พร้อมพัฒนาสูตร MOFs ที่หลากหลาย ประยุกต์ใช้ดักจับและกักเก็บโมเลกุลสารอย่างจำเพาะเจาะจงได้อีกมาก รองรับความต้องการของภาคอุตสาหกรรมขั้นสูง ลดการนำเข้า ตอบเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) ภายใต้โมเดลเศรษฐกิจ BCG ด้วยนวัตกรรมอย่างยั่งยืน

ดร.ชลิตา รัตนเทวะเนตร จากทีมวิจัยนาโนเทคโนโลยีเพื่อสิ่งแวดล้อม กลุ่มวิจัยวัสดุผสมและการเคลือบนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า ขวดน้ำพลาสติกที่ทำมาจากพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) เป็นขยะที่พบได้จำนวนมากในทุกๆ วัน ในขณะเดียวกัน ก็สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลากหลายรูปแบบ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือ การใช้ความรู้ด้านการวิจัย วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม (วทน.)ในการเปลี่ยนขยะขวดพลาสติกให้เป็นวัสดุนาโนมูลค่าสูงอย่าง MOFs

MOFs ย่อมาจาก Metal Organic Frameworks หรือ วัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์ เป็นวัสดุนาโนชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติน่าสนใจหลายอย่าง อาทิ มีพื้นที่ผิวมาก มีความพรุนสูง มีความหนาแน่นต่ำ และทนอุณหภูมิที่สูงมาก นอกจากนี้ ยังมีความสามารถที่น่าสนใจอย่างการคัดเลือกโมเลกุลที่ต้องการออกจากโมเลกุลอื่น มีการนำไปใช้กับตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่จำเพาะกับรูปร่างและโครงสร้างของสารเคมีนั้น ๆ ทำให้สามารถใช้เป็นสารดูดซับ หรือตัวกรองได้ ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง

“ด้วยความที่ MOFs เป็นวัสดุลูกผสม (hybrid material) ที่ประกอบไปด้วย ส่วนที่เป็นโลหะและสารอินทรีย์ ทีมวิจัยจึงมองเห็นโอกาส พัฒนากระบวนการย่อย PET มาแทนที่ส่วนประกอบที่เป็นสารอินทรีย์ หรือออร์แกนิค ลิแกนด์ (organics ligand) ซึ่งเป็นสารตั้งต้น พร้อมพัฒนาสูตร/กระบวนการในการสังเคราะห์ MOFs นำร่อง ชนิด UiO-66 จากโลหะเซอร์โคเนียม (zirconium) และ MIL-53 จากโลหะอลูมิเนียม(aluminum) ด้วยแนวคิดเคมีสีเขียว (Green Chemistry) โดย MOFs ดังกล่าว มีสมบัติในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์หรือ CO2” ดร. ชลิตากล่าว

นักวิจัยนาโนเทคมองว่า MOFs มีโอกาสทางการตลาดที่น่าสนใจ ด้วยสมบัติในการดูดซับจากรูพรุนจำนวนมากบนพื้นผิว แต่ปัญหาคอขวดของวัสดุนวัตกรรมนี้คือ กำลังการผลิต แทบทุกที่ในโลกสามารถสังเคราะห์ออกมาได้ในปริมาณน้อยมาก ทำให้มีราคาสูง MOFs บางตัวมีราคาหลักล้านต่อกิโลกรัม ทำให้ความต้องการของตลาดชะงัก แม้อยากได้ ก็หาซื้อยาก หรือราคาแพงจนไม่สามารถใช้ได้ จึงมีแนวคิดในการพัฒนากระบวนการสังเคราะห์ MOFs จากขวดพลาสติก ที่สามารถขยายกำลังการผลิต เพื่อต่อยอดเชิงพาณิชย์ได้

ดร. ชลิตากล่าวว่า โครงการวิจัยนี้ ได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยจาก หน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) แผนงานกลุ่มเศรษฐกิจหมุนเวียนร่วมกับบริษัท แมกโน-เลีย ควอลิตี้ ดีเวล็อปเม้นต์คอร์ปอเรชั่น จำกัด และสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ระยะเวลา 2 ปี โดยปีแรก เป็นการวิจัยและพัฒนากระบวนการสังเคราะห์ MOFs จากเซอร์โคเนียม (zirconium) หรือ UiO-66(Zr) และอลูมิเนียม (aluminum) หรือ MIL-53(Al) ด้วยต้นทุนต่ำ และในปีที่ 2 จะเป็นการพัฒนาระบบการสังเคราะห์ MOFs ที่สามารถอัพสเกลได้

