Bioplastic: อนาคตใหม่ของมันสำปะหลังไทยในอุตสาหกรรมชีวภาพ

ถ้าพูดถึง “มันสำปะหลัง” หลายคนอาจนึกถึงพืชเศรษฐกิจที่ใช้ทำแป้ง อาหารสัตว์ หรือสินค้าเกษตรส่งออก แต่ในวันที่อุตสาหกรรมทั่วโลกกำลังมองหาวัสดุที่ลดการพึ่งพาปิโตรเลียมและตอบโจทย์ความยั่งยืนมากขึ้น มันสำปะหลังไทยกำลังถูกมองในมุมใหม่

จากพืชไร่ที่เคยถูกขายในฐานะวัตถุดิบเกษตร มันสำปะหลังอาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นของ “วัสดุชีวภาพ” หรือ Bio-Based Materials ที่เชื่อมอุตสาหกรรมเกษตรไทยเข้ากับอุตสาหกรรมวัสดุแห่งอนาคต

หนึ่งในเส้นทางที่น่าสนใจที่สุด คือ Bioplastic จากมันสำปะหลัง โดยเฉพาะการนำแป้งมันสำปะหลังมาพัฒนาเป็นวัสดุประเภท Thermoplastic Starch หรือ TPS ซึ่งเป็นวัสดุจากแป้งที่ผ่านกระบวนการแปรรูปให้มีพฤติกรรมคล้ายพลาสติก สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นฟิล์ม เม็ดเรซิน ถุง บรรจุภัณฑ์ หรือผลิตภัณฑ์บางประเภทได้

แต่ Bioplastic ไม่ได้หมายถึงแค่ “ถุงที่ย่อยสลายได้” อย่างที่หลายคนเข้าใจ เพราะเบื้องหลังของวัสดุชนิดนี้มีคำถามเชิงอุตสาหกรรมอีกมาก ตั้งแต่วัตถุดิบ กระบวนการผลิต คุณสมบัติของวัสดุ ต้นทุน มาตรฐานการย่อยสลาย ไปจนถึงระบบจัดการหลังการใช้งาน

ดังนั้น หากจะมอง Bioplastic จากมันสำปะหลังให้ลึกขึ้น เราอาจต้องมองว่าไม่ใช่เพียงสินค้ารักษ์โลก แต่เป็นหนึ่งในโอกาสของไทยในการยกระดับพืชเศรษฐกิจเดิมให้กลายเป็นวัสดุชีวภาพมูลค่าสูง

มันสำปะหลัง: จากวัตถุดิบเกษตร สู่ฐานของวัสดุชีวภาพ

หัวมันสำปะหลังมีองค์ประกอบสำคัญ คือ แป้งซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตที่สามารถนำไปใช้ได้หลากหลาย อุตสาหกรรมไทยคุ้นเคยกับการแปรรูปมันสำปะหลังเป็นแป้งมันดิบ แป้งมันดัดแปร และผลิตภัณฑ์ต่อเนื่องในอุตสาหกรรมอาหาร กระดาษ สิ่งทอ กาว และสินค้าอุตสาหกรรมอื่น ๆ อยู่แล้ว

แต่ในมุมของ Biotechnology และอุตสาหกรรมวัสดุ แป้งมันมีความหมายมากกว่าวัตถุดิบแปรรูปทั่วไป เพราะแป้งสามารถถูกเปลี่ยนให้เป็นวัสดุที่ขึ้นรูปได้ หรือถูกย่อยเป็นน้ำตาลเพื่อใช้เป็นอาหารของจุลินทรีย์ในกระบวนการหมัก ก่อนต่อยอดเป็นสารตั้งต้นของพลาสติกชีวภาพหรือสารชีวเคมีอื่น ๆ

กล่าวให้เห็นภาพง่ายขึ้น มันสำปะหลัง คือ Feedstock หรือวัตถุดิบตั้งต้นของอุตสาหกรรมชีวภาพ เพราะเป็นแหล่งคาร์บอนจากพืชที่สามารถนำเข้าสู่กระบวนการทางชีวภาพและกระบวนการผลิตวัสดุได้

