นวัตกรรมเปลี่ยนขวดพลาสติก เป็น “วัสดุนาโนขั้นสูง” ดักจับและกักเก็บ “คาร์บอนไดออกไซด์”

ปัจจุบัน มีปริมาณการใช้ขวดน้ำที่ทำจาก พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (Polyethylene Terephthalate: PET) เพิ่มสูงขึ้นจนทำให้เกิด “ขยะขวดพลาสติก” เป็นจำนวนมหาศาล สู่การคิดค้น นวัตกรรมเปลี่ยนขวดพลาสติก ให้กลายเป็น “วัสดุนาโนขั้นสูง” หรือ MOFs (วัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์) ใช้ดักจับและกักเก็บ “คาร์บอนไดออกไซด์” (CO2)

โดยแนวคิดการสังเคราะห์วัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์ (Metal organic frameworks: MOFs) ของทีมวิจัยนาโนเทคโนโลยีเพื่อสิ่งแวดล้อม (ENV) ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สวทช. จะนำขวดพลาสติกใช้แล้ว (rPET) มาเป็นแหล่งของออร์แกนิก ลิแกนด์* (ligand) โดยเน้นการสังเคราะห์แบบยั่งยืน ขยายขนาดได้ การผ่านกระบวนการเคมีสีเขียว และชุดระบบปฏิกรณ์การไหลแบบต่อเนื่องด้วยระบบ Continuous flow

ทั้งนี้ ชุดระบบปฏิกรณ์การไหลแบบต่อเนื่อง (Flow reactor system set) คือเครื่องต้นแบบที่ทีมวิจัยออกแบบและพัฒนาขึ้นเองเพื่อใช้ในการสังเคราะห์ MOFs จนประสบความสำเร็จ โดยได้ศึกษาทดลองสังเคราะห์ในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อให้ได้วิธีการสังเคราะห์ที่ดีที่สุด จนได้ข้อสรุปว่ากระบวนการสังเคราะห์ด้วยระบบ Continuous flow ให้ประสิทธิภาพ และประสิทธิผลที่ดี เหมาะสำหรับการขยายขนาดการสังเคราะห์เพื่อไปสู่อุตสาหกรรมการผลิต MOFs

สำหรับการนำ rPET มาใช้เป็นออร์แกนิก ลิแกนด์ (ligand) ในการสังเคราะห์วัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์ (MOFs) นั้น จะต้องมีความเชี่ยวชาญในด้านการสังเคราะห์ MOFs นำมาผนวกกับการพัฒนาความรู้ด้านการย่อยพลาสติกให้เป็นสารตั้งต้น (Monomers) เพื่อให้สามารถนำเอาขยะพลาสติกมาแปรรูปให้เป็นวัสดุมูลค่าสูงขึ้น (Value-added materials)

โดย MOFs นั้นจะเป็นวัสดุที่มีรูพรุนสูง (คล้ายฟองน้ำ) ทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับที่ดี สามารถนำมาขึ้นรูปและใช้เป็นตัวดูดซับในการบำบัดสิ่งแวดล้อม รวมถึง “คาร์บอนไดออกไซด์” (CO2) โดยในปี 2019 The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) ได้จัดให้ MOFs เป็น 1 ใน 10 กลุ่มเทคโนโลยีใหม่ในสาขาเคมีที่สามารถนำพาโลกสู่ความยั่งยืน

*ลิแกนด์ คือไอออนหรือโมเลกุลที่ล้อมรอบอะตอมกลาง ที่สามารถจะเชื่อมต่อกับอะตอมหรือ ไอออนกลาง โดยทั่วไปจะเป็นโลหะ ซึ่งจะเชื่อมต่อ ด้วยพันธะโคออร์ดิเนต โควาเลนต์ เช่น CO, NH3, H2O เป็นต้น

--------------------------
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

แหล่งข้อมูลอ้างอิง : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)