บรรจุภัณฑ์สลายตัว (Biodegradable Packaging)
โรงงานพลาสติก ขวดพลาสติก บรรจุภัณฑ์ | K.V.J. Union Co., Ltd.

News & Updates

บรรจุภัณฑ์สลายตัว (Biodegradable Packaging)

บรรจุภัณฑ์สลายตัวการสลายคืออะไร

มลภาวะที่เป็นพิษที่เกิดขึ้นในปัจจุบันนี้ไม่มีแต่เพียงอากาศและน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงขยะที่เกิดจากบรรจุภัณฑ์ที่เหลือจากการใช้สินค้าหมดแล้วด้วย จึงได้มีการวิจัยและพัฒนาเพื่อให้บรรจุภัณฑ์ โดยเฉพาะพลาสติกสลายจากสภาพเดิม
คำว่า “สลาย” หรือ “สลายตัว” ที่ใช้กันอยู่กับพลาสติกนั้นมาจากคำภาษาอังกฤษว่า “degradation”
“Degradation” นั้น ศัพท์วิทยาศาสตร์ฉบับราชบัณฑิตยสถาน ได้ให้ความหมายว่า “1. การเสื่อม 2. (เคมี) การทำให้แตกสลาย” ส่วน คำว่า “สลาย” พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถานได้ให้ความหมายว่า “แตก พัง ทลาย ละลาย” ซึ่งความหมายของบรรจุภัณฑ์สลายได้นั้นมีความหมายถึงการที่บรรจุภัณฑ์นั้นเปลี่ยนจากสภาพเดิมที่ดีไปสู่ สภาพที่ด้อยลงกว่าเดิม เช่น กระดาษที่จะเปื่อยยุ่ย หรือ แผ่นเหล็กเคลือบดีบุก ก็จะเกิดการผุกร่อน เป็นต้น แต่มิได้หมายความว่าสิ่งนั้นเมื่อ “สลาย” แล้ว “จะหายไปเลย”
การสลายสำหรับพลาสติกนั้นอาจจะใช้สิ่งมีชีวิต เช่น จุลินทรีย์ไปทำลายโครงสร้างของพลาสติก (biodegradable) หรือใช้พลังงานความร้อนจากแสงไปทำลายโครงสร้างของพลาสติก (photodegradable) โดยทำให้ความยาวของโมเลกุลสั้นลง และบางครั้งได้นำการสลายของพลาสติกนี้ไปสัมพันธ์กับคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของพลาสติก เช่น การต้านแรงดึงขาด (tensile strength) และการยืดตัว (elongation) จึงทำให้เกิดความเข้าใจผิด เนื่องจากการที่คุณสมบัติในการต้านแรงดึงขาดและการยืดตัวของพลาสติกนั้น อาจจะเกี่ยวข้องกับปัจจัยอื่นได้ด้วย
ดังนั้นการใช้คำว่า “สลาย” ที่จะกล่าวต่อไปในเรื่อง “บรรจุภัณฑ์สลายได้จริงหรือไม่” จะหมายถึงการที่สายของโมเลกุลของวัสดุจะถูกตัด ให้สั้นลงโดยสิ่งมีชีวิต เช่น จุลินทรีย์ หรือโดยแสงคือ รังสีอัลตราไวโอเลตหรือการเกิดปฏิกิริยาเคมี ซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและชนิดของวัสดุ การ ที่ความยาวของโมเลกุลของพลาสติกจะถูกตัดให้สั้นลงนั้น ปกติจะเป็นกระบวนการเติมออกซิเจน และอาจเกิดขึ้นได้แม้ว่าจะไม่มีแสง แต่จะเป็นไปอย่างช้ามาก วัสดุบางชนิดถ้ามีน้ำอยู่ด้วยจะช่วยให้ปฏิกิริยาของการสลายเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว วัสดุทุกชนิดจะสลายได้เมื่อได้รับความร้อน

