การใช้หญ้าปล้องข้าวนกเป็นสารตั้งต้นสำหรับการผลิตสารพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHAs)

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ชุติกาญจน์ อั้นทอง, พรรณพัชร รัตนพันธ์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

หนึ่งฤทัย ชัยมณี

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย ตรัง

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

รายงานขยะพลาสติกในประเทศไทยของกรมควบคุมมลพิษ ปี 2564 แสดงให้เห็นว่าการเกิดขยะพลาสติกเพิ่มขึ้นจาก 96 กรัม/วัน เป็น 137 กรัม/วัน ซึ่งสร้างมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันจึงมีการผลิตพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพชนิดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHAs) แต่ในการผลิตใช้ต้นทุนสูงมาก ผู้จัดทำจึงมีความสนใจใช้หญ้าปล้องข้าวนกเป็นสารตั้งต้นสำหรับผลิต PHAs เนื่องจากหญ้าปล้องข้าวนกเป็นวัชพืชที่ขยายพันธุ์เร็วและพบเจอได้ทั่วประเทศไทย การผลิต PHAs ต้องใช้แหล่งคาร์บอนที่มากพอเพื่อให้เกิดการสะสมพอลิเมอร์ ดังนั้นหญ้าปล้องข้าวนกซึ่งมีเฮมิเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบจึงเหมาะสมในการนำมาใช้เป็นแหล่งคาร์บอนราคาถูกสำหรับการผลิต PHAs จากการทดลองเพื่อวิเคราะห์ปริมาณน้ำตาลในหญ้าปล้องข้าวนก พบว่าเมื่อย่อยด้วยกรดซัลฟิวริกได้ปริมาณน้ำตาลรีดิวว์เฉลี่ยเท่ากับ 20.68 กรัมต่อลิตร จากนั้นจึงผลิต PHAs โดยเลี้ยง Bacillus megaterium PP-10 ในอาหาร Mineral salt Medium ที่มีการเติม 2 เปอร์เซ็นต์ของน้ำตาลรีดิวว์ที่ได้จากการย่อย และวัดการเจริญของแบคทีเรียด้วยการวิเคราะห์หาน้ำหนักเซลล์แห้งและปริมาณน้ำตาลที่แบคทีเรียใช้ไป พบว่าจำนวนชั่วโมงที่ใช้น้ำตาลไปมากที่สุด คือ 48 ชั่วโมง โดยใช้ไป 15.24 กรัมต่อลิตร ซึ่งสอดคล้องกับน้ำหนักเซลล์แห้งที่เพิ่มขึ้น พบว่าแบคทีเรียมีการเจริญเติบโตสูงสุดเท่ากับ 1.8 กรัมต่อลิตรในชั่วโมง 48 จากนั้นจึงสกัด PHAs ออกจากเซลล์เพื่อวิเคราะห์หาชนิดและปริมาณ PHAs ที่ผลิตได้ด้วยเทคนิค Gas Chromatograph-Mass Spectrometer เป็นพอลิเมอร์ชนิด Poly-(R)-3-hydroxybutyrate [(PHB)] ที่มีโมโนเมอร์ 3-hydroxybutyrate เป็นองค์ประกอบเพียงชนิดเดียวและผลิตได้ PHAs เท่ากับ 0.69 กรัมต่อลิตร คิดเป็น 38.40 เปอร์เซ็นต์ โดยน้ำหนักเซลล์แห้งในชั่วโมงที่ 48 จากนั้นจึงนำเซลล์แห้งมาสกัดและทำให้บริสุทธิ์ในรูปของผงแห้งเพื่อวิเคราะห์หาสมบัติเชิงอุณหภูมิและเชิงกลและนำไปพัฒนาเป็นพลาสติกย่อยสลายทางชีวภาพต่อไป