การย่อยสลายพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพภายใต้สภาวะไม่ใช้ออกซิเจนและสภาวะที่มีออกซิเจนจำกัด

Abstract

ศึกษาการย่อยสลายพลาสติกชีวภาพชนิดพอลิไฮดรอกซีบิวทิเรต-โค-ไฮดรอกซีวาเลอเรต (PHBV) พอลิแลคติก แอซิด (PLA) พอลิบิวทิลีน ซัคซิเนต (PBS) และ พอลิบิวทิลีนอะดิเพต-โค-เทเรปธาเลต (PBAT) ภายใต้สภาวะจำลองการฝังกลบ โดยใช้การทดลองแบบ Central composite design (CCD) 3 ระดับ 3 ปัจจัย ประกอบด้วยค่าร้อยละตะกอนชีวภาพในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติก อุณหภูมิ และเปอร์เซ็นต์ออกซิเจนเริ่มต้นในขวดทดลอง ผลจากการวิเคราะห์ทางสถิติแสดงให้เห็นว่า อุณหภูมิมีผลต่อค่าร้อยละน้ำหนักที่หายไปของพลาสติกทั้ง 4 ชนิดอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่เปอร์เซ็นต์ออกซิเจนเริ่มต้นในขวดทดลองไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญ พลาสติกชีวภาพชนิด PHBV เป็นพลาสติกชนิดเดียวที่พบความสัมพันธ์ระหว่างร้อยละตะกอนชีวภาพและอุณหภูมิ ในการทดสอบ 30 วัน จากกราฟ 2 มิติ (contour plot) ที่ได้จากวิธีการพื้นผิวตอบสนอง (RSM) คัดเลือกสภาวะที่เหมาะสม คือค่าร้อยละตะกอนชีวภาพในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติกที่ 50 อุณหภูมิที่ 61 องศาเซลเซียส และค่าร้อยละออกซิเจนเริ่มต้นในขวดทดลองที่ 21 มาใช้ศึกษารูปแบบในการย่อยสลายพลาสติกทั้ง 4 ชนิด ในเวลา 90 วัน ผลการศึกษาพบว่าค่าการย่อยสลายเรียงจากมากไปน้อย คือ PHBV> PLA > PBS >PBAT โดย PHBV เป็นพลาสติกชนิดเดียวที่ย่อยสลายจนสมบูรณ์ใน 60 วัน หลังจากฝัง 90 วัน PHBV และ PLA ปรากฏรอยแตกและพื้นผิวที่ขรุขระ ในขณะที่ PBS และ PBAT มีการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวเพียงเล็กน้อย พลาสติกทั้ง 4 ชนิดมีค่าเสถียรภาพทางความร้อนลดลงและมีค่าสัดส่วนของคาร์บอนในโครงสร้างโมเลกุลลดลงโดยเฉพาะพลาสติกชนิด PLA และพบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของพลาสติกทั้ง 4 ชนิดเมื่อตรวจด้วยเครื่อง Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) ประชาคมจุลินทรีย์ที่อยู่ในขวดทดลองที่ฝังพลาสติกทั้ง 4 ชนิด ถูกศึกษาด้วยเทคนิค Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) พบว่าส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียมีความหลากหลายชนิดมากกว่ารา โดยแบคทีเรียส่วนใหญ่ที่พบในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติกเป็นกลุ่มที่ไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้ในขณะที่ยีสต์ Candida tropicalis พบในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติกทั้ง 4 ชนิด