บรรจุภัณฑ์พลาสติกสลาย

พลาสติกเป็นวัสดุที่มักจะถูกกล่าวขวัญถึงอย่างมาก เมื่อใช้สินค้าหมดแล้วพลาสติกจะกลายเป็นขยะและจะคงสภาพอยู่ได้นาน ไม่ว่าจะอยู่ในสภาพแวดล้อมใดๆ แท้จริงแล้ว การคงสภาพของพลาสติกเป็นสิ่งจำเป็น
ในการ ใช้งานหลายๆ ด้าน การทำให้พลาสติกสลายได้นั้น คือ การลดการคงสภาพของพลาสติก ปัจจัยที่จะมีผลต่อการสลายตัวของพลาสติกได้แก่ แสง อุณหภูมิ ออกซิเจน ดิน และน้ำ เนื่องจากมีความจำเป็นที่จะต้องคงสภาพของพลาสติกไว้จนกว่าจะหมดอายุการใช้งานและทิ้งไป จึงทำให้พลาสติกเป็นวัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิหรือออกซิเจน การที่จะให้พลาสติกมีความไวต่อน้ำนั้น ไม่เหมาะกับการนำพลาสติกไปใช้งานในบาง ประเภท และเป็นการยากที่จะทำให้สำเร็จได้ จึงไม่เป็นที่นิยมในการที่จะศึกษาให้พลาสติกสลายได้โดยน้ำ และให้ความสนใจในการสลายของพลาสติกโดยจุลินทรีย์ (biodegradation) และแสงอัลตราไวโอเลต (photodegradation) แทน แต่การสลายของพลาสติกโดยวิธีทั้งสองนี้จะไม่ เกิดขึ้น หากนำไปใช้งานในที่ร่ม
พลาสติกสลายโดยแสง
การที่จะทำให้พลาสติกสลายตัวได้ด้วยแสงอัลตราไวโอเลต นั้น มีวิธีการดังนี้

  1. จะต้องเติมสารบางชนิดที่ไวต่อแสงลงไป โดยทำให้เกิดการเติมออกซิเจนในโครงสร้างของโมเลกุล ทำให้พลาสติกมีคุณ– สมบัติเปราะแตกเป็นชิ้นเล็กๆ เมื่อ พลาสติกถูกลม ฝน หรือสิ่งแวดล้อม อื่นๆ บางระบบพลาสติกจะสลายได้เมื่อมีแสงเท่านั้น แต่บางระบบการเริ่มสลายของพลาสติกจะเริ่มด้วยการถูกแสง แล้วปฏิกิริยาจะเกิดต่อเนื่องไป แม้ว่าจะไม่ถูกแสงแล้วก็ตาม สำหรับระบบที่นำมาใช้ให้ได้ประโยชน์อย่างจริงจังนั้น สารที่ได้จากการ สลายตัวจะต้องไม่เป็นพิษ การวิจัยเพื่อให้พลาสติกสลายได้ด้วยแสงนั้น มีประวัติควบคู่ไปกับการวิจัย เพื่อป้องกันไม่ให้พลาสติกเสื่อมสภาพ เมื่อใช้งานกลางแจ้งสารที่ เติมลงในพลาสติกเพื่อช่วยให้พลาสติกสลายตัวด้วยแสงนั้น มักเรียกว่า “สาร ไวต่อแสง” (photosensitizer) ได้แก่ เกลือของโลหะหลายชนิด สารประกอบไนโตรโซ ควิโนน เบนโซฟีโนนและไดคีโตน สารเหล่านี้มักจะใช้กับฟิล์มพลาสติกที่ใช้ในการเกษตร ถุงใส่ของและถุงขยะ การเลือกว่าจะเติมสาร ชนิดใดลงไปนั้นเป็นเรื่องที่สำคัญมาก เพราะต้องคำนึงถึงการคงสภาพขณะการใช้งาน ระหว่างการผลิตและการใช้งานต้องไม่เสื่อมสภาพด้วยความร้อน ต้องไม่ทำให้เกิดกลิ่น รส หรือเปลี่ยนสีทั้งตัวบรรจุภัณฑ์และสินค้า ต้องเข้ากันได้ดีกับพลาสติกที่ใช้ และต้องรักษาหน้าที่ในการที่จะใช้เป็นบรรจุภัณฑ์ ไม่ว่าจะอยู่ในขั้นตอนของการผลิตหรือการบรรจุสินค้า นอกจากนี้หากใช้สำหรับอาหาร สารที่เติมลงไปจะต้องได้รับความเห็นชอบจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา และควรจะมีราคาถูกด้วย
  2. อีกวิธีหนึ่งที่ใช้ในการทำให้พลาสติกสลายได้ด้วยแสงนั้น คือ การเปลี่ยนโครงสร้างของพลาสติก โดยเปลี่ยนจากหมู่คาร์โบนิลให้เป็นคีโตน ในสหรัฐอเมริกาในหลายๆ มลรัฐ ได้บังคับให้ห่วงพลาสติกที่ใช้คล้องกระป๋องเข้าด้วยกันสลายได้ ห่วงพลาสติกนี้จะทำจากพลาสติกที่เป็นโคพอลิเมอร์ของเอทิลีน และคาร์บอนมอนอกไซด์ 1-2 % ห่วงพลาสติกนี้จะสลายได้ โดยใช้เวลาหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือนขึ้นอยู่กับปริมาณและความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลต ปัจจุบันนี้ ยังไม่มีผู้ใดให้ความกระจ่างแจ้งได้ว่า สารที่เกิดจากการสลายตัวมีอะไรบ้าง และมีความเป็นพิษอย่างไร จากรายงานทราบแต่เพียงว่าพอลิโพรพิลิน (พีพี) นั้น เมื่อสลายแล้วจะให้ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ อะซีโตนและน้ำ พอลิเอทิลินเทอเรพทาเลต (พีอีที) จะให้ก๊าซคาร์บอน– มอนอกไซด์ และคาร์บอนไดออกไซด์

