โพลีสไตรีนสามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?

โพลีสไตรีนเป็นพลาสติกชนิดหนึ่งที่ใช้ในงานต่างๆ มากมาย รวมถึงของเล่น อุปกรณ์ทำสวน อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องใช้ไฟฟ้า และยังใช้เป็นวัสดุเติมถุงบีนแบ็กอีกด้วย แต่โพลีสไตรีนสามารถรีไซเคิลได้หรือไม่? มาหาคำตอบกันเถอะ

ซูเปอร์เวิร์มกินสไตโรโฟมได้หรือไม่?

ความรู้ทั่วไปบอกว่าพลาสติกเป็นสิ่งที่คงอยู่ในดินตลอดไปและไม่ย่อยสลาย นั่นเป็นเพราะเราได้รับการบอกเล่าว่าธรรมชาติไม่มีวิธีการประมวลผลหรือสกัดพลังงานจากมัน แต่การวิจัยใหม่กล่าวว่ามุมมองนั้นไม่ถูกต้องทั้งหมด ปรากฏว่าตัวอ่อนของแมลงบางชนิดสามารถย่อยสลายโพลีสไตรีนให้กลายเป็นผลพลอยได้ที่ไม่เป็นอันตราย เสนอทางออกที่เป็นไปได้สำหรับวิกฤตพลาสติกที่กำลังดำเนินอยู่ของโลก นักวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ใน Science of the Total Environment พบเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่าตัวอ่อนของด้วงชนิดหนึ่งที่เรียกว่า Zophobas atratus สามารถกินโฟมสไตโรโฟมเป็นอาหารหลักได้ แบคทีเรียในลำไส้ของพวกมันย่อยสลายโพลีสไตรีนและเปลี่ยนมันให้กลายเป็นส่วนผสมของแร่ธาตุ พลังงาน และคาร์บอนไดออกไซด์ การวิจัยใหม่นี้เพิ่มข้อมูลให้กับการค้นพบก่อนหน้านี้ซึ่งพบว่าอีกสายพันธุ์หนึ่งคือหนอนนกก็สามารถย่อยพลาสติกได้เช่นกัน

ข่าวดีสำหรับผู้ผลิต

ข่าวที่ว่าตัวอ่อนเหล่านี้ ซึ่งบางครั้งเรียกว่าหนอนซุปเปอร์ สามารถกินผลิตภัณฑ์ที่มีฐานจากโพลีสไตรีนได้ เป็นข่าวดีสำหรับผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนประกอบของพลาสติก โพลีสไตรีนเป็นหนึ่งในพลาสติกที่ใช้มากที่สุดทั่วโลกและเป็นแหล่งมลพิษทางอุตสาหกรรมและผู้บริโภคที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม หนอนตัวเล็ก ๆ ที่มีแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายวัสดุนี้ได้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบนิเวศน์ทั่วโลก นั่นหมายความว่าจำนวนพลาสติกที่ธรรมชาติสามารถย่อยสลายได้ตอนนี้มีมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยจินตนาการไว้มาก ซึ่งให้ความหวังทั้งกับระบบนิเวศน์และผู้ผลิตที่ใช้พลาสติก ทำไม Zophobas atratus ถึงสามารถย่อยสลายโพลีสไตรีนได้เกี่ยวข้องกับประวัติวิวัฒนาการของหนอน ในอดีตลึก ๆ หนอนต้องหาวิธีย่อยส่วนประกอบของไม้ - หนึ่งในแหล่งอาหารในสิ่งแวดล้อมของพวกมัน บางส่วนของส่วนประกอบเหล่านี้ยากที่จะย่อยสลายเนื่องจากคุณสมบัติโครงสร้างของมัน อันที่จริง กระบวนการวิวัฒนาการในการพัฒนาเครื่องมือที่จำเป็นอาจใช้เวลาหลายล้านปีในการพัฒนา แต่ในที่สุด หลายสายพันธุ์ก็ประสบความสำเร็จ รักษาลักษณะเหล่านั้นและนำมาสู่ยุคปัจจุบัน ในช่วงเวลาวิวัฒนาการ แมลง หนอนแป้ง และหนอนซุปเปอร์ทั้งหมดได้พัฒนาความสามารถในการหาแหล่งพลังงานจากไม้ที่ย่อยยาก สร้างดินที่เราเห็นอยู่รอบตัวเรา

ซุปเปอร์เวิร์มกินโพลีสไตรีนได้อย่างไร?