นี่คือเหตุผลที่มันสำปะหลังไทยมีศักยภาพมากกว่าการเป็นพืชไร่ เพราะห่วงโซ่ของมันสำปะหลังสามารถเชื่อมตั้งแต่เกษตรกร โรงงานแป้งมัน ผู้พัฒนาวัสดุ ผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์ ไปจนถึงตลาดสินค้าที่ยั่งยืนได้

Thermoplastic Starch: เมื่อแป้งเริ่มทำตัวเหมือนพลาสติก

โดยธรรมชาติ แป้งมันสำปะหลังไม่ใช่พลาสติก แป้งมีข้อจำกัดหลายอย่าง เช่น เปราะ ดูดน้ำง่าย และไม่สามารถนำไปใช้แทนพลาสติกทั่วไปได้ทันที แต่เมื่อผ่านกระบวนการแปรรูป เช่น การเติม Plasticizer การให้ความร้อน และการอัดขึ้นรูป แป้งสามารถเปลี่ยนเป็นวัสดุที่เรียกว่า Thermoplastic Starch หรือ TPS ได้

TPS ทำให้แป้งมีพฤติกรรมคล้ายพลาสติกมากขึ้น สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นฟิล์ม เม็ดเรซิน หรือผลิตภัณฑ์บางประเภทได้ อย่างไรก็ตาม TPS เพียงอย่างเดียวก็ยังมีข้อจำกัด เช่น ความแข็งแรงไม่สูงเท่าพลาสติกบางชนิด ความทนต่อน้ำต่ำ และคุณสมบัติอาจเปลี่ยนแปลงได้เมื่อเจอความชื้น

การพัฒนา Bioplastic จากมันสำปะหลังจึงมักไม่ได้จบที่การใช้แป้งเพียงอย่างเดียว แต่ต้องนำ TPS ไปผสมกับวัสดุอื่น เช่น PLA หรือ PBAT เพื่อปรับคุณสมบัติให้เหมาะกับการใช้งานจริงมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นความแข็งแรง ความยืดหยุ่น ความทนต่อความชื้น ความสามารถในการขึ้นรูป และการย่อยสลายตามมาตรฐานที่กำหนด

จุดนี้ทำให้ Bioplastic เป็นเรื่องที่อยู่ระหว่าง Biotechnology และ Materials Science เพราะต้องเข้าใจทั้งแหล่งวัตถุดิบชีวภาพ โครงสร้างของแป้ง พฤติกรรมของวัสดุ และความต้องการของอุตสาหกรรมปลายทาง

Bioplastic ไม่ได้จบที่คำว่า “ย่อยสลายได้”

คำว่า Bioplastic มักถูกเชื่อมโยงกับภาพของวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่ในโลกอุตสาหกรรม คำถามสำคัญไม่ได้มีแค่ว่า “วัสดุนี้มาจากพืชหรือไม่” หรือ “ย่อยสลายได้หรือเปล่า” แต่ต้องถามต่อว่า วัสดุนี้ใช้งานจริงได้ดีแค่ไหน

ถ้าจะใช้เป็นถุง วัสดุต้องมีความเหนียวและรับน้ำหนักได้
ถ้าจะใช้เป็นบรรจุภัณฑ์อาหาร ต้องคำนึงถึงความปลอดภัย การสัมผัสอาหาร และการป้องกันความชื้น
ถ้าจะใช้ในงานเกษตร เช่น ฟิล์มคลุมดิน ต้องทนต่อแสง ความร้อน ความชื้น และสภาพแปลงปลูกในช่วงเวลาที่เหมาะสม
ถ้าจะใช้เป็นสินค้าใช้ครั้งเดียว ต้องผลิตได้ในต้นทุนที่ตลาดยอมรับได้