บรรจุภัณฑ์พลาสติกสลายได้โดยกระบวนการทางชีววิทยา

ในการสลายตัวของพลาสติกตามกระบวนการทางชีววิทยานั้น โมเลกุลของพลาสติกอาจถูกสลายโดยแสงก่อน จนมีน้ำหนักโมเลกุลน้อยกว่า 1,000 คือเล็กพอที่จุลินทรีย์จะใช้เป็นอาหารได้ โครงสร้างของโมเลกุลที่มีแขนงจะสลายได้ยาก ดังนั้นพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำและพอลิโพรพิลิน จะสลายได้ยากกว่าพอลิเอทิลีน ความหนาแน่นสูง พอลิสไตรีน และสไตรีนโคพอลิเมอร์ และพอลิไวนิลคลอไรด์ (พีวีซี) ที่บริสุทธิ์จะสลาย ยาก พลาสติกไซเซอร์ ที่เติมลงในพีวีซีมักจะสลายได้
พอลิเมอร์สังเคราะห์ที่สลายได้คือ ประเภทที่ มีกลุ่มเชื่อมต่อระหว่างโมเลกุลที่สลายได้ด้วยน้ำ เช่น ไนลอน พอลิเอสเตอร์ และพอลิยูริเทน ชนิดและจำนวนของกลุ่ม เชื่อมต่อระหว่างโมเลกุลสลายได้ด้วยน้ำ และน้ำหนักโมเลกุลของพลาสติกเป็นปัจจัยสำคัญในการสลายของพลาสติกนั้นๆ
พอลิเมอร์ที่ได้จากธรรมชาตินั้น มักจะสลายได้ดยกระบวนการทางชีววิทยา แม้ว่าจะมีน้ำหนักโมเลกุลมากก็ตาม ดังนั้นเซลลูโลสและลิกนิน ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นในต้นไม้และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สลาย ได้ด้วยจุลินทรีย์หลายชนิด เซลโลเฟน ซึ่งเป็นเซลลูโลสที่คืนสภาพใหม่ (regenerated cellulose) เป็นฟิล์มที่สลายได้
เซลลูโลสและลิกนิน ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นในต้นไม้และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สลาย ได้ด้วยจุลินทรีย์หลายชนิด เซลโลเฟน ซึ่งเป็นเซลลูโลสที่คืนสภาพใหม่ (regenerated cellulose) เป็นฟิล์มที่สลายได้โครงสร้างของโคพอลิเมอร์ เนื่องจากกระบวนการในการทำให้กรดแล็กติก บริสุทธิ์นั้นค่อนข้างจะยุ่งยาก จึงใช้ทางการแพทย์เท่านั้น
ปัจจุบันได้มีการพัฒนาพลาสติกให้สลายได้ด้วยกระบวนการทางชีววิทยาโดยการเติมแป้งลงไปในพอลิเอทิลีน เพื่อให้แป้งเป็นอาหารของจุลินทรีย์ หรืออาจจะเติมกรดเอทิลีนอะครีลิกหรือโปรออกซิเดนต์ลงในแป้งด้วย เพื่อช่วยให้พลาสติกสลายได้ง่ายขึ้นปัญหาและแนวทางแก้ไข

