Escherichia coli เปลี่ยนขยะ PET สู่พาราเซตามอล

เมื่อขยะพลาสติกกลายเป็นยา นักวิจัยใช้ Escherichia coli เปลี่ยน PET เป็นพาราเซตามอล

จากขวดพลาสติกใช้แล้วสู่พาราเซตามอล นักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพที่เปลี่ยนขยะ PET ให้กลายเป็นสารตั้งต้นสำหรับผลิตยา เปิดมุมใหม่ของการใช้ทรัพยากรตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน

ขวดน้ำพลาสติกที่เราใช้ในชีวิตประจำวันอาจมีจุดจบมากกว่าการถูกนำไปรีไซเคิลเป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกชิ้นใหม่ เพราะนักวิจัยจาก University of Edinburgh ประเทศอังกฤษ ได้พัฒนากระบวนการที่สามารถนำ พลาสติก PET ซึ่งใช้ผลิตขวดน้ำและบรรจุภัณฑ์อาหาร มาผ่านกระบวนการทางชีวภาพเพื่อผลิต พาราเซตามอล (Paracetamol) ยาแก้ปวดลดไข้ที่คุ้นเคยกันดี

แนวคิดดังกล่าวน่าสนใจในมุมของความยั่งยืน เพราะเป็นการนำวัสดุที่ถูกมองว่าเป็นของเสียกลับมาใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงขึ้น แทนที่จะปล่อยให้พลาสติกจบลงด้วยการฝังกลบหรือกำจัดเพียงอย่างเดียว

จากขวด PET สู่พาราเซตามอล ทำได้อย่างไร?

กระบวนการนี้ไม่ได้หมายความว่าแบคทีเรียสามารถ “กินขวดพลาสติกแล้วกลายเป็นยา” ได้โดยตรง แต่เป็นการผสมผสานระหว่างกระบวนการทางเคมีกับเทคโนโลยีชีวภาพ

ขั้นแรก นักวิจัยนำขยะพลาสติก PET ที่ผ่านการบำบัดทางเคมีมาเข้าสู่กระบวนการ โดยใช้ Escherichia coli ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม เพื่อช่วยเปลี่ยน PET ให้กลายเป็นสารที่เรียกว่า กรดเทเรฟทาลิก (Terephthalic acid)

จากนั้นสารดังกล่าวจะเข้าสู่กระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า Lossen rearrangement ภายในเซลล์ของแบคทีเรีย ทำให้เกิดสาร
para-aminobenzoic acid หรือ PABA

หลังจากนั้น เส้นทางเมตาบอลิซึมของ E. coli ที่ถูกออกแบบไว้จะเปลี่ยน PABA ต่อไปจนได้เป็น พาราเซตามอล ในที่สุด

พูดง่าย ๆ คือ นักวิจัยกำลังเปลี่ยนให้แบคทีเรียทำหน้าที่คล้าย “โรงงานชีวภาพขนาดเล็ก” ที่สามารถนำโมเลกุลจากขยะพลาสติกเข้าสู่กระบวนการผลิตสารที่ต้องการได้

 

จุดเด่นอยู่ที่การใช้ขยะเป็นวัตถุดิบ

สิ่งที่ทำให้งานวิจัยนี้น่าสนใจในมุม ESG คือการเปลี่ยนมุมมองจาก “ขยะที่ต้องกำจัด” เป็น “วัตถุดิบที่นำกลับมาใช้ประโยชน์ได้”

โดยทั่วไป PET เป็นพลาสติกที่สามารถนำกลับเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลได้อยู่แล้ว แต่กระบวนการดังกล่าวยังต้องใช้พลังงานและทรัพยากรในการดำเนินงาน

แนวทางใหม่นี้จึงพยายามก้าวไปอีกขั้น ด้วยการนำองค์ประกอบทางเคมีของ PET มาใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับสร้างสารเคมีที่มีมูลค่าแทน

ในกรณีนี้ ปลายทางไม่ได้เป็นเพียง “พลาสติกชิ้นใหม่” แต่เป็นสารที่สามารถนำไปสู่การผลิตพาราเซตามอล ซึ่งสะท้อนแนวคิดของ Plastic Upcycling หรือการเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือใช้

 

กระบวนการใช้เวลาไม่ถึง 24 ชั่วโมง

อีกหนึ่งประเด็นที่น่าสนใจคือ กระบวนการที่รายงานสามารถดำเนินการได้ที่ อุณหภูมิห้องและใช้เวลาน้อยกว่า 24 ชั่วโมง

ข้อมูลจาก New Atlas ระบุว่า ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการนำกรดเทเรฟทาลิกซึ่งมาจาก PET มาทำปฏิกิริยากับ E. coli มีพาราเซตามอลอยู่ประมาณ 90% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของกระบวนการในระดับการทดลอง

อย่างไรก็ตาม ตัวเลขดังกล่าวควรทำความเข้าใจว่าเป็นผลจากการทดลองในระดับงานวิจัย ไม่ได้หมายความว่าขยะพลาสติกทุกชิ้นสามารถนำมาเปลี่ยนเป็นพาราเซตามอลได้ 90% หรือสามารถนำไปผลิตยาเพื่อจำหน่ายได้ทันที

 

แล้วเทคโนโลยีนี้ช่วยเรื่องสิ่งแวดล้อมอย่างไร?

