การศึกษาเปรียบเทียบการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ษมานันท์ มิ่งมาลัยรักษ์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ทิพย์อาภา ศรีวรางกูล
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ที่มาและความสำคัญ
เนื่องจากปัญหาที่พบเกี่ยวกับโฟมนั้นได้แก่การกำจัดขยะมูลฝอยที่เกิดจากโฟมเหลือใช้ ซึ่งโฟมนั้นต้องใช้เวลาย่อยสลายถึง 400 ปี และใช้พื้นที่ในการฝังกลบมากกว่าขยะมูลฝอยประเภทเศษอาหารประมาณ 3 เท่า เนื่องจากขยะโฟมมีปริมาตรสูงเมื่อเทียบกับน้ำหนักและมีความทนต่อแรงอัด หากใช้วิธีเผาทำลายก็จะก่อให้เกิดมลพิษ รวมทั้งสาร CFC จากโฟมก็จะลอยขึ้นไปยังชั้นบรรยากาศ ทำลายชั้นโอโซนเป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อนอีกด้วย นอกจากนี้ โฟมสามารถนำมารีไซเคิลได้โดยการบดให้มีขนาดเล็กแล้วนำกลับเข้าสู่กระบวนการหลอมหรือบดอัดด้วยใบมีด เพื่อให้กลายสภาพกลับเป็นพอลิสไตรีน การรีไซเคิลโฟม PS ที่จัดเก็บ จากสาธารณะนั้น ยังมีไม่มากท่าที่ควรเนื่องจากประชาชนทั่วไปยังขาดความรู้ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับโฟม PS อันเป็นเหตุให้เกิดทัศนคติที่ไม่ดีโดยเฉพาะประเด็นการรีไซเคิลโฟมซึ่งประชาชนจำนวนมากยังเข้าใจว่าโฟมรีไซเคิลไม่ได้นอกจากนั้นกระบวนการจัดเก็บโฟม EPS ซึ่งมีขนาดใหญ่แต่น้ำหนักเบาและกินพื้นที่ในการจัดเก็บมาก ทำให้ต้นทุนของการขนส่งสูงกว่าพลาสติกประเภทอื่นและสูงกว่าขยะรีไซเคิลประเภทกระดาษและโลหะมาก คณะผู้รับผิดชอบโครงงานการย่อยสลายโฟมของสาร D-limonene จึงมีความสนใจที่จะศึกษาผลของสาร D-limonene ที่มีต่อซึ่งมีคุณสมบัติในการละลายโฟมพอลิสไตรีนได้เช่นเดียวกับสารละลายอินทรีย์เช่นโทลูอีน โดยลิโมนีนสามารถลดปริมาตรของโฟมลงได้ถึง 1/50-100 เท่า เปลือกส้มที่นำมาสกัดน้ำมันได้มาจากของเหลือจากอุตสาหกรรมผลิตน้ำผลไม้นอกจากการเป็นการเพิ่มมูลค่าแก่ขยะแล้วยังมีกลิ่นหอม ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายเหมือนตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ และมีจุดติดไฟสูงเมื่อเทียบกับตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ ที่มีกำเนิดจากน้ำมันดิบ ทำให้มีความปลอดภัยมากกว่าปัจจุบันบริษัท SONY ประเทศญี่ปุ่น ได้ทำการวิจัยและทดลองใช้ลิโมนีนในการรีไซเคิลโฟมบรรจุภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์พบว่าการรีไซเคิลด้วยลิโมนีนจะได้พอลิสไตรีน เกรดดีกว่าที่ได้จากวิธีหลอมแบบดั้งเดิม
