นักวิจัยในวิทยาลัยเกษตรศาสตร์และวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตแห่งเวอร์จิเนียเทคได้รับเงินสนับสนุน 2.4 ล้านดอลลาร์จากกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) เพื่อสร้างพลาสติกชีวภาพจากเศษอาหารที่ถูกเปลี่ยนจากหลุมฝังกลบ ทุนสามปีจะทดสอบความสามารถในการปรับขนาดและความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนขยะเหล่านี้ให้เป็นพลาสติกชีวภาพในระดับชาติและระดับโลก โดยมีเป้าหมายเพื่อรักษา
ต้นทุนสำหรับพลาสติกชีวภาพที่ผลิตได้ให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
พลาสติกชีวภาพผลิตจากองค์ประกอบทางชีวภาพ เช่น น้ำมันจากพืชหรือสัตว์ และย่อยสลายตามธรรมชาติในปุ๋ยหมักและทางน้ำ ซึ่งแตกต่างจากพลาสติกแบบดั้งเดิมที่ผลิตจากวัสดุจากปิโตรเลียม
เกือบร้อยละ 40 ของอาหารที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาจบลงที่การฝังกลบ ซึ่งคิดเป็นขยะชุมชนที่ใหญ่ที่สุดเพียงแห่งเดียวในประเทศ ซึ่งส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจจากอาหาร น้ำ พลังงาน และสารเคมีที่ใช้ในห่วงโซ่อุปทานอาหารถึง 165 พันล้านดอลลาร์ต่อปี
โครงการนี้ยังจัดการกับความท้าทายของมลพิษพลาสติกในมหาสมุทรที่เริ่มชัดเจนมากขึ้น โดยไมโครพลาสติกส่งผลกระทบต่อเกือบ 88 เปอร์เซ็นต์ของสัตว์ทะเลทั้งหมด ตามรายงานของกองทุนสัตว์ป่าโลกสากล เนื่องจากสามารถย่อยสลายทางชีวภาพในน้ำได้อย่างรวดเร็ว พลาสติกเหล่านี้จึงช่วยลดผลกระทบที่ยั่งยืนต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลทั่วโลก
โครงการนำร่องโครงการแรกจะพัฒนาและสาธิตระบบแปรรูปชีวภาพแบบโมดูลาร์ในราคาย่อมเยาเพื่อผลิตพลาสติกชีวภาพที่ย่อยสลายได้จากเศษอาหาร
“โครงการนำร่องนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการผลิตพลาสติก” Zhiwu “Drew” Wang หัวหน้านักวิจัย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมระบบชีวภาพและผู้อำนวยการศูนย์วิจัยและนวัตกรรมน้ำประยุกต์กล่าว “เราจะจัดทำพิมพ์เขียวเกี่ยวกับวิธีการผลิตพลาสติกชีวภาพในปริมาณมาก”
ชายและหญิงในเสื้อกั๊กสีเหลืองเป็นหมวกแข็งในห้องแล็บ
ที่มีนกกระเรียนสีเหลือง Zhiwu “Drew” Wang (ซ้าย) และปริญญาเอก นักเรียน Xueyao “Kira” Zhang ใช้เครนติดเพดานในห้องทดลองของ Wang ภาพถ่ายโดย Max Esterhuizen สำหรับมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค ผลลัพธ์ของโครงการสามปีนี้จะเป็นกระบวนการที่ส่งมอบผลิตภัณฑ์พลาสติกชีวภาพที่ทำตลาดจากเศษอาหาร การนำเศษอาหารกลับมาใช้ใหม่สำหรับการผลิตพลาสติกชีวภาพสามารถช่วยลดปริมาณการฝังกลบและค่าใช้จ่ายในการจัดการขยะ ชดเชยการผลิตพลาสติกจากปิโตรเลียมและมลพิษ และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
“เราต้องการทำให้พลาสติกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืนเหล่านี้มีคุณค่าต่อผู้คน บริษัทต่างๆ การจัดการขยะ และต่อชุมชนต่างๆ ทั่วโลก” Wang กล่าว ซึ่งแผนกนี้เป็นส่วนหนึ่งของ College of Agriculture and Life Sciences และCollege of วิศวกรรมศาสตร์ .