ดังนั้น ความท้าทายของ Bioplastic จากมันสำปะหลังไม่ได้อยู่ที่คำถามว่า “ทำได้หรือไม่” แต่อยู่ที่ทำอย่างไรให้วัสดุชีวภาพมีคุณสมบัติใกล้เคียงหรือเหมาะสมกับการใช้งานแทนพลาสติกเดิม ขณะเดียวกันต้องมีต้นทุนที่แข่งขันได้ และมีระบบจัดการหลังการใช้งานที่รองรับจริง

อีกประเด็นที่สำคัญ คือ คำว่า “ย่อยสลายได้” ไม่ได้มีความหมายเดียวเสมอไป วัสดุบางชนิดอาจต้องอยู่ในระบบ Composting แบบอุตสาหกรรมจึงจะย่อยสลายได้ตามมาตรฐาน บางชนิดอาจต้องใช้เงื่อนไขเฉพาะ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และระยะเวลาที่เหมาะสม หากไม่มีระบบจัดการปลายทาง วัสดุที่ออกแบบมาให้ย่อยสลายได้ก็อาจไม่เกิดประโยชน์เต็มที่

หรือพูดอีกแบบ ความยั่งยืนของ Bioplastic ไม่ได้ขึ้นอยู่กับตัววัสดุอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับทั้งระบบ ตั้งแต่วัตถุดิบ กระบวนการผลิต การใช้งาน การเก็บรวบรวม และการจัดการหลังการใช้

โอกาสของไทย: จากแป้งมันสู่บรรจุภัณฑ์และวัสดุชีวภาพ

ประเทศไทยมีจุดแข็งสำคัญ คือ มีฐานวัตถุดิบมันสำปะหลังและอุตสาหกรรมแป้งมันที่พัฒนาอยู่แล้ว ทำให้มีโอกาสต่อยอดไปสู่ Bioplastic ได้มากกว่าประเทศที่ต้องเริ่มจากศูนย์

ในอดีต แป้งมันอาจถูกส่งออกหรือใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมดั้งเดิม หากนำมาพัฒนาเป็น Bioplastic Resin หรือวัสดุชีวภาพ มูลค่าของวัตถุดิบอาจเพิ่มขึ้น และช่วยให้ไทยขยับจากผู้ผลิตสินค้าเกษตรหรือแป้งอุตสาหกรรม ไปสู่ผู้พัฒนาวัสดุชีวภาพที่มีมูลค่าสูงขึ้น

ตัวอย่างที่เห็นภาพ คือ การพัฒนาผลิตภัณฑ์จาก Thermoplastic Starch ที่สามารถใช้ในบรรจุภัณฑ์ ฟิล์ม ถุง สินค้าใช้ครั้งเดียว หรือผลิตภัณฑ์สำหรับงานเกษตรบางประเภท ซึ่งเป็นตลาดที่เชื่อมกับความต้องการลดพลาสติกจากปิโตรเลียมและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

หากมองในระดับอุตสาหกรรม เรื่องนี้ไม่ได้เกี่ยวข้องแค่กับบริษัทผลิตบรรจุภัณฑ์ แต่เกี่ยวข้องกับทั้งห่วงโซ่ ตั้งแต่เกษตรกรผู้ปลูกมันสำปะหลัง โรงงานแป้งมัน ผู้ผลิตเม็ดเรซิน ผู้ผลิตฟิล์ม ผู้ผลิตสินค้าแบรนด์ ผู้ค้าปลีก ไปจนถึงระบบจัดการขยะปลายทาง

กล่าวอีกแบบหนึ่ง Bioplastic จากมันสำปะหลังอาจเป็นสะพานที่เชื่อม อุตสาหกรรมเกษตรไทย เข้ากับ อุตสาหกรรมวัสดุชีวภาพแห่งอนาคต

Biotechnology อยู่ตรงไหนใน Bioplastic จากมันสำปะหลัง

แม้คำว่า Bioplastic จะฟังเหมือนเรื่องวัสดุ แต่ Biotechnology มีบทบาทสำคัญในหลายจุดของห่วงโซ่นี้

