พูดถึง PVC สิ่งแรกทีทุกคนคงนึกถึง คงจะเป็นท่อน้ำสีฟ้า แต่จริงๆ แล้ว PVC หรือ polyvinyl chloride เป็นพลาสติกที่ใช้มากที่สุดอันดับ 3 ของโลก (รองจาก PE; polyethylene และ PP; polypropylene) และใช้ทำผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็น เสื่อน้ำมัน ยางขอบประตูรถยนต์ บัตรเครดิต ฟิล์มห่อพัสดุและอาหาร ของเล่นเด็ก และถุงน้ำเกลือที่ใช้ในโรงพยาบาล เป็นต้น

โดยปกติแล้ว พลาสติก PVC จะมีความแข็งแรงและยืดหยุ่นน้อย (ดังเช่น ท่อน้ำ) แต่สามารถนำมาปรับปรุงคุณสมบัติให้มีความยืดหยุ่นสูงได้ ด้วยการเติมสิ่งที่เรียกว่า “พลาสติไซเซอร์” หรือ สารเติมแต่งพลาสติกลงไป

สารพลาสติไซเซอร์เหล่านี้จะเข้าไปแทรกอยู่ในเนื้อของ PVC ทำให้โมเลกุลของ PVC ซึ่งปกติจะเกาะตัวกันเหนียวแน่น คลายตัวออกจากกัน ซึ่งทำให้เนื้อพลาสติกยืดหยุ่นได้ดีขึ้น ขณะที่ต้นทุนการผลิตไม่สูงขึ้นมากนัก โดย PVC ที่มีความนิ่มมาก เช่น ยางลบ อาจมีพลาสติไซเซอร์ปนอยู่ถึง 40-60%
อย่างไรก็ตาม ได้มีการค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ ว่าสารประกอบพทาเลต (phthalate) ซึ่งเป็นพลาสติไซเซอร์ที่นิยมใช้ใน PVC มากที่สุดในปัจจุบัน เช่น สาร DEHP (di(2-ethylhexyl) phthalate) หรือ DINP (Diisononyl phthalate) นั้นสามารถซึมเข้าสู่กระแสเลือดได้ และก่อให้เกิดอันตรายต่อระบบฮอร์โมน ระบบสืบพันธุ์ [1] รวมถึงทำอันตรายต่อทารกในครรภ์ [2] ในกลุ่มประเทศพัฒนาแล้วจึงได้ออกกฎหมายแบนการใช้สารพทาเลตพลาสติไซเซอร์ในผลิตภัณฑ์หลายประเภท เช่น ประเทศแคนาดาได้ออกกฎห้ามใช้สารกลุ่มนี้ในเครื่องสำอาง และจำกัดการใช้ในอุปกรณ์การแพทย์และของเล่นเด็ก [3] สหภาพยุโรปและสหรัฐอเมริกาได้จำกัดปริมาณพลาสติไซเซอร์ชนิดนี้ไว้ที่เพียง 0.1% ของน้ำหนักพลาสติกในของเล่นเด็ก [4-5] ส่วนประเทศฝรั่งเศสได้สั่งห้ามใช้อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีส่วนผสมของพลาสติไซเซอร์เหล่านี้ในแผนกกุมารเวชศาสตร์ [6]

ด้วยเหตุผลดังกล่าว ผู้ผลิตพลาสติก PVC จึงได้มีการปรับตัวโดยนำพลาสติไซเซอร์ที่ไร้สารพทาเลต (non-phthalate) ซึ่งมีพิษต่ำกว่ามาใช้ทดแทน โดยพลาสติไซเซอร์ทางเลือกอาจแบ่งได้เป็นสองกลุ่ม คือ พลาสติไซเซอร์ที่ผลิตได้จากอุตสาหกรรมปิโตรเลียม และ พลาสติไซเซอร์ที่ผลิตได้จากวัตถุดิบชีวภาพ โดยในปัจจุบันพลาสติไซเซอร์ในกลุ่มแรก คือสารประกอบ terephthalate เช่น DOTP นั้นมีราคาค่อนข้างถูกและมีประสิทธิภาพที่ทัดเทียมกับพลาสติไซเซอร์จำพวก phthalate ซึ่งมีความเป็นพิษ ในขณะที่พลาติไซเซอร์ชีวภาพในกลุ่มที่สองนั้นมีข้อจำกัดหลายประการ เช่น มีราคาที่สูงกว่ามาก (ATBC; Acetyl Tributyl Citrate) หรือ สามารถผสมเข้ากับ PVC ได้ไม่มากนัก (ESBO; Epoxidized soybean oil) ทำให้สารในกลุ่มที่สองนี้ยังไม่สามารถทดแทนพลาสติไซเซอร์กลุ่ม phthalate ได้อย่างสมบูรณ์

ทางทีมวิจัย NCAS จึงได้มองเห็นช่องว่างทางเทคโนโลยีนี้ เพื่อพัฒนาพลาสติไซเซอร์จากวัสดุชีวภาพที่มีประสิทธิภาพทัดเทียมกับพลาสติไซเซอร์ที่ผลิตได้จากอุตสาหกรรมปิโตรเคมี โดยเราได้เลือกใช้สารเคมีที่เป็นอนุพันธ์ของน้ำตาลเป็นวัตถุดิบ เพื่อผลิตพลาสติไซเซอร์ชีวภาพที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับ terephthalate และ phthalate จึงมีคุณสมบัติและประสิทธิภาพที่ทัดเทียมกันกับพลาสติไซเซอร์จากปิโตรเลียมที่มีการใช้งานในท้องตลาด ในขณะที่ต้นทุนการผลิตไม่ได้สูงกว่ามากเหมือนในกรณีของพลาสติไซเซอร์ชีวภาพอื่นๆ ที่มีการรายงานในปัจจุบัน

เรียบเรียงโดย
ดร. โชติธัช สรรพิทักษ์เสรี
ภาพโดย
ดร.ปองกานต์ จักรธรานนท์
#NCASresearch #BCG #Biorefinery

อ้างอิง
[1] https://doi.org/10.1016/j.yhbeh.2014.10.003
[2] https://ehp.niehs.nih.gov/doi/10.1289/ehp.8100
[3] https://www.canada.ca/…/chemicals…/phthalates.html
[4] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:31999D0815
[5] https://www.govtrack.us/congress/bill.xpd?bill=h110-4040
[6] https://www.ciel.org/france-adopts-ban-on-uses-of-bpa-and-dehp/#:~:text=Today%2C%20France%20adopted%20a%20ban,%E2%80%94polycarbonate%20and%20PVC%2C%20respectively