นักวิจัยพัฒนา “เส้นใยโปรตีน” รีไซเคิลได้ ลดขยะเสื้อผ้า-ไมโครพลาสติก

อุตสาหกรรมสิ่งทอกำลังเผชิญกับโจทย์ใหญ่ทั้งเรื่องขยะเสื้อผ้าและ ไมโครพลาสติก ที่เกิดจากเส้นใยสังเคราะห์ โดยเฉพาะเสื้อผ้าที่ผลิตจากวัสดุปิโตรเคมีอย่างโพลีเอสเตอร์ ซึ่งสามารถปล่อยเส้นใยพลาสติกขนาดเล็กออกมาระหว่างการซักและไหลลงสู่แหล่งน้ำ

ล่าสุด นักวิจัยจาก Washington University in St. Louis สหรัฐฯ พัฒนาวัสดุสิ่งทอรูปแบบใหม่จาก “โปรตีน” ที่สามารถนำกลับมารีไซเคิลและผลิตเป็นเส้นใยใหม่ได้หลายรอบ พร้อมคุณสมบัติที่อาจช่วยลดปัญหาไมโครพลาสติกจากเสื้อผ้าในอนาคต

เปลี่ยนจากเส้นใยพลาสติก สู่ “เส้นใยโปรตีน”

ทีมวิจัยของ Fuzhong Zhang จาก McKelvey School of Engineering พัฒนาวัสดุโปรตีนด้วยกระบวนการชีววิศวกรรม โดยใช้จุลินทรีย์ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมผลิตวัสดุในถังชีวปฏิกรณ์ หรือ bioreactor

วัสดุที่ได้มีชื่อว่า SAM (silk–amyloid–mussel protein hybrid) ซึ่งเป็นการนำคุณสมบัติของโปรตีนจาก 3 แหล่งมาผสมผสานกัน ได้แก่ โปรตีนจากใยแมงมุม โปรตีนกลุ่ม amyloid และโปรตีนจากส่วนยึดเกาะของหอยแมลงภู่

แนวคิดสำคัญคือการออกแบบโครงสร้างโปรตีนให้สามารถควบคุมทั้ง “ความแข็งแรง” และ “ความสามารถในการรีไซเคิล” ของเส้นใยได้ในวัสดุเดียวกัน

 

ละลายเพื่อรีไซเคิล แล้วสร้างเป็นเส้นใยใหม่

หนึ่งในจุดเด่นของ SAM คือสามารถละลายได้ภายในเวลาไม่กี่วินาทีเมื่ออยู่ในสารละลายกรดฟอร์มิก ขณะที่ยังคงความเสถียรเมื่ออยู่ในน้ำและยังมีความแข็งแรงหลังจากแห้ง

กระบวนการนี้แตกต่างจากพลาสติกทั่วไป เพราะไม่ได้ทำลายตัวโปรตีน แต่เป็นการคลายปฏิสัมพันธ์ที่ช่วยยึดโครงสร้างเส้นใยเอาไว้ จากนั้นเมื่อตัวทำละลายระเหย วัตถุดิบโปรตีนจะเหลืออยู่และสามารถนำกลับมาผลิตเป็นเส้นใยที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงเดิมได้อีกครั้ง

นักวิจัยยังทดลองละลายและขึ้นรูปเส้นใย SAM ใหม่หลายครั้ง และพบว่าสามารถรักษาความแข็งแรงของเส้นใยไว้ได้อย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ โปรตีนที่ผ่านการรีไซเคิลยังสามารถนำไปผลิตเป็นไฮโดรเจลที่มีคุณสมบัติเป็นกาว และสามารถนำกลับเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลต่อได้อีกด้วย

อีกทางเลือกในการลดไมโครพลาสติกจากเสื้อผ้า

ปัจจุบัน การรีไซเคิลสิ่งทอเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอต่อการแก้ปัญหามลพิษจากเส้นใยสังเคราะห์ เพราะวัสดุจากปิโตรเคมีจำนวนมากยังคงสามารถปล่อยไมโครพลาสติกตลอดวงจรชีวิต โดยเฉพาะในขั้นตอนการซัก

งานวิจัยนี้จึงนำเสนอแนวคิดที่น่าสนใจ คือการพัฒนาวัสดุตั้งแต่ต้นทางให้สามารถรีไซเคิลได้ง่าย และหากมีอนุภาคขนาดเล็กหลุดออกมาระหว่างการซัก นักวิจัยระบุว่าอนุภาคจากเส้นใยโปรตีนชนิดนี้มีแนวโน้มที่จะย่อยสลายทางชีวภาพได้ แตกต่างจากไมโครพลาสติกจากเส้นใยสังเคราะห์ทั่วไปที่คงอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้นาน

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในขั้นของการวิจัยและพัฒนา จึงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมถึงประสิทธิภาพ ต้นทุน การผลิตในระดับอุตสาหกรรม รวมถึงผลกระทบตลอดวงจรชีวิต ก่อนที่จะนำมาใช้ในตลาดสิ่งทออย่างแพร่หลาย

 

เมื่อ “เสื้อผ้า” เข้าสู่ระบบเศรษฐกิจหมุนเวียน

สิ่งที่น่าสนใจของนวัตกรรมนี้ไม่ได้อยู่เพียงการสร้างวัสดุใหม่ แต่คือการออกแบบให้วัสดุสามารถกลับเข้าสู่ระบบการผลิตได้อีกครั้ง

นักวิจัยมองว่าระบบ Closed-loop Recycling หรือการรีไซเคิลแบบวงจรปิด อาจช่วยลดต้นทุนของการผลิตวัสดุชีวภาพในระยะยาว เนื่องจากวัตถุดิบจากผลิตภัณฑ์เดิมสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายรอบ แทนที่จะต้องผลิตวัตถุดิบใหม่ทุกครั้ง

แนวคิดดังกล่าวสอดคล้องกับหลัก Circular Economy ที่พยายามเปลี่ยนระบบการผลิตจาก “ผลิต-ใช้-ทิ้ง” ไปสู่การออกแบบผลิตภัณฑ์ให้สามารถใช้ซ้ำ ซ่อมแซม นำกลับมาใช้ใหม่ และรีไซเคิลได้ตั้งแต่ต้นทาง

สำหรับอุตสาหกรรมแฟชั่น หากเทคโนโลยีเส้นใยโปรตีนสามารถพัฒนาจนพร้อมใช้งานในระดับอุตสาหกรรมได้ ก็อาจเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการลดขยะสิ่งทอและลดการพึ่งพาเส้นใยสังเคราะห์จากปิโตรเคมี พร้อมเปิดทางให้ “เสื้อผ้า” กลายเป็นส่วนหนึ่งของระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนได้มากขึ้น

 

ที่มา : phys

 

เรื่องอื่นๆที่น่าสนใจ : จาก “ขยะ” สู่ “ศิลปะ” – Wishulada พิสูจน์ Circular Economy ด้วยการอัปไซเคิล 12,800 กก. สร้างมูลค่ากลับคืนสู่สังคม – ESG Universe