การประยุกต์ใช้สารไคติน/ไคโตซานจับน้ำมันปิโตรเลียมที่ใช้แล้วเพื่อการสลายตามธรรมชาติ
Application of Chitin/Chitosan in Petroleum Waste Trap for Biodegradability


ดร.ปิยะบุตร วานิชพงษ์พันธุ์
Piyabutr Wanichpongpan. (Lecturer)
ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์
โทร. 470-9221 ต่อ 209 โทรสาร. 428-3534
E-mail Wpiya@usa.net

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

ปัจจุบันนี้อุตสาหกรรมการส่งออกและแปรรูปสัตว์น้ำของประเทศไทย  ได้มีการขยายตัวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งถือได้ว่าเป็นแหล่งรายได้สำคัญแหล่งหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตและแปรรูปกุ้งกุลาดำ   ผลผลิตกุ้งที่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ ในแต่ละปี ส่งผลทำให้ผลิตภัณฑ์ประมงรวมมีมูลค่าการส่งออกสูงสุด แต่ก็ส่งผลทำให้มีปริมาณกากของเสียเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมแช่แข็ง อาทิเช่น หัวกุ้ง เปลือกกุ้ง จำนวนมากตามไปด้วย ดังนั้นถ้าหากได้นำกากของเหลือทิ้งเหล่านั้น มาใช้ประโยชน์ (biowaste recovery and utilization) เป็นวัตถุดิบ ในการผลิตสารไคติน/ไคโตซาน
การผลิตไคติน และไคโตซาน ประกอบด้วยหลักการที่สำคัญดังต่อไปนี้
1. กระบวนการกำจัดโปรตีน (deproteination): โดยการทำปฏิกริยากับสารละลายด่าง โซดาไฟ(NaOH) ในกระบวนการนี้โปรตีนส่วนใหญ่จะถูกขจัดออกไปจากวัตถุดิบ   ซึ่งทำให้ไขมันบางส่วนและรงควัตถุบางชนิดมีโอกาสถูกขจัดออกไปด้วย อย่างไรก็ตาม การพิจารณาใช้กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของวัตถุดิบที่จะนำมาใช้
2. กระบวนการกำจัดเกลือแร่ (demineralization): โดยการนำวัตถุดิบหรือวัตถุดิบซึ่งผ่าน กระบวนการกำจัดโปรตีนมาแล้ว มาทำปฏิกริยากับสารละลายกรด   ซึ่งส่วนมากใช้กรดเกลือ (HCI) ทำให้เกลือแร่ส่วนใหญ่ ได้แก่ หินปูน (CaCo3) ซึ่งจะถูกกำจัดออกไปโดยเปลี่ยนเป็นก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ (CO2) ทำให้บางส่วนของรงควัตถุและโปรตีนที่ละลายได้ในกรดย่อมถูกกำจัดออกไปด้วยในขั้นตอนนี้ด้วยเช่นกัน วัสดุที่ได้คือ ไคติน (chintin)
3. กระบวนการกำจัดหรือลดหมู่อะซีติล (deacetylation): เป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ใช้ในการกำจัดหรือลดหมู่อะซีติล (CH3CO-) เพื่อให้เกิดเป็นไคโตซาน (chitosan) ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นของหมู่อะมิโน (-NH2) บนโมเลกุลของไคติน และหมู่อะมิโนนี้มีความสามารถในการรับโปรตอนจากสารละลาย   ซึ่งช่วยให้การละลายดีขึ้นเพราะมีสมบัติเป็นประจุบวก (cation) ส่วนใหญ่เมื่อปริมาณของหมู่อะซีติล ถูกกำจัดไปมากกว่า 60% ขึ้นไป สารไคโตซานที่ได้ สามารถละลายได้ในกรดอินทรีย์หลายชนิด อาทิเช่น กรดอะซีติกกรดโพรพานิก กรดแลคติก กรดบิวทีริก และกรดซิตริก เป็นต้น การลดหมู่อะซิติลกระทำได้โดยใช้ด่างที่เข้มข้นสูงตั้งแต่ 40% ฃึ้นไป ดังนั้น พารามิเตอร์ที่สำคัญในการพิจารณาสารไคโตซานก็คือ ค่าระดับการกำจัดหมู่อะซีติล (%DD)
ในอุตสาหกรรมปัจจุบันการผลิตสารไคตินและไคโตซานจากเปลือกกุ้งทำโดยการใช้สารเคมีและความร้อน (thermochemistry) นับว่าเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่จะช่วยลดปัญหามลภาวะและพิทักษ์รักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมในการกำจัดกากของเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมอาหารทะเล และช่วยเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์ (value-added products)
ของเหลือจากกุ้ง ---> บดคัดขนาด ---> แยกโปรตีนออก (โดยต้มกับด่าง 4-8%) ---> ล้างน้ำให้หมดด่าง ---> แยกเกลือแร่ออก (โดยต้มกัลกรด 4-8%) ---> ล้างและทำให้แห้ง ---> ไคติน --->
ทำปฏิกิริยาลดหมู่อะซีติล (โดยใช้ด่างเข้มข้น 40-50% ภายใต้อุณหภูมิสูง) --->
ล้างและทำให้แห้ง ---> ไคโตซาน