ยังมีปัญหาหลายประการที่ไม่อาจเชื่อมั่นได้ว่าบรรจุภัณฑ์สลายได้ จะช่วยแก้ปัญหาขยะได้ โดยเฉพาะพลาสติก
  • ประการที่ 1 วัสดุนั้นจะสลายได้อย่างที่แจ้งไว้หรือไม่ วัสดุนั้นสลายได้จริงหรือ ใช้เวลานานเท่าใด ในสภาวะอย่างไร เนื่องจากยังไม่มีนิยามและมาตรฐานที่แน่นอน แม้แต่กระดาษที่เคลือบด้วยสารอื่นก็ยังไม่แน่ใจว่าจะสลายได้ ปัญหาอีกอย่างหนึ่งคือ จะเชื่อมั่นได้อย่างไรว่าวัสดุนั้นจะยังไม่ สลายตัวขณะที่ยังใช้งานอยู่
  • ประการที่ 2 คือค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น พลาสติกที่สลายได้มักจะมีราคาแพงกว่าพลาสติกทั่วไป
  • ประการที่ 3 เรารู้แน่ชัดหรือยังว่า สารที่เกิดจากการสลายของบรรจุภัณฑ์นั้นคืออะไร จะเป็นอันตรายหรือไม่
  • ประการที่ 4 การทำให้บรรจุภัณฑ์สลายได้นั้นจะแก้ปัญหาเรื่องขยะได้หรือไม่ การฝังกลบอย่างถูกสุขลักษณะจะลดการซึมผ่านของน้ำ ทำให้เกิดสภาวะไร้อากาศ ซึ่งจะทำให้เกิดจุลินทรีย์เติบโตได้ยากมาก กระดาษที่สลายได้ง่ายก็ยังต้องใช้เวลานาน การสลายด้วยแสงจะไม่เกิดขึ้น หากใช้การฝังกลบ
  • ประการที่ 5 การสลายตัวของวัสดุส่วนมาก รวมทั้งพลาสติกในการฝังกลบ มักทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทน ซึ่งมีผลทำให้เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจกและ ทำให้โลกร้อนขึ้น

ในประเทศที่พัฒนาแล้วก็ยังมีการใช้พลาสติกสลายได้เป็นส่วนน้อยในวงจำกัด เนื่องจากตระหนักถึงปัญหาต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้นดังกล่าว ส่วนมากจะใช้วิธีนำไป หมุนเวียนใช้ประโยชน์ใหม่ (recycling) เผาเพื่อนำพลังงานมาใช้ประโยชน์และฝังกลบอย่างถูกสุขลักษณะ การนำสิ่งใดมาใช้กับบ้านเรานั้นควรจะต้อง ศึกษาให้ถ่องแท้ถึงผลได้ผลเสีย โดยคำนึงถึงประโยชน์ส่วนรวมและความร่วมมือ อย่างจริงจังของทุกฝ่าย ไม่ว่าจะเป็นภาครัฐ ประชาชน หรือผู้ประกอบการสิ่งที่ควรจะช่วยกันทำได้อย่างเป็นรูปธรรมในขณะนี้คือการสร้างจิตสำนึก เพื่อช่วยกันแยกบรรจุภัณฑ์ที่ใช้แล้วหรือขยะ โดยเริ่มต้นจากบ้านและที่ทำงาน เพื่อนำไปหมุนเวียนใช้ประโยชน์ใหม่ นอกจากจะเป็นการช่วยลดปัญหาที่เกิดขึ้นกับสิ่งแวดล้อมแล้วยังป็นการสงวนทรัพยากร ประหยัดพลังงาน ลดปริมาณ