ในปี 2015 ทีมงานที่ประจำอยู่ที่ School of Life Science ที่ Beijing Institute of Technology ในประเทศจีน พบว่าด้วงหนอนนกชนิดหนึ่ง Tenebrio Molitor สามารถย่อยสลายและแร่ธาตุโฟมสไตรีนได้ งานวิจัยระบุว่าพวกมันมีแบคทีเรียในลำไส้ชนิดหนึ่งที่มีเอนไซม์ที่สามารถย่อยสลายพลาสติกได้ อย่างไรก็ตาม หนอนเหล่านี้มีขนาดเล็ก ทำให้อัตราการกินของพวกมันต่ำ ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการ พวกมันสามารถย่อยสลายผลิตภัณฑ์ที่มีโพลีสไตรีนได้ แต่ใช้เวลานาน ด้วยเหตุนี้ทีมงานจึงต้องการค้นหาว่าหนอนที่ใหญ่กว่าที่มีแบคทีเรียในลำไส้แบบเดียวกันจะทำงานได้ดีกว่าหรือไม่ Zophobas atratus เป็นตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบ เนื่องจากมีขนาดใหญ่กว่า Tenebrio Molitor ประมาณสี่เท่า ทีมงานที่ปักกิ่งเริ่มออกแบบการทดลองเพื่อดูว่าหนอนซุปเปอร์เหล่านี้ทำงานได้ดีกว่าหนอนนกในการย่อยสลายพลาสติกหรือไม่ พวกเขาแบ่งหนอนออกเป็นสองกลุ่มและใส่ลงในตู้ฟักแก้วต่าง ๆ ที่ติดตั้งจุกยางที่เต็มไปด้วยอากาศอัด ยกเว้นคาร์บอนไดออกไซด์ กลุ่มหนึ่งได้รับโฟมสไตรีนเป็นอาหารเพียงอย่างเดียว ในขณะที่อีกกลุ่มได้รับอาหารธรรมชาติจากรำข้าวป่า ซึ่งถูกเลี้ยงเป็นเวลา 28 วัน ทั้งสองกลุ่มผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างการศึกษา ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงหักจำนวนที่ผลิตโดยกลุ่มควบคุมออกจากจำนวนที่ปล่อยออกมาโดยกลุ่มพลาสติก

การทดลองทางวิทยาศาสตร์

การทดลองพบว่า ซูเปอร์เวิร์มสามารถกินโพลีสไตรีนได้มากกว่าต่อวันเมื่อเทียบกับหนอนนกในงานวิจัยปี 2015 การประมาณการชี้ให้เห็นว่าหนอนแต่ละตัวสามารถประมวลผลโพลีสไตรีนได้ประมาณ 0.58 มิลลิกรัมต่อช่วงเวลา 24 ชั่วโมง ซึ่งเป็นปริมาณที่มากกว่าของ Tenebrio Molitor ประมาณสี่เท่า นักวิจัยพบว่ากลุ่มที่กินสไตโรโฟมสามารถเปลี่ยนโพลีสไตรีนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้สำเร็จถึง 36.7 เปอร์เซ็นต์ การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์หลังการทดลองเผยให้เห็นว่าแบคทีเรียในลำไส้ของหนอนสามารถย่อยสายโซ่ยาวของโมเลกุลโพลีสไตรีนและเปลี่ยนให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า เพื่อทดสอบว่าแบคทีเรียในลำไส้ของหนอนทำงานหนักหรือไม่ นักวิจัยได้ให้อาหารพวกมันด้วยยาปฏิชีวนะเพื่อฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในลำไส้ เมื่อทำเช่นนี้ พวกเขาพบว่าหนอนไม่สามารถได้รับพลังงานจากการกินพลาสติกอีกต่อไป

