กระบวนการผลิตพอลิแล็คติก แอสิด

            กระบวนการผลิตพอลิแล็คติก แอสิด เริ่มต้นจากขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ โดยการปลูกข้าวโพดซึ่งใช้ก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ (CO2) และน้ำเป็นวัตถุดิบ ผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช ได้ผลผลิตเป็นแป้ง จากนั้นจึงนำเอาแป้งข้าวโพดมาผ่านกระบวนการหมักบ่มโดยใช้จุลินทรีย์เฉพาะ เพื่อย่อยโมเลกุลขนาดใหญ่ของแป้งและน้ำตาลเป็นกรดแล็คติก (Lactic acid, C3H6O3) ซี่งใช้เป็นมอนอเมอร์ในขั้นตอนการสังเคราะห์พอลิเมอร์ โดยสามารถจำแนกได้เป็น 2 กระบวนการที่แตกต่างกัน คือ จากกระบวนการควบแน่น (polycondensation) หรือกระบวนการเปิดวง (ring-opening polymerization) ถึงแม้ว่าพอลิเมอร์ที่ผลิตได้จากทั้งสองกระบวนการนี้จะมีโครงสร้างและสมบัติต่างๆ เหมือนกันทุกประการ แต่รายละเอียดของขั้นตอนกระบวนการสังเคราะห์ที่ต่างกัน เป็นที่มาของการเรียกชื่อพอลิเมอร์ที่ได้แตกต่างกัน กล่าวคือ ผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ที่ได้จากกระบวนการแรกมักจะเรียกว่า พอลิแล็คติก แอสิด ทั้งนี้เนื่องจากกระบวนการนี้เริ่มต้นจากการใช้กรดแล็คติกโดยตรงจนได้พอลิเมอร์ในขั้นตอนสุดท้าย

            ในกระบวนการที่สองจะมีการเปลี่ยนกรดแล็คติก โดยปฏิกิริยาการรวมตัวของกรดแล็คติก 2 โมเลกุล แล้วเกิดเป็นสารประกอบแบบวงที่มีชื่อว่าแล็คไทด์ (Lactide) ก่อน จากนั้นจึงนำเอาวงแหวนแลคไทด์นี้ มาสังเคราะห์เป็นสายโซ่ยาวพอลิเมอร์ในขั้นตอนต่อมา ด้วยเหตุนี้จึงเรียกชื่อผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์จากกระบวนการนี้ว่า พอลิแล็คไทด์ อย่างไรก็ตามพอลิเมอร์ที่ได้จากทั้งสองกระบวนการก็คือสารชนิดเดียวกันนั่นเอง ซึ่งเมื่อสังเคราะห์ได้แล้วก็สามารถนำมาขึ้นรูปเพื่อใช้ประโยชน์ต่อไป ในการนี้เพื่อความสะดวกจะใช้พอลิแล็คไทด์ เป็นชื่อเรียกของพอลิเมอร์จากทั้งสองกระบวนการ

            ดังที่กล่าวมาแล้ว ข้อได้เปรียบของพอลิแล็คไทด์ เมื่อเปรียบเทียบกับพลาสติกทั่วๆไป คือ ไม่ต้องใช้ปิโตรเลียมเป็นวัตถุดิบ แต่สามารถผลิตได้จากผลิตผลทางการเกษตร ซึ่งใช้เวลาในการผลิตที่ไม่ยาวนาน ดังนั้นจึงสามารถขจัดปัญหาการขาดแคลนวัตถุดิบออกไปได้ นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมราคาและต้นทุนการผลิตได้ง่ายกว่าอีกด้วย ถึงแม้ว่าในขณะนี้เทคโนโลยีในการผลิตยังคงถูกจำกัดอยู่ในวงแคบ ทำให้ต้นทุนการผลิตยังคงสูงกว่าพลาสติกทั่วๆไปอยู่เล็กน้อย แต่คาดว่าแนวโน้มราคาจะลดลงเมื่อมีผู้ผลิตเข้าสู่ตลาดมากขึ้น