ทางผู้จัดทำมีวัตถุประสงค์เพื่อะศึกษาคุณสมบัติและประสิทธิภาพในการละลายโฟมพอลิสไตรีนโดยสารสกัดจากเปลือกพืชตระกูลส้มที่หาได้ง่ายในประเทศไทย ได้แก่ส้มเขียวหวาน มะนาว มะกรูด และส้มโอ โดยเฉพาะส้มเขียวหวาน นั้นเป็นเป็นผลไม้ที่ไม่รับประทานเปลือก ทั้งยังนิยมรับประทานในรูปของน้ำผลไม้ จึงเกิดเปลือก เป็นขยะเหลือทิ้งจำนวนมาก งานวิจัยนี้จึงเป็นการเพิ่มมูลค่าแก่ผลไม้ที่เป็นวัตถุดิบดั้งเดิม มีต้นทุน ในการผลิตต่ำ เนื่องจากเป็นของเหลือใช้ เป็นการพัฒนาองค์ความรู้ทางวัสดุศาสตร์ และเป็นการกระตุ้นประชาชนให้เกิดจิตสำนึกในการรักษาสิ่งแวดล้อมตามหลัก 3R ได้แก่การลดวัสดุ (Reduce), การนำกลับมาใช้ใหม่ (Reuse), การนำไปแปรสภาพเพื่อใช้ใหม่ (Recycle) ส่งผลถึง การพัฒนาสังคมอย่างยั่งยืน
คำถามการทำโครงงาน
1.D-limonene มีผลต่อการย่อยสลายโฟมได้มากน้อยเพียงใดเมื่อเทียบกับสารอินทรีย์ชนิดอื่นที่ใช้ในการย่อยสลายโฟม
2.D-limonene ที่ความเข้มข้นเท่าใดสามารถย่อยสลายโฟมได้มากที่สุด
สมมติฐานการทดลอง
ตอนที่ 1 ศึกษาความเข้มข้นที่เหมาะสมในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
ถ้าสาร D-limonene ที่มีความเข้มข้นต่างกันมีผลต่อการย่อยสลายโฟม polystylene ที่ต่างกันแล้ว ดังนั้นปริมาตรและน้ำหนักของโฟมหลังการทดลองจะต่างกัน
ตอนที่ 2 ศึกษาสารพันธุ์ที่เหมาะสมในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
ถ้าสาร D-limonene จากเปลือกส้มต่างสายพันธุ์มีผลต่อการย่อยสลายโฟม polystylene ที่ต่างกันแล้ว ดังนั้นความยาวของโฟมหลังการทดลองจะต่างกัน
ตอนที่ 3 ศึกษาความสามารถในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆและสารอินทรีย์อื่นๆอีก 3 ชนิดคือโทลูอีน อะซีโตน และไดคลอโรมีเทน
ถ้าสาร D-limonene มีผลต่อการย่อยสลายโฟม polystylene เช่นเดียวกับสารอินทรีย์อื่นๆอีก 3 ชนิดคือโทลูอีน อะซีโตน และไดคลอโรมีเทนแล้ว จะทำให้ความยาวของโฟมที่ได้หลังการทดลองแตกต่างกัน
วัตถุประสงค์ของโครงงาน
เพื่อศึกษาการสกัดสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
เพื่อศึกษาความสามารถในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพความเข้มข้น สายพันธุ์และใช้เทียบกับสารอินทรีย์อื่นๆอีก 3 ชนิดคือโทลูอีน อะซีโตน และไดคลอโรมีเทน
ขอบเขตของโครงงาน
ศึกษาสมบัติของสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆและสารอินทรีย์อื่นๆอีก 3 ชนิดคือโทลูอีน อะซีโตน และไดคลอโรมีเทน
ศึกษาความสามารถในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
ศึกษาประสิทธิภาพความเข้มข้น สายพันธุ์และใช้เทียบกับสารอินทรีย์อื่นๆอีก 3 ชนิดคือโทลูอีน อะซีโตน และไดคลอโรมีเทน
ตัวแปรที่เกี่ยวข้อง
ตอนที่ 1 ศึกษาความเข้มข้นที่เหมาะสมในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
ตัวแปรต้น : สาร D-limonene ที่ความเข้มข้น 5%w/v 10%w/v 15%w/v 20%w/v
ตัวแปรตาม : ความยาวและน้ำหนักของโฟมที่เปลี่ยนแปลงไป
