News เกษตรอัจฉริยะ

ไม้โปร่งใส ทนไฟ แข็งกว่าพลาสติกถึง 3 เท่า! คาดใช้แทนพลาสติก-กระจกได้ในอนาคต

นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งอินเดีย (IIT) พบว่า “ไม้โปร่งใส” มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำกว่าแก้วอย่างมีนัยสำคัญ และมีประสิทธิภาพสูงกว่าแก้วถึง 5 เท่า ซึ่งอาจช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานได้ในอนาคต ตามผลการศึกษาที่เปิดเผยล่าสุด

ตามรายงานของโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) ระบุว่า ในแต่ละปีมีการผลิตพลาสติกมากกว่า 400 ล้านตัน โดยส่วนใหญ่เป็นพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้ง แม้หลายประเทศจะเริ่มมีความก้าวหน้าในการลดปริมาณขยะเหล่านี้ ด้วยการหันมาใช้ถุงกระดาษหรือหลอดกระดาษแทน แต่ก็ยังมีบางอุตสาหกรรมหรือการใช้งานที่ ยังจำเป็นต้องพึ่งพาคุณสมบัติเฉพาะของพลาสติกอยู่

ไม้โปร่งใส ที่นักวิทยาศาสตร์ได้นำมาทดสอบความแข็งแรงเทียบพลาสติกและแก้ว พบว่าไม้โปร่งใสมีคุณสมบัติแข็งกว่าพลาสติกถึง 3 เท่า และแข็งกว่าแก้วประมาณ 10 เท่า มีความเป็นฉนวนได้ดีกว่ากระจก สามารถช่วยให้อาคารกันความร้อนได้ ในอนาคตอาจถูกนำมาปรับใช้ในหลายอุตสาหกรรม

“ไม้โปร่งแสง” (Transparent Wood) คือวัสดุทางเลือกที่สามารถนำมาใช้ทดแทนพลาสติกในบางประเภทได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังช่วยลดผลกระทบจากการใช้ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากปิโตรเลียม นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ ซีคฟรีด ฟิงค์ (Siegfried Fink) เป็นผู้ผลิตไม้โปร่งแสงขึ้นเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1992 และตลอดระยะเวลากว่า สามทศวรรษที่ผ่านมา วัสดุชนิดนี้ได้รับการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องโดยนักวิจัยหลายกลุ่มทั่วโลก


กระบวนการผลิต “ไม้โปร่งแสง” ทำอย่างไร?

โดยธรรมชาติแล้ว ไม้เป็นวัสดุทึบแสง แต่จากการวิจัยพบว่า หากนำสารที่ชื่อว่า ลิกนิน (Lignin) ซึ่งเป็นไบโอพอลิเมอร์ตามธรรมชาติที่ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างค้ำจุนเนื้อเยื่อของพืชออกไป จะสามารถทำให้ไม้กลายเป็นวัสดุโปร่งแสงได้

ขั้นตอนเริ่มจากการนำไม้ไป แช่ในสารละลายอุ่น ที่ประกอบด้วยสารเคมีหลายชนิด เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (Sodium Hydroxide), โซเดียมซัลไฟต์ (Sodium Sulfite) และ โซเดียมไฮโปคลอไรต์ (Sodium Hypochlorite) จากนั้นนำไป ต้มในสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (Hydrogen Peroxide) เพื่อขจัดลิกนินออกอย่างสมบูรณ์

เมื่อกำจัดลิกนินออกหมดแล้ว ไม้จะเปลี่ยนเป็นสีขาว แต่เพื่อให้คงความแข็งแรงของโครงสร้างไว้เหมือนเดิม จำเป็นต้องเติมช่องว่างที่เกิดขึ้นด้วยขั้นตอนที่เรียกว่า “การแทรกซึม (Infiltration)” โดยใช้เรซิน เช่น อีพ็อกซี่ (Epoxy) หรือ โพลีเมทิลเมทาคริเลต (Poly Methyl Methacrylate – PMMA) ภายใต้อุณหภูมิประมาณ 85 องศาเซลเซียส (185°F)

ผลลัพธ์ที่ได้คือ ไม้โปร่งแสงที่ยังคงความแข็งแรงเหมือนไม้ธรรมชาติ แต่มีคุณสมบัติคล้ายกระจกและพลาสติกในเวลาเดียวกัน วัสดุแห่งอนาคตที่ทั้งสวยงาม แข็งแรง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