โครงการนี้มุ่งไปในแนวทางที่จะผลิตสารไคติน/ไคโตซานจากเปลือกกุ้งภายในประเทศไทย   ซึ่งจากข้อดีของโคโพลิเมอร์ธรรมชาติต่อไปนี้ ซึ่งมีลักษณะเป็นเส้นใยยาว มีประจุบวก และสามารถรับโปรตอนได้ นอกจากนี้ในโมเลกุลยังประกอบด้วยธาตุที่สำคัญคือ คาร์บอน, ออกซิเจน, ไฮโดรเจน และไนโตรเจน ซึ่งเป็นธาตุที่สำคัญในการมีชีวิตของจุลินทรีย์ต่างๆ ในธรรมชาติ
จากข้อมูลทางการวิจัยจำนวนมากในปัจจุบัน สามารถนำไปสู่การค้นคว้าใหม่ๆ ต่อไปได้ ผู้วิจัยได้มีประสบการณ์การผลิตและการประยุกต์ใช้สารนี้ในด้านต่างๆ มานานแล้ว จึงมีแนวคิดที่จะพัฒนาสารไคติน/ไคโตซานจากของเหลือทางอุตสาหกรรมสัตว์น้ำในประเทศไทย เพื่อผสมรวมกับน้ำมันปิโตรเลียมที่ใช้แล้วนำไปสู่การช่วยสลายโดยจุลินทรีย์ตามธรรมชาติ   ซึ่งจะเป็นแนวทางอันหนึ่งในการที่จะขจัดคราบน้ำมันที่ไม่ต้องการได้ทางหนึ่ง ผู้วิจัยจึงได้ขอเสนอแนวทางในการวิจัยนี้เพื่อขอทุนสนุนับสนุนในการศึกษาเบื้องต้นก่อน แล้วจึงจะดำเนินการขยายการวิจัยต่อไป

วัตถุประสงค์ของโครงการ

  1. การผลิตที่สะอาดสำหรับสารผลิตภัณฑ์หลัก:ไคติน/ไคโตซานจากเปลือกกุ้งกุลาดำภายในประเทศไทย
  2. เพื่อใช้สารไคติน/ไคโตซานผสมดูดซับน้ำมันปิโตรเลียมที่ใช้แล้วตามสถานีน้ำมันต่างๆ
  3. การนำของผสมเหล่านั้น ไปศึกษากระบวนการย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์ตามธรรมชาติ
  4. เพื่อหาเทคนิคกรรมวิธีที่เหมาะสมที่สุดในการใช้สารไคติน/ไคโตซาน ผสมดูดซับน้ำมันปิโตรเลียมที่ใช้แล้ว

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย

ผลจากการวิจัยนี้ทำให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีในด้านต่างๆ เช่น การพัฒนาการผลิตที่สะอาดสำหรับสารสาระพัดประโยชน์: ไคติน/ไคโตซาน ที่ทำขึ้นภายในประเทศให้มากยิ่งขึ้น และซึ่งงานวิจัยนี้จะนำไปสู่การประยุกต์ใช้เพื่อผสมรวมกับน้ำมันปิโตรเลียมที่ใช้แล้วนำไปสู่การช่วยสลายโดยจุลินทรีย์ตามธรรมชาติ เพื่อจะได้ช่วยแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมขึ้น จัดเป็นการพัฒนาแบบยั่งยืน (sustainable development) ก่อให้เกิดการหมุนเวียนของการใช้ของเหลือทิ้งภายในประเทศและเป็นการประยุกต์ใช้ผลงานจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อการผลิตที่สะอาด ในการเพิ่มมูลค่าด้านเศรษฐศาสตร์อุตสาหกรรม (industrial economics) ที่เป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นประโยชน์แก่ส่วนรวมได้เป็นอย่างดี รวมถึงบุคลากรในอุตสาหกรรมการผลิตและการแปรรูปกุ้งในฐานะผู้ผลิต ตลอดจนประชาชนในฐานะผู้บริโภค ย่อมได้รับประโยชน์ทั้งทางตรงและทางอ้อม

return plan3.3 topic

Revised: 21 January 2000
© 1999 by Research and Intellectual Property Promotion Center.