หนึ่งในประเด็นสำคัญคือการลดการพึ่งพาวัตถุดิบจากเชื้อเพลิงฟอสซิลบางส่วนในการผลิตพาราเซตามอล

การผลิตยาพาราเซตามอลในปริมาณมากต้องอาศัยวัตถุดิบและสารเคมีหลายชนิด ขณะที่งานวิจัยนี้เสนอแนวทางการนำคาร์บอนที่มีอยู่แล้วในวัสดุ PET กลับเข้าสู่กระบวนการผลิต

หากเทคโนโลยีสามารถพัฒนาต่อจนขยายสู่ระดับอุตสาหกรรมได้ในอนาคต ก็อาจช่วยสร้างระบบการผลิตที่เชื่อมโยง การจัดการขยะพลาสติกเข้ากับการผลิตสารเคมีและยา ได้มากขึ้น

แต่ในขณะเดียวกัน ยังจำเป็นต้องศึกษาผลกระทบตลอดวงจรชีวิตของกระบวนการ ทั้งการเก็บรวบรวมและเตรียมขยะ PET พลังงานที่ใช้ในกระบวนการ ตลอดจนต้นทุนและประสิทธิภาพเมื่อขยายจากห้องทดลองไปสู่โรงงาน

 

ยังไม่ใช่การผลิตยาจากขยะในเชิงพาณิชย์

แม้แนวคิดจะฟังดูเหมือนเทคโนโลยีแห่งอนาคต แต่ปัจจุบันกระบวนการนี้ยัง ไม่พร้อมสำหรับการผลิตพาราเซตามอลในระดับอุตสาหกรรมทันที

นักวิจัยยังต้องพัฒนากระบวนการให้มีความเหมาะสมสำหรับการผลิตในปริมาณมาก และต้องพิจารณาปัจจัยอื่น ๆ ทั้งด้านต้นทุน ประสิทธิภาพ ความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ และมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมยา

รายงานยังระบุว่าทีมวิจัยกำลังทำงานร่วมกับบริษัทในภาคอุตสาหกรรมเพื่อพัฒนาแนวคิดดังกล่าวต่อไป

ดังนั้น สิ่งที่เกิดขึ้นในวันนี้จึงควรถูกมองว่าเป็น หลักฐานว่าแนวคิดนี้สามารถทำได้ในระดับงานวิจัย มากกว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ที่พร้อมวางจำหน่าย

เมื่อขยะอาจกลายเป็นทรัพยากรของอุตสาหกรรมอนาคต

สิ่งที่น่าสนใจจากงานวิจัยนี้จึงอาจไม่ใช่เพียงเรื่อง “แบคทีเรียผลิตพาราเซตามอล” แต่คือการตั้งคำถามใหม่ว่า เราจะนำสิ่งที่เคยมองว่าเป็นขยะกลับมาใช้ประโยชน์ได้มากกว่าที่เคยหรือไม่

จากขวด PET ที่ถูกใช้เพียงครั้งเดียว นักวิจัยกำลังทดลองนำองค์ประกอบทางเคมีของมันกลับเข้าสู่กระบวนการผลิต เพื่อสร้างสารที่มีมูลค่าสูงกว่าเดิม

แนวคิดนี้สะท้อนทิศทางของ Circular Economy ที่พยายามลดการใช้ทรัพยากรแบบ “ผลิต–ใช้–ทิ้ง” และเปลี่ยนให้วัสดุสามารถหมุนเวียนกลับเข้าสู่ระบบเศรษฐกิจได้อีกครั้ง

แม้จะยังมีระยะทางอีกมากกว่าจะเห็นเทคโนโลยีนี้ในโรงงานผลิตยาจริง แต่การทดลองดังกล่าวกำลังแสดงให้เห็นว่า ในอนาคตคำว่า “ขยะพลาสติก” อาจไม่ได้หมายถึงสิ่งที่หมดคุณค่าอีกต่อไป แต่อาจเป็นหนึ่งในวัตถุดิบสำหรับสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ของอุตสาหกรรมชีวภาพ

 

ที่มา : New Atlas , Techsauce

 

เรื่องอื่นๆที่น่าสนใจ : แบคทีเรียนักกำจัดมลพิษ เมื่อ Biotechnology เปลี่ยนจุลินทรีย์ให้เป็นผู้ช่วยฟื้นฟูโลก – ESG Universe