นักเคมีคิดค้น ‘พลาสติกอัจฉริยะ’ ตั้งโปรแกรมย่อยสลายได้ตามต้องการจะเร็วหรือช้าก็เลือกได้

ปัญหาขยะพลาสติกที่ล้นโลกและใช้เวลาสลายตัวนานหลาย 10 ปีอาจมีทางออกใหม่ เมื่อทีมนักเคมีจากมหาวิทยาลัย Rutgers ประสบความสำเร็จในการออกแบบพลาสติกชนิดใหม่ที่สามารถ 'ตั้งโปรแกรมการย่อยสลาย' ให้ช้าหรือเร็วได้ตามต้องการ โดยได้แรงบันดาลใจมาจากกลไกธรรมชาติ

จุดเริ่มต้นของการคิดค้น ‘พลาสติกอัจฉริยะ’ 

ไอเดียนี้เกิดขึ้นตอนที่ Yuwei Gu อาจารย์จาก Rutgers ไปเดินป่าแล้วเจอขยะพลาสติกเกลื่อนกลาด จึงเกิดคำถามว่า ทำไมวัสดุในธรรมชาติถึงย่อยสลายได้เอง แต่พลาสติกกลับคงทนอยู่อย่างนั้น

เขาเปรียบเทียบว่าร่างกายคนเราหรือต้นไม้ใบหญ้า จริงๆ ก็มีโครงสร้างคล้ายพลาสติก (ที่เรียกว่าพอลิเมอร์) ประกอบอยู่เต็มไปหมด เช่น DNA หรือโปรตีน แต่ความต่างคือของที่ธรรมชาติสร้าง เมื่อหมดหน้าที่แล้วมันจะย่อยสลายหายไปได้เอง แต่ทำไมพลาสติกที่มนุษย์สร้างถึง 'ย่อยไม่ได้' และกลายเป็นขยะตกค้าง เขาจึงเกิดไอเดียว่า ถ้าเราแก้สูตรเคมีของพลาสติกให้เลียนแบบธรรมชาติได้ ปัญหานี้ก็น่าจะจบลง

สร้าง ‘รอยพับ’ ระดับโมเลกุล

ปกติโครงสร้างพลาสติกทั่วไปจะยึดเกาะกันแน่นหนามาก Yuwei Gu เลยใช้วิธีวางตัวช่วยแทรกเข้าไป เหมือนเทคนิค ‘พับกระดาษทิ้งรอยไว้’ ลองนึกภาพว่าถ้าเราพยายามฉีกกระดาษปกติมันจะขาดยาก แต่ถ้าเราพับรอยไว้ก่อน พอถึงเวลาฉีก มันจะขาดตามรอยง่ายๆ เลย  

พลาสติกอัจฉริยะนี้ก็เช่นกันนักวิจัยสร้าง ‘รอยพับ’ หรือรอยปรุไว้ในระดับโมเลกุล ซึ่งจะช่วยให้พลาสติกแตกตัวได้เร็วกว่าปกติเป็นพันๆ เท่าเมื่อถึงเวลาที่กำหนด แต่ในระหว่างการใช้งานปกติ พลาสติกนี้ยังคงมีความแข็งแรงทนทานไม่ต่างจากพลาสติกทั่วไป

ตั้งโปรแกรมอายุการใช้งานได้ตามใจ

สิ่งที่น่าสนใจของเทคโนโลยีนี้คือ 'ยืดหยุ่นมาก' เราสามารถกำหนดอายุพลาสติกได้ตามใจ แค่ปรับตำแหน่งโมเลกุลข้างในนิดหน่อย ก็เลือกได้เลยว่าจะให้อยู่นานแค่ไหน

• ระยะสั้น: สำหรับบรรจุภัณฑ์ใส่อาหารที่ต้องการให้สลายตัวในเวลาเพียงไม่กี่วันหลังใช้งาน
• ระยะยาว: สำหรับชิ้นส่วนรถยนต์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องมีความทนทานนานหลายปี
• ตัวกระตุ้นพิเศษ: นอกจากตั้งเวลาตามธรรมชาติแล้ว ยังสามารถตั้งค่าให้สลายตัวเมื่อสัมผัสกับแสง UV หรือสารโลหะบางชนิดได้ด้วย

ส่วนในด้านความปลอดภัย ผลทดสอบเบื้องต้นพบว่าของเหลวที่เหลือจากการย่อยสลายพลาสติกชนิดนี้ ไม่อันตรายแต่อย่างไรก็ตามทีมวิจัยยังคงศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับเศษซากขนาดเล็ก เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่กระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาว

นอกจากจะช่วยลดขยะแล้ว เทคโนโลยีนี้ยังเอาไปใช้ประโยชน์ได้อีกเยอะมาก ทั้งในวงการแพทย์ที่ช่วยสร้างแคปซูลยาแบบตั้งเวลาละลายได้ ช่วยให้การปล่อยยาแม่นยำขึ้น และในอุตสาหกรรมก็ใช้ทำสารเคลือบสินค้าที่สลายตัวเองหลังทำหน้าที่เสร็จ แถมยังช่วยให้รีไซเคิลง่ายขึ้นเพราะใช้พลังงานและสารเคมีน้อยลง

บทสรุป

งานวิจัยนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าวิธีแก้ปัญหาขยะพลาสติกไม่จำเป็นต้องไปสร้างอะไรใหม่ที่ฝืนธรรมชาติ แค่ลองหันมาดูว่าธรรมชาติเขาจัดการอย่างไร แล้วเอาวิธีนั้นมาปรับใช้กับของที่เราสร้างเท่านี้ก็อาจช่วยสร้างอนาคตที่ยั่งยืนได้แล้ว

อ่านต่อได้ที่: thebrighterside