ฟิล์มดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และผลิตแก๊สออกซิเจนด้วยโปรตีนไฟโบรอินผสมคลอโรพลาสต์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

สิริกาญดา เตียงตั้ง, พชรภรณ์ กาฬภักดี, เสาวรส มีเนียม

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ศาสตรา พรมอารักษ์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย เพชรบุรี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2560

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เกิดจากการเผาไหม้ของสารประกอบที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งกิจวัตรประจำวันของประชาชนส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับการก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จะสามารถลดลงได้โดยการปลูกต้นไม้ และปัจจุบันพื้นที่ป่าไม้ถูกทำลายและต้นไม้มีจำนวนลดลงไปอย่างมาก โดยเฉพาะเขตชุมชนเมือง ประชาชนส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ในเมืองมักจะพักอาศัยอยู่ในหอพัก แฟลต คอนโดมิเนียม ฯลฯ จึงทำให้ไม่มีพื้นที่เพียงพอในการที่จะปลูกต้นไม้ ผู้จัดทำจึงสนใจที่จะทำสิ่งที่ไม่ต้องใช้พื้นที่มากอีกทั้งยังสามารถดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และผลิตออกซิเจนได้อย่างเดียว โดยผู้จัดทำมีความสนใจที่จะนำโปรตีนไฟโบรอินที่ผ่านการลอกกาวไหมหรือโปรตีนซิริซินด้วยสารละลายโซเดียมไบคาร์บอเนต ความเข้มข้น 0.5 % ที่ 60 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 20 นาที 3 ครั้ง จากนั้นสกัดโปรตีนไฟโบรอินด้วยสารละลายเทอร์นารี ที่ประกอบไปด้วยแคลเซียมคลอไรด์ เอทานอล และน้ำ ในอัตราส่วนโมล 1:2:8 (Ajisawa’s reagent) ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส นาน 1 ชั่วโมง นำสารละลายไฟโบรอินไปไดอะไลซิสเป็น 3 วันนำสารละลายไหมที่ได้ไปปั่นเหวี่ยงที่ 8,000 รอบต่อนาที และนำมาผสมกับคลอโรพลาสต์ที่สกัดจากใบพืชด้วยสารละลายเติม buffer A (0.35 M NaCl) ที่เย็นจัดจำนวน 400 ml ปั่นด้วยความเร็วต่ำเป็นเวลา 10 วินาที และปั่นด้วยความเร็วสูงเป็นเวลา 30 วินาทีนำใบพืชที่บดละเอียดแล้วมารินของเหลวออกและนำไปกรองผ่านผ้าขาวบาง นำส่วนที่กรองได้ไปปั่นเหวี่ยงใน refrigerated centrifuge โดยปั่นด้วยความเร็ว 1300 รอบเป็นเวลา 2 นาที นำเฉพาะส่วนที่เป็นของเหลวไปปั่นต่อด้วยความเร็ว 3500 รอบ เป็นเวลา 5 นาที

รินส่วนที่เป็นของเหลวทิ้งและเติม buffer A (0.35 M NaCl) ปริมาตร 1 ml ลงไปในตะกอนคลอโรพลาสต์แล้วนำไปแช่ในตู้เย็น เพื่อผลิตเป็นแผ่นฟิล์มที่ช่วยดูดซับแก๊สพิษในอากาศที่ผลิตออกมาจากยานพาหนะ หรือโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ผลิตแก๊สออกซิเจนโดยใช้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชและนำไปประยุกต์ใช้ในชุมชนเมือง จากนั้นทำการศึกษาประสิทธิภาพของแผ่นฟิล์มในตู้กระจกที่เป็นระบบปิดแล้วนำฟิล์มไปวางบนชั้นไฟแล้วให้แสงโดยใช้หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ ค่าความสว่าง 3000 ลักซ์ แล้วให้แสงเป็นเวลา 12 ชั่วโมงและสลับกับไม่ให้แสงเป็นเวลา12 ชั่วโมง โดยจะเก็บผลการทดลองทุกๆ 12 ชั่วโมง เป็นเวลาทั้งหมด 72 ชั่วโมง เพื่อศึกษาความแตกต่างของประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ด้วยแสงในแต่ละช่วงเวลา

โดยโครงงานนี้มีวัตถุประสงค์ คือ เพื่อเปรียบเทียบคุณภาพระหว่างแผ่นฟิล์มจากไฟโบรอินผสมกับพอลิเมอร์ในอัตราส่วนต่างๆ เปรียบเทียบปริมาณการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และการผลิตแก๊สออกซิเจนของแผ่นโปรตีนผสมคลอโรพลาสต์ในแต่ละปริมาตร จากการศึกษาพบว่า อัตราส่วนของ PVA : PEG : Fibroin เป็น 2:1:1 มีคุณภาพดีที่สุดคือแผ่นฟิล์มสามารถคงรูปอยู่ได้และมีขนาดความหนาของฟิล์มที่สามารถปกป้องคลอโรพลาสต์ได้ และแผ่นฟิล์มที่มีปริมาณคลอโรพลาสต์ 3 ml (Chl 3) มีคุณภาพที่ดีที่สุดคือ มีปริมาณการดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มากที่สุดและมีปริมาณการผลิตแก๊สออกซิเจนมากที่สุดเฉลี่ย 19.03 %