แผนการ

แผนในตอนนี้คือการเก็บเกี่ยวแบคทีเรียจากหนอนแล้วนำไปใส่ในแมลงหรือแม้กระทั่งใช้ในการรีไซเคิลโพลีสไตรีนในสถานที่พิเศษ ปัจจุบัน หนอนซุปเปอร์มีขอบเขตจำกัดในสิ่งแวดล้อมธรรมชาติ หมายความว่าพวกมันอาจไม่สามารถย่อยสลายพลาสติกได้อย่างกว้างขวาง นอกจากนี้ เมื่อเวลาผ่านไป พวกมันจะพัฒนาเป็นด้วง ซึ่งหมายความว่าเวลาที่พวกมันอยู่ในสิ่งแวดล้อมมักจะค่อนข้างสั้น ด้วยเหตุผลเหล่านี้ นักวิจัยต้องการใส่แบคทีเรียที่ย่อยสลายโพลีสไตรีนเข้าไปในสายพันธุ์อื่น ๆ รวมถึงแมลง และให้พวกมันทำงานทำความสะอาดเมื่อเวลาผ่านไป นักวิจัยจากปักกิ่งยังเน้นถึงความเป็นไปได้ในการแยกเอนไซม์ของแบคทีเรียเพื่อย่อยสลายพลาสติกและยางในระดับอุตสาหกรรม พวกเขากล่าวว่าเป็นไปได้ที่จะทดสอบแบคทีเรียที่ย่อยสลายพลาสติกหลายชนิดเพื่อดูว่าพวกมันอาจสามารถแก้ปัญหาขยะพลาสติกที่มีอยู่และในอนาคตได้หรือไม่ Federica Bertocchini นักชีววิทยาที่ตั้งอยู่ที่ศูนย์วิจัยชีวภาพ Margarita Salas ในกรุงมาดริด (ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษา) กล่าวว่าการค้นพบของทีมปักกิ่งทำให้มีแนวโน้มมากขึ้นที่นักวิจัยจะพบเอนไซม์ที่สามารถย่อยสลายพลาสติกได้ ในที่สุดเธอหวังว่ามันจะกลายเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในชุดเครื่องมือเทคโนโลยีชีวภาพปัจจุบัน

มันส่งผลต่อหนอนอย่างไร?

น่าสนใจที่หนอนที่กินโพลีสไตรีนดูเหมือนจะมีสุขภาพดีพอๆ กับหนอนที่กินอาหารธรรมชาติ ก่อนหน้านี้ ดร. อันยา มาลาวี แบรนดอน นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาที่ปักกิ่ง พบว่าหนอนแป้งสามารถย่อยสไตโรโฟมที่มีสารหน่วงไฟได้ แม้ว่าสารประกอบเช่นเฮกซะโบรโมไซโคลโดเดเคนจะเป็นพิษต่อมนุษย์ แต่แบรนดอนพบว่าหนอนแป้งที่กินสารเหล่านี้มีสุขภาพดีพอๆ กับหนอนที่กินอาหารปกติ นอกจากนี้ แบรนดอนยังพบว่ากุ้งที่กินสารหน่วงไฟและสไตโรโฟมก็มีสุขภาพดีเช่นกัน สารเคมีไม่ได้สะสมในเนื้อเยื่อของพวกมันเมื่อเวลาผ่านไป แบรนดอนกล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าแบคทีเรียกำลังพัฒนาความสามารถในการย่อยพลาสติกหรือว่าพวกมันมีความสามารถนี้มาตลอด นักวิจัยจำเป็นต้องระบุประวัติของยีนเฉพาะที่เกี่ยวข้องเพื่อประกอบชิ้นส่วนของปริศนานั้น แต่ข้อเท็จจริงที่ว่าแบคทีเรียดูเหมือนจะมีเอนไซม์ที่สามารถย่อยสลายพลาสติกและสร้างพลังงานจากมันได้ถือเป็นโชคดี มันบ่งบอกว่าธรรมชาติมีองค์ประกอบพื้นฐานในการจัดการกับปัญหาพลาสติกอยู่แล้ว พลาสติกในสิ่งแวดล้อมอาจเป็นตัวแทนของช่องทางชีวภาพใหม่และสำคัญสำหรับสายพันธุ์ และตามธรรมชาติ เมื่อเวลาผ่านไป สายพันธุ์อาจใช้ประโยชน์จากมัน แน่นอนว่ามีแรงขับเคลื่อนทางวิวัฒนาการในการค้นหาวิธีการทางเคมีในการทำลายพันธะพลาสติกและสร้างพลังงานสูงจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม มีนักวิจัยเพียงไม่กี่คนที่เชื่อว่าความสามารถในการย่อยสลายพลาสติกจะกระจายอย่างแพร่หลายเช่นนี้

โพลีสไตรีนสามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?