จุดเด่นในด้านความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม 
            เมื่อพิจารณาถึงสมบัติด้านความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การลดอัตราการปลดปล่อยของเสียสู่สิ่งแวดล้อมนับว่าเป็นจุดเด่นที่ทำให้พอลิแล็คไทด์ ได้รับความสนใจอย่างยิ่ง นอกจากจะสามารถลดอัตราการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์และขึ้นรูปเพื่อนำมาใช้ประโยชน์แล้ว เมื่อพิจารณาตั้งแต่ขั้นตอนเริ่มต้นในกระบวนการผลิตพอลิแล็คไทด์ จะเห็นว่าในขั้นการผลิตวัตถุดิบ คือ แป้งข้าวโพดนั้น ต้นข้าวโพดจะดูดซับก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์จากบรรยากาศมาใช้ในการสังเคราะห์แสงเป็นปริมาณมาก ดังนั้น ผลที่ได้จากทั้งสองปัจจัยนี้จึงสามารถกล่าวได้ว่ากระบวนการผลิตพอลิแล็คไทด์ ช่วยลดปริมาณของก๊าซดังกล่าวในชั้นบรรยากาศได้ ซึ่งเป็นที่ทราบดีแล้วว่าก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์นี้ เป็นหนึ่งในเป็นต้นเหตุสำคัญ ที่ทำให้เกิดสภาวะเรือนกระจก (Greenhouse effect) หรือสภาวะที่ทำให้อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศโลกสูงขึ้น

           จุดเด่นในด้านความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกประการหนึ่งของพอลิแล็คไทด์ คือสมบัติการย่อยสลายได้เองทางชีวภาพ เนื่องจากพอลิแล็คไทด์ผลิตได้จากวัตถุดิบทางการเกษตรตามที่กล่าวมาข้างต้นโดยใช้การหมักด้วยจุลินทรีย์ ดังนั้นพอลิเมอร์ชนิดนี้จึงถูกย่อยสลายได้โดยจุลินทรีย์ หรือใช้เอนไซม์เฉพาะบางชนิด

           ผลจากการย่อยสลายทำให้เกิดการแตกตัวของสายโซ่ยาว ได้เป็นกรดแล็คติกกลับมาดังเดิม ซึ่งกระบวนการย่อยสลายนี้เกิดขึ้นได้ทั้งในร่างกายของสิ่งมีชีวิต หรือในสภาวะนอกร่างกาย เช่นในดินก็ได้ โดยเวลาที่ใช้ในการย่อยสลายจะแตกต่างกันไป ซึ่งจากสมบัติการย่อยสลายทางชีวภาพนี้เอง จึงมีการนำเอาพอลิแล็คไทด์ และอนุพันธ์มาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย ยกตัวอย่างเช่น ทางด้านการแพทย์ สามารถนำมาใช้เป็นวัสดุนำพาและปลดปล่อยยาไปยังอวัยวะเป้าหมาย ซึ่งจะสามารถควบคุมอัตราและระยะเวลาในการปลดปล่อยยาได้อย่างมีประสิทธิภาพ หรือใช้เป็นวัสดุปิดแผล และไหมเย็บแผลที่สลายตัวได้เองโดยไม่เป็นพิษต่อร่างกาย เป็นต้น

           หรืออุปกรณ์ทางการเกษตร เช่น ภาชนะปลูกพืชที่ย่อยสลายได้ หรือใช้เป็นวัสดุห่อหุ้มและปลดปล่อยปุ๋ยตามช่วงเวลาที่กำหนด เป็นต้น นอกจากนี้ ในปัจจุบันมีการค้นคว้าและวิจัยอย่างกว้างขวางเพื่อพัฒนาและปรับปรุงคุณภาพของพอลิเมอร์ชนิดนี้และนำมาเป็นส่วนประกอบในการผลิตอุปกรณ์อื่นๆ ดังจะเห็นได้จากตัวอย่างการผลิตเป็นแผ่นซีดี เป็นต้น

ที่มา : http://www.vcharkarn.com/varticle/277/2 และ http://www.vcharkarn.com/varticle/277/3