลิแลกติกเสีย

4. การฝังกลบ:
แม้ว่า PLA จะสามารถเข้าสู่หลุมฝังกลบได้ แต่ถือเป็นตัวเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด เนื่องจากวัสดุจะสลายตัวช้าที่อุณหภูมิห้อง โดยทั่วไปจะสลายตัวช้าพอๆ กับพลาสติกที่ไม่ย่อยสลายได้ชนิดอื่นๆ