นวัตกรรมเปลี่ยนของเสียจากการผลิตเยื่อกระดาษเป็นวัตถุดิบใหม่ในอุตสาหกรรมเคมี

Helen Pfukwa, Ndumiso Sibanda และ Harald Pasch สามนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Stellenbosch ในเวสเทิร์นเคป แอฟริกาใต้ได้พัฒนาเทคโนโลยีการสลายพันธะพอลีเมอร์เพื่อเปลี่ยนของเสียจากกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษให้เป็นวัตถุดิบใหม่สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมเคมี

ปัญหาที่เป็นจุดเริ่มต้น

อุตสาหกรรมเคมีและพอลิเมอร์โพลีเมอร์ส่วนใหญ่มักพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ อาทิ ปิโตรเลียมและถ่านหิน ซึ่งเป็นวิธีการที่ไม่ยั่งยืนเนื่องจากอุปทานของเชื้อเพลิงฟอสซิลดังกล่าวลดลงเรื่อย ๆ อีกทั้งการสกัดและแปลงเชื้อเพลิงฟอสซิเหล่านั้นให้อยู่ในรูปของสารเคมีที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการยังก่อให้เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม

การใช้ลิกนินซึ่งเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักมวลโมเลกุลสูงมาทดแทนเป็นทางเลือกที่น่าดึงดูด เนื่องจากลิกนินเป็นพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติเป็นสารประกอบอะโรมาติก พบมากในธรรมชาติและที่สำคัญคือไม่ใช่พอลิเมอร์ที่เป็นที่ต้องการสูงเพื่อนำไปใช้ในด้านอื่น ๆ โดยหากนำไปผ่านกรรมวิธีเฉพาะ อาทิ การสลายพันธะพอลีเมอร์ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ก็จะสามารถแปลงลิกนินเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่สามารถใช้ประโยชน์ในการนำไปทำเป็นวัสดุตั้งต้นสำหรับผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคหลากชนิดได้

แรงบันดาลใจในการพัฒนา

ทุก ๆ ปี อุตสาหกรรมเยื่อกระดาษของแอฟริกาใต้ก่อให้เกิดลิกนินที่เป็นของเสียปริมาณหลายล้านตัน โดยลิกนินจำนวนมากจะถูกนำไปใช้เป็นพลังงาน ขณะเดียวกัน การนำลิกนินที่เป็นของเสียไปผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ จะมีประโยชน์อย่างยิ่งในการช่วยโรงงานผลิตเยื่อกระดาษลดการพึ่งพาพลังงานไฟฟ้าจากโครงข่ายแห่งชาติ อีกทั้งยังเป็นประโยชน์ในการแปลงของเสียที่เกิดจากอุตสาหกรรมต่าง ๆ ไปเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพในการทดแทนน้ำมันดิบ เพื่อรับมือกับปัญหาความท้าทายเรื่องน้ำมันดิบที่ลดปริมาณลงเรื่อย ๆ ตลอดจนการสะสมของของเสีย

มิติด้านสิ่งแวดล้อม

นวัตกรรมนี้เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างของการแปรรูปของเสียไปสู่สารประกอบอะโรมาติกที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ในอุตสาหกรรมการผลิตเคมีและ/หรือพอลีเมอร์ ช่วยยืดอายุห่วงโซ่คุณค่าของลิกนินซึ่งเป็นของเสียที่เกิดจากกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษให้สามารถนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรม สอดคล้องกับแนวคิดเรื่องการพัฒนาที่ยั่งยืน

ความสำคัญของทรัพย์สินทางปัญญา

คณะนักวิจัยได้ยื่นขอจดทะเบียนสิทธิบัตรสำหรับนวัตกรรมนี้ในแอฟริกาใต้ รวมทั้งมีแผนที่จะยื่นขอจดทะเบียนสิทธิบัตรระหว่างประเทศภายใต้สนธิสัญญาความร่วมมือด้านสิทธิบัตร (Patent Cooperation Treaty หรือ PCT) เนื่องจากเห็นว่าการคุ้มครองทรัพย์สินทางปัญญาจะช่วยกระตุ้นให้เกิดการต่อยอดการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมต่อไป อีกทั้งยังช่วยสร้างความได้เปรียบทางการแข่งขันทางธุรกิจให้กับทั้งเจ้าของสิทธิบัตรและผู้ที่ได้รับอนุญาตด้วย

การผลักดันให้เกิดการใช้ประโยชน์ทางธุรกิจ และตัวอย่างในประเทศไทย

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้กำลังอยู่ในขั้นตอนของการผลักดันให้เกิดการนำเทคโนโลยีไปใช้ประโยชน์ใน ทางธุรกิจ โดยมีการติดต่อกับโรงงานผู้ผลิตกระดาษท้องถิ่นในแอฟริกาใต้ที่ประสงค์จะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้กับ ลิกนินที่เป็นของเสียจากโรงงานของตน

ทั้งนี้ ในประเทศไทยเองก็เริ่มมีการใช้เทคโนโลยีเพื่อนำของเสียจากอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์มากขึ้น ซึ่งนับเป็นรูปแบบธุรกิจที่น่าสนใจและสอดคล้องกับแนวคิดการพัฒนาอย่างยั่งยืน เช่น การใช้ก๊าซส่วนเกินจากกระบวนการผลิตที่จะเผาทิ้งมาเป็นวัสดุตั้งต้นในการผลิตท่อนาโนคาร์บอน การนำหินและดินจากขั้นตอนการขุดเจาะหลุมผลิตในแหล่งปิโตรเลียมบนฝั่งมาใช้ในการก่อสร้างถนนแทนการกำจัดโดยส่งไปเผาที่โรงงานผลิตปูนซีเมนต์ เป็นต้น

Source:

https://www.wipo.int/ip-outreach/en/ipday/2020/case-studies/transforming_pulp.html

https://www.pttep.com/th/Sustainabledevelopment/Highperformanceorganization/Innovationandknowledgemanagement.aspx