โพลีสไตรีน สามารถรีไซเคิลได้ แต่การทำเช่นนั้นมีความท้าทายมากมาย โพลีสไตรีนไม่สามารถรีไซเคิลผ่านการเก็บข้างถนนในประเทศส่วนใหญ่ได้ เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงและมีความท้าทายทางตรรกะในการสร้างเครื่องจักรรีไซเคิลสไตโรโฟม นอกจากนี้ยังมีความยากลำบากในทางปฏิบัติ ความยากลำบากเช่นการที่สไตโรโฟมถูกลมพัดไปได้ง่าย ทำให้การเก็บข้างถนนยิ่งยากขึ้น การรีไซเคิลโพลีสไตรีนต้องใช้กระบวนการสามขั้นตอน: การบดละเอียด, การอัดแน่น และการทำให้หนาแน่น ในระหว่างการบดละเอียด ผู้รีไซเคิลจะนำของเสียโพลีสไตรีนใส่ผ่านเครื่องที่เรียกว่าเครื่องบดละเอียด ซึ่งจะทำลายพลาสติกให้เป็นเม็ดเล็ก ๆ และผสมกับเม็ดโพลีสไตรีนใหม่ ขั้นตอนต่อไปคือการอัดโพลีสไตรีน - สิ่งที่จำเป็นสำหรับรูปแบบพลาสติกที่หนาแน่นกว่า เครื่องจักรจะบีบอัดเม็ดและสร้างก้อนโพลีสไตรีนที่หนาและหนาแน่น จากนั้นผู้รีไซเคิลจะนำผลิตภัณฑ์นี้ใส่ผ่านเครื่องหั่นเพื่อสร้างเม็ดโพลีสไตรีนสำหรับใช้งานทั่วไป

การทำให้หนาแน่นขึ้น

กระบวนการสุดท้ายเรียกว่าการทำให้หนาแน่น ในที่นี้ ผู้รีไซเคิลจะป้อนโพลีสไตรีนที่ขยายตัวผ่านเครื่องทำให้โฟมหนาแน่น มันจะเปิดเผยวัสดุที่ถูกฉีกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ให้กับความร้อนและแรงดันสูง ทำให้มันกลายเป็นแป้งที่เย็นลงเป็นบล็อกแข็งโดยไม่มีอากาศเหลืออยู่ ผู้รีไซเคิลสามารถฉีกบล็อกเหล่านี้และเปลี่ยนเป็นเม็ดสำหรับใช้งานทั่วไปได้เหมือนเดิม มีการใช้โพลีสไตรีนรีไซเคิลหลายอย่าง ผู้ผลิตใช้เม็ดสำหรับบริการจัดเก็บและขนส่ง พวกมันมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมที่ต้องการมาตรฐานสุขอนามัยสูงเนื่องจากคุณสมบัติปลอดเชื้อของพลาสติก ที่สำคัญคือผู้รีไซเคิลสามารถย่อยพลาสติกรีไซเคิลให้เป็นรูปแบบเม็ด และนำกลับมาใช้ใหม่อีกครั้ง ป้องกันไม่ให้พวกมันกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม การใช้งานรองที่พบได้บ่อยรวมถึงบรรจุภัณฑ์ ถาดตู้เย็น ของเล่น โฟม และถ้วย บางผู้ขายยังรวมโพลีสไตรีนรีไซเคิลในเฟอร์นิเจอร์พลาสติกและวัสดุก่อสร้าง รวมถึงแผงรั้วและกระเบื้องหลังคา เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น กรณีการใช้โพลีสไตรีนรีไซเคิลก็ขยายตัวขึ้น แม้กระบวนการรีไซเคิลโพลีสไตรีนจะเป็นที่รู้จักดี แต่ก็ยังยากสำหรับเจ้าหน้าที่ท้องถิ่นในการรวบรวมและประมวลผล ด้วยเหตุนี้ ส่วนใหญ่จึงแนะนำให้คนใส่พลาสติกในถังขยะทั่วไปของพวกเขา

แล้วเรื่องโลจิสติกส์ล่ะ?