บรรจุภัณฑ์กระดาษ แก้ว และโลหะ

กระดาษ

จัดอยู่ในวัสดุที่สลายได้ตามกระบวนการทางชีววิทยา ส่วนประกอบสำคัญของกระดาษคือเซลลูโลสซึ่งเป็นพอลิเมอร์ของน้ำตาล และเป็นอาหารของจุลินทรีย์หลายชนิดไม่ว่าจะอยู่ในสภาวะที่มีออกซิเจนหรือไร้ออกซิเจน นอกจากจุลินทรีย์จะเจริญเติบโตโดยใช้น้ำตาลเป็นอาหารแล้ว ยังทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ กระดาษบางชนิดอาจจะมีเฮมิเซลลูโลสและลิกนิน ซึ่งเป็น ส่วนประกอบสำคัญของต้นไม้อยู่ด้วยและสามารถย่อยได้โดยจุลินทรีย์หลายชนิด
อัตราของการสลายของผลิตภัณฑ์กระดาษขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ได้แก่ ส่วนประกอบทางเคมี สารที่เติมลงไปเพื่อให้มีประสิทธิภาพในการฆ่าจุลินทรีย์และรา สภาวะแวดล้อมที่เอื้ออำนวยให้สลายปริมาณของจุลินทรีย์ ปริมาณออกซิเจน และความชื้น เป็นต้น ได้มีการรายงานว่า ในสภาวะของการฝังกลบที่ถูกสุขลักษณะหรือการที่นำกระดาษไปเคลือบ ไม่ว่าจะใช้ไขหรือพลาสติกจะทำให้การสลายของกระดาษเป็นไปได้ช้ามาก

แก้ว

เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉื่อย ซึ่งจุลินทรีย์และออกซิเจนไม่สามารถทำลายได้ แม้ว่าแก้วจะมีปฏิกิริยากับน้ำ แต่อัตราการสลายของแก้วโดยน้ำเป็นไปได้ช้ามาก จึงไม่ควรทิ้งแก้วรวมไปกับขยะอื่น เพราะแก้วจะคงอยู่ในสภาพเดิม แก้วเป็นวัสดุที่เปราะและจะแตกเมื่อเกิดแรงเค้นทางกล เมื่อทิ้งแก้วรวมไปกับขยะอื่นแก้วอาจจะแตกเป็นชิ้นเล็กหรือไม่แตก แต่จะไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับวัสดุอื่นๆ
ได้มีการวิจัยเพื่อพัฒนาบรรจุภัณฑ์แก้วให้ละลายได้ เนื่องจากแก้วมักจะใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับสินค้าที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบจึงเป็นการยากมากที่จะพยายามทำให้แก้วละลายในขณะที่ยังมีสินค้าบรรจุอยู่ ปัจจุบันยัง ไม่มีแก้วละลายได้ใช้ในการค้าและความหวังในเรื่องนี้ก็ค่อนข้างจะเลือนลาง

โลหะ

ได้แก่ เหล็กและอะลูมิเนียม โลหะทั้ง 2 ชนิดนี้จะไม่มีปฏิกิริยากับจุลินทรีย์แต่จะเสื่อมสภาพได้โดยการเติมออกซิเจน สนิมเหล็กเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำและออกซิเจน ทำให้เกิดออกไซด์ของเหล็ก การ สลายของเหล็กในการฝังกลบ จึงขึ้นอยู่กับปริมาณ ของออกซิเจนและน้ำ ถ้าเหล็กถูกเคลือบด้วยดีบุกหรือสารอินทรีย์ ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในการทำกระป๋องทั่วไป ปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนจะเกิดได้ช้ามาก
อะลูมิเนียมก็อาจเกิดปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนได้ แต่ออกไซด์ของอะลูมิเนียมจะติดแน่นกับผิวของโลหะ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาต่อไปอีก ซึ่งจะตรงกันข้ามกับเหล็ก ซึ่งสนิมมักจะหลุดออกเป็นแผ่นอะลูมิเนียม จึงมีคุณสมบัติที่ต้านทานต่อปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนมากกว่าเหล็ก เช่น แผ่นเปลวอะลูมิเนียม จะคงสภาพเดิมอยู่ได้นานถึง 5 ปี

Credit: mew6.com

Posted in: Knowledge

Leave a Comment (0) ↓

Leave a Comment

Facebook