จุดแรก คือ การใช้วัตถุดิบชีวภาพ แป้งมันเป็นคาร์โบไฮเดรตจากพืชที่สามารถนำเข้าสู่กระบวนการแปรรูปหรือกระบวนการหมักได้

จุดที่ 2 คือ การใช้เอนไซม์และจุลินทรีย์ในการเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาล หรือเปลี่ยนน้ำตาลเป็นสารตั้งต้นทางชีวภาพ เช่น กรดอินทรีย์ ที่สามารถต่อยอดเป็นวัสดุหรือพลาสติกชีวภาพบางประเภทได้

จุดที่ 3 คือ การพัฒนาอุตสาหกรรมแบบ Circular Economy โดยใช้ของเหลือจากกระบวนการผลิต เช่น น้ำเสียหรือกากมันให้กลายเป็นพลังงานชีวภาพหรือวัตถุดิบของกระบวนการอื่นผ่านการทำงานของจุลินทรีย์

ดังนั้น Bioplastic จากมันสำปะหลังจึงไม่ใช่แค่การเอาแป้งมาทำถุง แต่เป็นภาพของอุตสาหกรรมชีวภาพที่ใช้ทั้งพืช เอนไซม์ จุลินทรีย์ กระบวนการหมัก และเทคโนโลยีวัสดุมาประกอบกัน

ความยั่งยืนต้องมองทั้งระบบ ไม่ใช่แค่เปลี่ยนชนิดพลาสติก

Bioplastic มักถูกมองเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่การเปลี่ยนจากพลาสติกปิโตรเลียมมาเป็นพลาสติกชีวภาพไม่ได้แปลว่าปัญหาจะจบลงทันที

หากผลิตภัณฑ์ถูกออกแบบไม่เหมาะสม ใช้ทรัพยากรจำนวนมาก ผลิตด้วยพลังงานสูง หรือไม่มีระบบเก็บรวบรวมและจัดการหลังใช้งาน Bioplastic ก็อาจไม่สร้างผลลัพธ์ด้านสิ่งแวดล้อมเท่าที่คาดหวัง

ในทางกลับกัน หากออกแบบทั้งระบบให้ดี ตั้งแต่วัตถุดิบที่มาจากพืชเศรษฐกิจของประเทศ การใช้โรงงานแป้งมันเป็นฐานต่อยอด การพัฒนาวัสดุให้เหมาะกับการใช้งาน การมีมาตรฐานการย่อยสลายที่ชัดเจน และการจัดการปลายทางอย่างถูกวิธี Bioplastic จากมันสำปะหลังอาจกลายเป็นส่วนหนึ่งของเศรษฐกิจหมุนเวียนได้จริง

นี่คือหัวใจของแนวคิด BCG หรือ Bio-Circular-Green Economy เพราะไม่ได้มองเพียงการผลิตสินค้าใหม่ แต่ต้องมองการใช้ทรัพยากรชีวภาพให้คุ้มค่า ลดของเสีย และสร้างมูลค่าเพิ่มในอุตสาหกรรมอย่างยั่งยืน

โจทย์ใหญ่ของ Bioplastic: ไม่ใช่แค่ผลิตได้ แต่ต้องใช้ได้จริง

Bioplastic จากมันสำปะหลังมีศักยภาพสูง แต่ยังมีความท้าทายหลายด้าน

ด้านแรก คือ คุณสมบัติของวัสดุ วัสดุจากแป้งมักมีข้อจำกัดเรื่องความทนต่อน้ำ ความแข็งแรง และเสถียรภาพระหว่างการใช้งาน จึงต้องพัฒนา Formulation และการผสมกับวัสดุอื่นให้เหมาะกับแต่ละผลิตภัณฑ์

ด้านที่ 2 คือ ต้นทุน พลาสติกจากปิโตรเลียมมีระบบการผลิตขนาดใหญ่และต้นทุนต่ำมานาน การที่ Bioplastic จะแข่งขันได้จึงต้องพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตให้มีประสิทธิภาพ และหาตลาดที่เห็นคุณค่าของความยั่งยืนมากพอ