โพลีสไตรีนเป็นวัสดุที่ยากต่อการจัดการส่วนใหญ่เนื่องจากเหตุผลด้านโลจิสติกส์และเศรษฐกิจหลายประการ เนื่องจากมันมีขนาดใหญ่และกระจายตัว ทำให้ยากต่อการรวบรวมและขนส่ง เครื่องจักรที่จำเป็นในการจัดการก็มีราคาแพง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีสารเคมีปนเปื้อนที่ไม่ต้องการ โพลีสไตรีนที่เตรียมสำหรับการรีไซเคิลจำเป็นต้องปราศจากสารหน่วงไฟก่อนที่จะดำเนินการ การเพิ่มเครื่องจักรและกระบวนการเพิ่มเติมเพื่อกำจัดสิ่งเหล่านี้จะเพิ่มค่าใช้จ่าย อย่างไรก็ตาม ธุรกิจโดยทั่วไปทำงานได้ดีกว่าหน่วยงานสาธารณะในการรีไซเคิลโพลีสไตรีน บริษัทต่างๆ รวบรวมโพลีสไตรีนที่ปราศจากสารปนเปื้อนในปริมาณมากและส่งไปยังผู้รีไซเคิลในปริมาณมหาศาล โดยเฉพาะในด้านค้าปลีก อย่างไรก็ตาม ในอุดมคติแล้ว ทั้งธุรกิจและบุคคลทั่วไปจะชอบหลีกเลี่ยงการรีไซเคิล แบคทีเรียและเอนไซม์อาจสามารถย่อยสลายพลาสติกและกำจัดออกจากสิ่งแวดล้อมได้อย่างสมบูรณ์ ในหลาย ๆ ด้าน น่าเสียดายที่โพลีสไตรีนยากต่อการรีไซเคิล การผลิตโพลีสไตรีนเป็นกิจกรรมที่ปล่อยคาร์บอนต่ำเมื่อเทียบกับพลาสติกอื่น ๆ หลายชนิด เนื่องจากผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นอากาศ มากกว่า 98 เปอร์เซ็นต์ในบางกรณี การรีไซเคิลให้กว้างขึ้นและกำจัดออกจากสิ่งแวดล้อมหลังการใช้งานอาจเป็นประโยชน์อย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมโลก

สรุป

ข่าวที่ว่าหนอนซุปเปอร์สามารถย่อยสลายโพลีสไตรีนได้เป็นข่าวดี เนื่องจากวัสดุนี้รีไซเคิลได้ยากมาก การประมาณการชี้ให้เห็นว่าโลกผลิตโพลีสไตรีนประมาณ 359 ล้านตันในปี 2018 แต่ผู้รีไซเคิลกลับประมวลผลเพียงประมาณ 33 ล้านตันเท่านั้น โพลีสไตรีนย่อยสลายได้ยากเนื่องจากโครงสร้างมาโครโมเลกุลเฉพาะของมัน ทั้งระบบเทียมและธรรมชาติไม่สามารถย่อยสลายมันได้ง่าย ๆ ดังนั้นมันจึงมีแนวโน้มที่จะสะสมในสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้นทุกปี อย่างไรก็ตาม สิ่งต่าง ๆ กำลังเปลี่ยนแปลง ดูเหมือนว่ามีสิ่งมีชีวิตจำนวนมากขึ้นที่ใช้การกินพลาสติกเป็นช่องทางเฉพาะ เรียนรู้ที่จะบริโภควัสดุพลังงาน Zophobas atratus เป็นเพียงตัวล่าสุดในสายยาวของสิ่งมีชีวิตที่การศึกษาต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่าสามารถย่อยสลายพลาสติกและเปลี่ยนให้เป็นผลพลอยได้ตามธรรมชาติที่ไม่มีอันตราย ในอนาคต อาจเป็นไปได้ที่จะใส่แบคทีเรียย่อยพลาสติกเข้าไปในสิ่งมีชีวิตมากขึ้นหรือสกัดเอนไซม์ที่ย่อยสลายพลาสติกและใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม โดยไม่ต้องรีไซเคิลเลย สุดท้ายแล้ว พลาสติกอาจกลายเป็น 'ธรรมชาติ' เหมือนกับแหล่งอาหารอื่น ๆ ในสิ่งแวดล้อม สำหรับผู้ผลิตถุงเม็ดโฟม การพัฒนาเหล่านี้เป็นข่าวดีอย่างยิ่ง ตอนนี้เรารู้คำตอบของคำถาม: 'โพลีสไตรีนสามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?' และ 'หนอนซุปเปอร์สามารถกินโฟมได้หรือไม่?' ดูเหมือนว่าผู้ผลิตถุงเม็ดโฟมจะสามารถใช้วัสดุเติมที่ทำจากพลาสติกที่ทันสมัยต่อไปได้ - ด้วยความมั่นใจว่ามีวิธีธรรมชาติที่สามารถย่อยสลายมันได้