หลายคนที่สงสัยกับคำว่า ขยะ Upgrade ขยะ คืออะไร ? กลุ่มวิจัย SPICE (Sustainable Polymer & Innovative Composite Materials Research Group) มีคำตอบ!!! 
-------------------------------------------------------------------
สำหรับผลงานนี้อะตอมได้รับเกียรติสัมภาษณ์โดยตรงกับหนึ่งในหัวหน้าทีมวิจัย ดร.ศาสตราวุธ ตุลาผล อาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ ซึ่งอาจารย์เล่าให้ฟังว่า ขยะจากการเกษตรบางชนิดมีอยู่เป็นจำนวนมากและจะถูกกำจัดด้วยวิธี “การเผาทำลาย” ซึ่งมันส่งผลกระทบร้ายแรงอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศน์ อาทิเช่น ก่อให้เกิดฝุ่น PM2.5 ในอากาศ เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก ส่งผลระยะยาวทำให้เกิดภาวะโลกร้อนในอนาคต ซึ่งตัวอย่างขยะจากธรรมชาติกล่าวมาข้างต้น นั่นก็คือ “ฟางข้าว” 
-------------------------------------------------------------------
Q: งั้นแปลว่า เราจะต้องหาทางกำจัดฟางข้าวโดยที่ไม่เผาทำลายใช่ไหมครับ?
A: ใช่แล้วครับ ด้วยเหตุนี้นักวิจัยหลายท่านจึงพยายามนำฟางข้าวกลับมาใช้ประโยชน์ให้ได้มากที่สุดโดยไม่ใช้วิธีการเผาทำลาย เนื่องจากฟางข้าวจัดเป็นชีวมวล หรือ มวลชีวภาพ (Biomass) ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่กักเก็บพลังงานจากธรรมชาติและสามารถนำมาใช้ผลิตเป็นพลังงานได้ ดังนั้นการจะดึงพลังงานในธรรมชาติจากฟางข้าวออกมาจำเป็นต้องดึง “น้ำตาลกลูโคส (Glucose)” ซึ่งเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่พบได้มากที่สุดจากเซลลูโลส (Cellulose) ที่อยู่ในฟางข้าวออกมา หลายท่านคงทราบกันดีถึงประโยชน์ของน้ำตาลกลูโคสในร่างกายของมนุษย์ แต่นอกจากนั้นกลูโคสยังถูกนำมาใช้ประโยชน์ทางด้านพลังงานได้อีกด้วย เช่น นำมาใช้เป็นสารเติมแต่งของน้ำมันเชื้อเพลิง ใช้ผลิตเส้นใยพลาสติกชีวภาพ หรือแม้แต่การนำมาผลิตเป็นเส้นใยสำหรับเสื้อผ้าต่าง ๆ เป็นต้น 
-------------------------------------------------------------------
Q: ฟังดูเหมือนจะไม่ยากอะไรใช่ไหมครับ? กับการผลิตน้ำตาลจากฟางข้าว
A: จุดสำคัญมันอยู่ตรงกระบวนการผลิตน้ำตาลกลูโคสด้วย “วิธี Hydrolysis แบบธรรมชาติ” คือ การใช้เอมไซม์ Cellulase ไปย่อยเซลลูโลสที่เป็นโมเลกุลใหญ่ให้เกิดการสลายพันธะแล้วกลายเป็นโมเลกุลเล็กที่เป็นกลูโคสออกมาทดแทนการใช้วิธีการทางเคมี แต่ปัญหามันอยู่ที่โครงสร้างของชีวมวลก็มีระบบป้องกันตัวเองจากสิ่งแวดล้อม ดังนั้นการจะดึงเอาน้ำตาลกลูโคสออกมาจึงต้องทำลายระบบป้องกันนี้เสียก่อน “ลิกนิน (Lignin)” ซึ่งจัดว่าเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติเชิงซ้อนทำหน้าที่เป็นกำแพงที่ป้องกันการย่อยของเอมไซม์ ดังนั้นการทลายกำแพงลิกนิน คือ ต้องมีการปรับสภาพ (Pretreatment) ของเซลลูโลสโดยการใช้สารที่ชื่อว่า DES (Deep Eutectic Solvents) เพื่อกำจัดลิกนินออกไปแล้วทำให้เอมไซม์สามารถย่อยได้ง่ายขึ้น
-------------------------------------------------------------------
Q: แล้วมันเกี่ยวข้องอะไรการ Upgrade ฟางข้าวที่เป็นขยะหรอครับ?