ตัวแปรควบคุม : ความยาวและน้ำหนักของโฟมตอนเริ่มต้น, สถานที่ทดลอง, ระยะเวลา, ความเข้มข้นของสารทั้ง 4 ชนิด, สาร D-limonene จากเปลือกส้มชนิดเดียวกัน
ตอนที่ 2 ศึกษาสารพันธุ์ที่เหมาะสมในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ
ตัวแปรต้น : สาร D-limonene จากเปลือกส้มทั้ง 4 ชนิดคือ ส้ม ส้มโอ มะกรูด มะนาว
ตัวแปรตาม : ความยาวและน้ำหนักของโฟมที่เปลี่ยนแปลงไป
ตัวแปรควบคุม : ความยาวและน้ำหนักของโฟมตอนเริ่มต้น, สถานที่ทดลอง, ระยะเวลา, ความเข้มข้นของสารทั้ง 4 ชนิด
ตอนที่ 3 ศึกษาความสามารถในการย่อยสลายโฟม polystylene ด้วยสาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆและสารอินทรีย์อื่นๆอีก 3 ชนิดคือโทลูอีน อะซีโตน และไดคลอโรมีเทน
ตัวแปรต้น : สาร D-limonene ที่สกัดได้จากเปลือกพืชตระกูลส้มสายพันธุ์ต่างๆ, โทลูอีน, อะซีโตนและไดคลอโรมีเทน
ตัวแปรตาม : ความยาวและน้ำหนักของโฟมที่เปลี่ยนแปลงไป
ตัวแปรควบคุม : ความยาวและน้ำหนักของโฟมตอนเริ่มต้น, สถานที่ทดลอง, ระยะเวลา, ความเข้มข้นของสารทั้ง 4 ชนิด, สาร D-limonene จากเปลือกส้มชนิดเดียวกัน
นิยามเชิงปฏิบัติการ
1.D-Limoneneลิโมนีน เป็นสารไฮโดรคาร์บอนมีลักษณะเป็นของเหลวใส จัดเป็นสารประเภทเทอร์พีนอยด์ (terpenoid) และอยู่ในกลุ่0มโมโนเทอร์พีน (monoterpenes) สามารถพบได้ในพืชตระกูลส้ม เช่น ส้ม มะนาว เป็นต้น ซึ่งจะอยู่บริเวณผิวเปลือก ตามธรรมชาติจะพบอยู่ในรูปของดี-ลีโมนีน (D-limonene) นิยมถูกนำมาใช้เป็นวัตถุปรุงแต่งกลิ่นรส (flavoring agent) ในอุตสาหกรรมอาหารหรือนำมาใช้เป็นสารแต่งกลิ่นในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง เช่น แชมพู โลชั่น สบู่ เป็นต้น
2.โฟมพอลิสไตรีน ( expandable polystyrene ที่เรียกว่า EPS) คือ polysteyrene ที่ผลิตออกมาเป็นโฟม โดยที่มีการเติมสารพองตัว (blowing agent) อัดขึ้นรูปด้วยความร้อนเป็นรูปถ้วย ถาด จาน และใช้เป็นวัสดุป้องกันการสั่นกระแทก (cushioning) โครงสร้างวัสดุเป็นเซลล์ปิด น้ำหนักเบามาก มีสมบัติที่ป้องกันการกระแทกได้เป็นอย่างดี ไม่ดูดซับความชื้น แต่มีขีดจำกัดในการคืนรูป ทำให้ไม่เหมาะกับงานที่รับการกระแทกอย่างรุนแรงหลายๆ ครั้ง ลักษณะกึ่งแข็งสามารถขึ้นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ ตามแม่แบบเฉพาะ ตามรูปแบบของสินค้า แผ่นสี่เหลี่ยมมีขนาดความหนาต่างๆ และชิ้นเล็กๆ ในกรณีใช้งานมากๆ
ช่วงระยะเวลาในการทำโครงงาน
22/5/62-31/10/62
วิธีการเก็บข้อมูล
วัดปริมาตรและน้ำหนักของโฟมที่เหลืออยู่แล้วเทียบกับตอนแรก
วิธีการวิเคราะห์ผลข้อมูล
หาค่าเฉลี่ยของน้ำหนักและปริมาตรที่เปลี่ยนไป
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
ได้รับความรู้ความเข้าใจเรื่องการย่อยสลายโฟม 2. ได้ศึกษาเปรียบเทียบความสามารถในการย่อยสลายโฟม