เตรียมอัพสเกลสู่ Mass Production 

ทีมวิจัยนาโนเทค ได้พัฒนากระบวนการย่อยขวดพลาสติก PET มาเป็นสารตั้งต้น (monomers) ด้วยกระบวนการที่มีต้นทุนต่ำ พร้อมทั้งพัฒนาชุดระบบปฏิกรณ์การไหลแบบต่อเนื่อง ที่สังเคราะห์ด้วยระบบ Continuous flow ซึ่งมีข้อดีคือ ใช้แนวคิดเคมีสีเขียว ซึ่งเป็นการออกแบบกระบวนการสังเคราะห์ตั้งแต่ต้นน้ำโดยไม่สร้างภาระให้สิ่งแวดล้อม สามารถควบคุมการเกิดปฏิกิริยาได้ดี ลดการเกิดของเหลือ (waste) จากกระบวนการสังเคราะห์ ช่วยเพิ่มทำให้สามารถสังเคราะห์ MOFs ได้อย่างต่อเนื่อง รวมทั้งสามารถอัพสเกลไปสู่การผลิตแบบ Mass ได้

ผลจากการคิดค้นและพัฒนาของนักวิจัยนาโนเทค ทำให้สามารถสังเคราะห์ UiO-66 ได้ถึง 1 กิโลกรัมต่อชั่วโมง และ MIL-53 ที่ราว 20 กิโลกรัมต่อชั่วโมง และยังสามารถประยุกต์ใช้กับ MOFs อื่นๆ ได้ทุกแบบ

“วัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์หรือ MOFs นั้น มีขาย แต่ส่วนมากใช้ในงานวิจัยและพัฒนา ในขณะที่ในประเทศไทย ไม่มีคนใช้ เพราะหาซื้อไม่ได้ ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ซึ่งเมื่อ 5 ปีที่แล้ว มีเพียงไม่กี่บริษัททั่วโลกที่มี MOFs ขาย แม้ปัจจุบันจะมีผู้จำหน่ายหลายรายมากขึ้น แต่ก็ยังไม่แพร่หลาย ด้วยปัจจัยด้านราคาเป็นหลัก” ดร. ชลิตากล่าว พร้อมเสริมว่า MOFs ที่นาโนเทคพัฒนาขึ้นนั้น มีต้นทุนที่ถูกกว่า ทำให้สามารถแข่งขันได้ทั้งในเรื่องของประสิทธิภาพและราคา  ซึ่งปัจจุบันเริ่มมีเอกชนรายใหญ่ที่แสดงความสนใจ และติดต่อเข้ามาแล้วโดยเฉพาะเรื่องของการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งตัว MOFs ที่นาโนเทคทำได้ ก็มีหลากหลายรูปแบบ หลากหลายการใช้งาน เป็นโอกาสที่จะต่อยอดได้ในอนาคต

ปัจจุบัน ดร. ชลิตาเผยว่า ได้จดทรัพย์สินทางปัญญา 2 สิทธิบัตร คือ การสังเคราะห์ UiO-66 และ MIL-53 ซึ่งทีมวิจัยนาโนเทคเอง พร้อมสำหรับความร่วมมือในด้านต่างๆ ทั้งการผลิต MOFs, การจ้างวิจัยเพื่อพัฒนาสูตรเฉพาะ รวมถึงการรับถ่ายทอดเทคโนโลยีอีกด้วย

นอกจากนี้ นักวิจัยนาโนเทคยังแย้มว่า ทีมวิจัยยังมีแผนที่จะนำไปประยุกต์ใช้เพื่อเปลี่ยนของเหลือจากกระบวนการผลิต (waste) ในอุตสาหกรรมต่างๆ ที่มีความเป็นไปได้มาสังเคราะห์เป็น MOFs ที่มีมูลค่าสูงได้อีกด้วย

“จากขวดพลาสติกราคาหลักบาท เมื่อผ่านกระบวนการย่อยเป็นสารตั้งต้น สามารถเพิ่มมูลค่าให้เป็นหลักร้อย และเมื่อใช้ วทน. เปลี่ยนเป็น MOFs สามารถเพิ่มมูลค่าได้เป็นหลักล้าน แม้กระบวนการนี้จะใช้ขวดพลาสติกจำนวนไม่มากนัก ช่วยลดขยะได้บ้าง แต่สร้างวัสดุขั้นสูงที่เพิ่มมูลค่าได้สูงมาก และสามารถขยายกำลังการผลิตได้ เป็นตลาด Blue Ocean ที่ตอบเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) ภายใต้โมเดลเศรษฐกิจ BCG พัฒนาเศรษฐกิจและสังคมของประเทศไทย ด้วยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม (วทน.) อย่างยั่งยืน” ดร. ชลิตาย้ำ

The post นักวิจัยไทยเจ๋ง เปลี่ยนขวดพลาสติกธรรมดาเป็นวัสดุนาโนขั้นสูงดักจับ CO2 ได้ พร้อมเตรียมขยายสเกลผลิตสู่ระดับ Mass appeared first on SD Thailand.