A: นี่แหละคือสิ่งที่เราพยายามอยากนำเสนอออกมาในงานวิจัยนี้ ตัวสาร DES ที่บอกไปข้างต้นเกิดจากส่วนผสมหลัก 2 อย่าง ได้แก่ กลีเซอรอล และ คลอรีนคลอไรด์ ซึ่งตัวกลีเซอรอล คือ ขยะที่เกิดจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืช หรือน้ำมันที่เหลือทิ้งจากครัวเรือน นั่นแปลว่าในอนาคตเราสามารถนำขยะเหล่านี้มาสกัดกลีเซอรอลแล้วนำไปใช้เป็นส่วนประกอบในการผลิต DES เพื่อปรับสภาพชีวมวล และผลิตน้ำตาลกลูโคสจากฟางข้าวอีกที 
-------------------------------------------------------------------
Q: โอ้วโหวววววว นี่มันขยะจากไบโอดีเซล แล้วเอาไปปรับปรุงขยะจากพืชอีกที!!!! ยังมีต่ออีกไหมครับ?
A: มีแน่นอนครับ เพราะอีกประเด็นสำคัญมันอยู่หลังจากนี้ จากกระบวนการทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น ตัวชี้วัดที่บ่งบอกปริมาณการผลิตน้ำตาลกลูโคส คือ ร้อยละการย่อยสลายของเซลลูโลสด้วยเอนไซม์ในชีวมวล ที่เรียกว่า Glucan digestibility โดยทั่วไปแล้วชีวมวลที่ไม่ถูกปรับสภาพจะมีค่า Glucan digestibility ประมาณ 10-20 % งานวิจัยพบว่าการใช้สาร DES ในการปรับสภาพชีวมวลนั้นสามารถเพิ่มค่า Glucan digestibility ได้ถึง 7 เท่า นอกจากสาร DES สามารถช่วยกำจัดลิกนินออกไปได้แล้ว ยังคงรักษาปริมาณเซลลูโลสในชีวมวลไว้ได้มาก ซึ่งมีผลอย่างมากต่อปริมาณน้ำตาลกลูโคสในกระบวนการผลิต
.
“งานวิจัยนี้ได้ค้นพบว่าสาร DES ที่ใช้กลับมาดูดซับบนพื้นผิวของชีวมวล เป็นกำแพงในการย่อยสลายเซลลูโลสของเอมไซม์ ซึ่งเป็นประเด็นที่งานวิจัยส่วนใหญ่มองข้ามไป”
.
และงานวิจัยนี้ยังได้เสนอวิธีแก้ไขที่ได้ประสิทธิภาพที่สุดในกระบวนการ คือ การล้างสาร DES ที่ดูดซับบนชีวมวลด้วยสารในกลุ่มเบส เช่น โซเดียมคาร์บอเนต ซึ่งสามารถเพิ่มค่า Glucan digestibility จาก 68 % ถึง 87% คิดเป็น 1.3 เท่า อีกทั้งยังสามารถลดปริมาณเอนไซม์ที่ใช้ เป็นการลดต้นทุนในการผลิตน้ำตาลกลูโคสจากชีวมวลอีกด้วย 
-------------------------------------------------------------------
สุดยอดดดดดด!!! อะตอมต้องขอบอกเลยว่างานวิจัยนี้เกิดจากความร่วมมือของมหาวิทยาลัยที่ไปไกลถึงประเทศแคนนาดาและสหรัฐอเมริกา โดยเป็นความร่วมมือระหว่างกลุ่มวิจัย SPICE มจธ. ห้องปฏิบัติการวิจัย Advanced Renewable Materials (ARM) จาก University of Louisville, Forest Products Laboratory และ Southern Illinois University Edwardsville ประเทศสหรัฐอเมริกา และ University of British Columbia ประเทศแคนนาดา นอกจากนี้ทางทีมวิจัยยังได้ฝากเชิญชวนทุกท่านเข้ามาติดตามผลงานวิจัยกันแบบ Exclusive ได้ที่ Advanced Renewable Materials -ARM Lab คลิก: 
https://www.facebook.com/Advanced-Renewable-Materials-ARM-Lab-113163564198520
https://www.facebook.com/Advanced-Renewable-Materials-ARM-Lab-113163564198520-------------------------------------------------------------------
ซึ่งผลงานชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Industrial Crops & Products ปี 2021 (Q1: Impact factor = 4.244) ในชื่อผลงาน “Effects of polyol-based deep eutectic solvents on the efficiency of rice straw enzymatic hydrolysis” 
.
Publication Link: https://www.sciencedirect.com/.../abs/pii/S0926669021002442