ด้านที่ 3 คือ มาตรฐานและการสื่อสาร ผู้บริโภคจำนวนมากอาจเข้าใจว่า Bioplastic ทุกชนิดย่อยสลายได้เหมือนกัน แต่ในความเป็นจริง วัสดุแต่ละชนิดมีเงื่อนไขการย่อยสลายต่างกัน การระบุข้อมูลให้ชัดเจนจึงสำคัญมาก ไม่ว่าจะเป็น Biodegradable, Compostable, Bio-Based หรือ Partially Bio-Based

ด้านที่ 4 สุดท้าย คือ ระบบจัดการหลังการใช้งาน หากไม่มีการแยกเก็บ ไม่มีระบบ Composting หรือไม่มีการจัดการที่เหมาะสม วัสดุที่ออกแบบมาให้ย่อยสลายได้ก็อาจไม่เกิดประโยชน์เต็มที่

ดังนั้น ความสำเร็จของ Bioplastic จากมันสำปะหลังจึงไม่ได้ขึ้นอยู่กับนวัตกรรมวัสดุเพียงอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับการเชื่อมทั้งระบบ ตั้งแต่เกษตรกร โรงงานแป้งมัน ผู้พัฒนาวัสดุ ผู้ผลิตสินค้า ผู้กำกับมาตรฐาน ผู้บริโภค และระบบจัดการปลายทาง

จากแป้งมันสู่อนาคตของวัสดุชีวภาพไทย

Bioplastic จากมันสำปะหลังเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของการยกระดับพืชเศรษฐกิจไทยด้วย Biotechnology และเทคโนโลยีวัสดุ จากเดิมที่มันสำปะหลังถูกใช้เป็นวัตถุดิบของอุตสาหกรรมแป้งและสินค้าเกษตรเป็นหลัก วันนี้อาจกลายเป็นฐานของวัสดุชีวภาพที่เชื่อมกับความยั่งยืนและอุตสาหกรรมอนาคต

อย่างไรก็ตาม โอกาสนี้จะเกิดขึ้นจริงได้ก็ต่อเมื่อไทยไม่ได้มอง Bioplastic เป็นเพียงสินค้ารักษ์โลก แต่ต้องมองเป็นระบบอุตสาหกรรมครบวงจร ตั้งแต่การจัดการวัตถุดิบ การพัฒนาเม็ดเรซิน คุณสมบัติวัสดุ มาตรฐานการย่อยสลาย ต้นทุนการผลิต ตลาดปลายทาง และระบบจัดการหลังการใช้งาน

ในอนาคต ความสามารถในการแข่งขันของมันสำปะหลังไทยอาจไม่ได้วัดจากปริมาณผลผลิตหรือราคาส่งออกเพียงอย่างเดียว แต่อาจวัดจากความสามารถในการเปลี่ยนหัวมัน แป้ง และของเหลือจากอุตสาหกรรมให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ชีวภาพมูลค่าสูง

หากทำได้ มันสำปะหลังไทยอาจไม่ได้เป็นเพียงพืชเศรษฐกิจดั้งเดิม แต่จะกลายเป็นหนึ่งในวัตถุดิบสำคัญของอุตสาหกรรมชีวภาพและวัสดุยั่งยืนของประเทศ

แหล่งอ้างอิง

Thai Wah. Biodegradable Products. https://www.thaiwah.com/en/products/biodegradable-products

Thai Wah. Sustainability Framework. https://sdjourney.thaiwah.com/en/sd-journey-by-thai-wah/sustainability-framework

ROSECO Bioplastics. Cassava-based TPS bioplastic film and flexible packaging. https://rosecobioplastics.com/

Lilavanichakul, A. et al. (2023). Development of Bioplastics from Cassava toward the Sustainability of Cassava Value Chain in Thailand. Sustainability. https://www.mdpi.com/2071-1050/15/20/14713

BCG Economy Model. Cassava capacity building project concludes with a brighter outlook.https://www.bcg.in.th/eng/cassava-capacity-building-project-concludes-with-a-brighter-outlook/