วัสดุที่ได้จากกระบวนการนี้สามารถมีความโปร่งแสงได้มากถึง 90% และที่สำคัญคือ ไม่แตกง่ายเหมือนกระจก อีกทั้งยังมีคุณสมบัติที่ ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติดีกว่าทั้งกระจกและพลาสติก จึงนับเป็นวัสดุที่ทั้งแข็งแรง ปลอดภัย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การประเมินวัฏจักรของ “ไม้โปร่งใส”

แม้ว่า “ไม้โปร่งใส” จะยังไม่ถูกผลิตเชิงพาณิชย์ในวงกว้าง แต่ก็ถูกนำไปทดลองใช้ในหลายด้านแล้ว ไม่ว่าจะเป็น วัสดุก่อสร้าง การกักเก็บพลังงาน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่น รวมถึงบรรจุภัณฑ์รักษ์โลก

ทีมนักวิจัยจาก สถาบันเทคโนโลยีแห่งอินเดีย (IIT) ได้ทำการ ประเมินวัฏจักรชีวิต (Life Cycle Assessment: LCA) ของไม้โปร่งใส เพื่อศึกษาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทั้งในขั้นตอนการผลิตและช่วงสิ้นสุดอายุการใช้งาน (End of Life: EOL)

ผลการศึกษาพบว่า กระบวนการที่ใช้ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (Hydrogen Peroxide) ในการกำจัดลิกนิน (delignification) และใช้ อีพ็อกซี่เรซิน (Epoxy) ในขั้นตอนการแทรกซึม (infiltration) ถือว่าเป็น วิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด

โดยวิธีนี้มี ศักยภาพในการลดภาวะโลกร้อนลงได้ถึง 24% และ ลดการเกิดกรดในดินได้ 15% เมื่อเทียบกับอีกหนึ่งวิธีที่ใช้ โซเดียมคลอไรต์ (Sodium Chlorite) และ โพลีเมทิลเมทาคริเลต (PMMA)

ที่สำคัญ หากกระบวนการนี้ถูกนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรมจริง จะสามารถ ลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้มากถึง 98.8% ซึ่งแสดงให้เห็นว่า “ไม้โปร่งใส” ไม่เพียงแค่เป็นวัสดุแห่งอนาคตเท่านั้น แต่ยังเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนต่อโลก

ขั้นตอนที่นักวิทยาศาสตร์ทำให้ไม้โปร่งใส ขั้นแรกเมื่อตัดไม้มาแล้วจะต้องนำลิกนินออกจากเซลล์ไม้ที่เป็นสีขาวนวล เนื่องจากผนังเซลล์ของพืช กับอากาศ ที่อยู่ในช่องว่างมีค่าดัชนีการหักเหของแสงที่ต่างกัน ทำให้แสงบิดเบี้ยวไม่สามารถผ่านได้นั่นเอง ขั้นตอนต่อมาการทำให้ชิ้นส่วนไม้สีขาวนวล โปร่งใส จะเติมสารอีพอกซีเรซินลงไป ทำให้เปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงในช่องอากาศ ช่วยให้แสงเดินทางผ่านวัสดุได้สม่ำเสมอมากขึ้นนั่นเอง

ผลการวิเคราะห์ในช่วงสิ้นสุดอายุการใช้งาน (EOL) พบว่า “ไม้โปร่งใส” สามารถลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้มากกว่าวัสดุโพลีเอทิลีน (Polyethylene) ถึงระดับ 10⁷ เท่า ซึ่งถือเป็นตัวเลขที่แสดงถึงศักยภาพสูงในการ ทดแทนวัสดุที่ผลิตจากปิโตรเลียม ในอนาคต

งานวิจัยฉบับนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ Science of The Total Environment โดยตอกย้ำว่า “ไม้โปร่งใส” อาจกลายเป็น วัสดุแห่งอนาคต ที่ทั้งแข็งแรง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีความยั่งยืนต่อการใช้งานในเชิงพาณิชย์

ขอบคุณข้อมูล : Knowablemagazine / TNN / https://interestingengineering.com/science/transparent-wood-the-alternate-to-plastics

ขอบคุณภาพ : plus.thairath.co.th/

#ไม้โปร่งใส #นักวิทยาศาสตร์ #วัสดุแห่งอนาคต #เทคโนโลยีชาวบ้าน #technologychaoban

Related Posts