พลาสติกแบบดั้งเดิมทำจากน้ำมันจากปิโตรเลียม ตามหลักการเดียวกันนั้น พลาสติกชีวภาพสามารถทำจากน้ำมันชีวภาพ เช่น ไขมันสัตว์ น้ำมันจากพืช หรือ “ไขมัน” จากจุลินทรีย์
นักวิจัยกำลังใช้จุลินทรีย์เพื่อบริโภคเศษอาหาร ซึ่งจะทำให้จุลินทรีย์เติบโตเป็นไขมันหรือน้ำมันชีวภาพ หลังจากที่จุลินทรีย์มีไขมันเพียงพอแล้ว เซลล์ของมันก็จะเปิดออกและปล่อยไขมันออกมา หลังจากทำให้ไขมันบริสุทธิ์แล้วจะสามารถนำไปแปรรูปเป็นพลาสติกชีวภาพได้
Wang กำลังทำงานร่วมกับคณะอื่นๆ ทั่วทั้งวิทยาเขต รวมถึง Haibo Huang รองศาสตราจารย์ภาควิชาวิทยาศาสตร์การอาหารและเทคโนโลยีและ Young Kim รองศาสตราจารย์ด้านระบบบรรจุภัณฑ์และการออกแบบประจำภาควิชาวัสดุชีวภาพที่ยั่งยืนในวิทยาลัย ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม .
ชายและหญิงในเสื้อกั๊กสีเหลืองเป็นหมวกแข็งในห้องแล็บที่มีนกกระเรียนสีเหลือง
ผลการวิจัยจะได้ผลิตภัณฑ์พลาสติกชีวภาพมูลค่าสูง เช่น ขวด ฟิล์มบรรจุภัณฑ์ และกระดาษแข็งเคลือบ PHA สำหรับผลิตภัณฑ์บรรจุภัณฑ์แบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง ภาพถ่ายโดย Max Esterhuizen สำหรับมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค
ทีมงานของ Huang มุ่งเน้นไปที่การแยกและการทำให้บริสุทธิ์ของโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) ซึ่งเป็นไขมันโพลีเมอร์ที่เกิดจากการหมักเศษอาหารโดยเซลล์ของจุลินทรีย์
Kim มุ่งเน้นไปที่การใช้ PHAs ที่บริสุทธิ์เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกชีวภาพที่มีมูลค่าสูง เช่น ระบบบรรจุภัณฑ์แบบแข็งและแบบยืดหยุ่นที่ย่อยสลายได้ในครัวเรือน รวมถึงขวด ฟิล์มบรรจุภัณฑ์ และกระดาษแข็งเคลือบ PHA สำหรับผลิตภัณฑ์บรรจุภัณฑ์แบบใช้ครั้งเดียว ซึ่งเป็นความต้องการสูงเนื่องจากการแพร่ระบาด .
กระบวนการหมักที่นักวิจัยใช้เกี่ยวข้องกับสิ่งที่คล้ายกับที่เห็นในโรงเบียร์ขนาดเล็ก นั่นคือถังหมักขนาดใหญ่ หลังจากที่บริษัทเก็บขยะส่งขยะอาหารแล้ว ขยะนั้นจะถูกแยกอย่างแยกประเภทตามส่วนประกอบของอาหาร ดังนั้นจุลินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจงจึงสามารถย่อยสลายขยะอาหารประเภทนั้นๆ ได้ เมื่ออาหารถูกย่อยสลาย เซลล์แบคทีเรียจะถูกแยกออก และไขมันจะถูกดักจับ ทำให้บริสุทธิ์ และกลายเป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกที่สังคมใช้กันทุกวัน
Wang กล่าวว่าโครงการนี้คือเหตุผลว่าทำไมเขาจึงเข้าร่วมกับ Virginia Tech และ College of Agriculture and Life Sciences – เพื่อสร้างผลกระทบที่ยั่งยืนและมีความหมายผ่านการวิจัยประยุกต์
“ฉันต้องการมุ่งเน้นการวิจัยของฉันในสาขาที่สามารถแปลผลจากห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานในอุตสาหกรรมได้อย่างรวดเร็ว” Wang กล่าว “ฉันต้องการแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงและผลิตสิ่งที่มีประโยชน์ต่อชุมชนและอุตสาหกรรม ฉันตื่นเต้นที่จะได้เห็นผลลัพธ์ของการวิจัยที่มีการประยุกต์สูงนี้ในอนาคต”
credit : serailmaktabi.com carrollcountyconservation.com juntadaserra.com kylelightner.com walkernoltadesign.com catalunyawindsurf.com frighteningcurves.com moneycounters4u.com kennysposters.com kentuckybuildingguide.com