การแพร่ระบาดของโควิด-19 ทำให้ผู้บริโภคมีความต้องการผลิตภัณฑ์ที่ดีทั้งต่อสุขภาพและปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มสูงขึ้น และการปกป้องโลกเป็นประเด็นที่สำคัญยิ่งในขณะนี้ การปรับเปลี่ยนการทำงานของฝ่าย R&I ของลอรีอัลนั้นมีเป้าหมายที่ท้าทายมาก โดยลอรีอัลจะใช้ธรรมชาติเป็นแรงขับเคลื่อน เพื่อสร้างสรรค์ส่วนประกอบทางเลือก ซึ่งมาจากวัตถุดิบที่สามารถปลูกทดแทนหรือหมุนเวียนได้ เพื่อทดแทนส่วนผสมที่ผลิตหรือมีส่วนประกอบจากปิโตรเลียมซึ่งเป็นทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป

ทั้งนี้ลอรีอัลจะใช้วิทยาการด้านวิทยาศาสตร์เพื่อสิ่งแวดล้อมล่าสุด เพื่อให้การผลิตส่วนผสมต่างๆ เป็นไปอย่างยั่งยืน และสกัดสิ่งที่ดีที่สุดจากธรรมชาติด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัย ในปี 2563 ที่ผ่านมา วัตถุดิบ 80% ของลอรีอัล กรุ๊ป สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ขณะที่วัตถุดิบ 59% เป็นวัตถุดิบที่สามารถผลิตทดแทนหรือหมุนเวียนได้ และ 34% เป็นวัตถุดิบที่มาจากธรรมชาติ หรือมีต้นกำเนิดจากธรรมชาติ โดยส่วนผสม 29% ที่ใช้ในสูตรต่างๆ ของลอรีอัลนั้น ได้รับการพัฒนาขึ้นตามหลักการของเคมีเพื่อสิ่งแวดล้อม (Green Chemistry)

นิโคลา ฮิโรนิมุส รองประธานเจ้าหน้าที่บริหารของลอรีอัล กล่าวว่า “ลอรีอัลกำลังก้าวเข้าสู่การพลิกโฉมฝ่ายวิจัยและนวัตกรรมของบริษัทด้วยวิทยาการวิทยาศาสตร์เพื่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งฝ่ายวิจัยและนวัตกรรมถือเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญของบริษัทนับตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง เราตั้งเป้าไว้ว่า ภายในปี 2573 เราจะสามารถส่งมอบผลิตภัณฑ์ความงามที่มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้นและปลอดภัย สำหรับผู้บริโภคทั้งหญิงและชายทั่วโลก พร้อมทั้งปกป้องสิ่งแวดล้อมควบคู่กันไป”

ด้วยความมุ่งมั่นที่จะบรรลุเป้าหมายดังกล่าว ลอรีอัลได้ทุ่มเทและใช้ทรัพยากรด้านวิทยาศาสตร์เพื่อสิ่งแวดล้อมที่มีอยู่ทั้งหมด ซึ่งรวมถึงวิทยาการความก้าวหน้าล่าสุดในด้านวิทยาศาสตร์และเศรษฐศาสตร์ที่เกี่ยวกับผลผลิตทางการเกษตร รวมทั้งพัฒนาการใหม่ๆ ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ เคมีเพื่อสิ่งแวดล้อม วิทยาศาสตร์ด้านการพัฒนาสูตรต่างๆ และเครื่องมือในการสร้างแบบจำลอง นอกจากนี้ บริษัทกำลังเดินหน้าการสร้างพันธมิตรเชิงยุทธศาสตร์กับมหาวิทยาลัย สตาร์ทอัพ และซัพพลายเออร์วัตถุดิบของบริษัท

The post “ลอรีอัล”ประกาศปี2573 ผลิตภัณฑ์ทุกตัวต้องมาจากพืช-ไม่กระทบสิ่งแวดล้อม appeared first on SD Thailand.