พลังงานทางเลือกใหม่จาก “ใบหญ้า”

ศูนย์สื่อสารวิทยาศาสตร์ไทย สวทช. นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์จากโครงการ JSTP ศึกษาวิธีเปลี่ยน “หญ้า” วัชพืชไร้ค่า เป็น“เอทานอล” พลังงานทดแทน พบวิธีการย่อยเซลลูโลสในหญ้าด้วยเอนไซม์ (Enzymatic Hydrolysis) ให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการผลิตเอทานอลสูง หวังเป็นวัตถุดิบทางเลือกใหม่ แทนมันสำปะหลังและอ้อยที่อาจขาดแคลนในอนาคต นางสาวเทียมแข มโนวรกุล นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนชลราษฎรอำรุง จังหวัดชลบุรี และเยาวชนโครงการพัฒนาอัจฉริยภาพทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสำหรับเด็กและเยาวชน (Junior Science Talent Project : JSTP) สวทช. เปิดเผยว่า จากภาวะปัญหาการขาดแคลนพลังงาน ทำให้มีการนำพืชหลายชนิดมาใช้เป็นวัตถุดิบในการสร้างพลังงานทดแทน เช่น การนำมันสำปะหลังและอ้อย มาผลิตแก๊สโซฮอล์ หรือปาล์มน้ำมันมาผลิตไบโอดีเซล เป็นต้น แต่ด้วยพืชเหล่านี้เป็นทั้งพืชอาหารและพืชเศรษฐกิจ ในระยะยาวจึงอาจส่งผลให้ผลผลิตขาดแคลนอย่างมากในท้องตลาด และทำให้ต้นทุนการผลิตสินค้าสูงขึ้นตามลำดับ “จากการศึกษาพบว่า เอทานอล เป็นองค์ประกอบสำคัญในการผลิตแก๊สโซฮอล์ ที่ผลิตได้จากพืชพลังงาน เช่นมันสำปะหลัง อ้อย โดยพืชกลุ่มนี้จะมีการสะสมแป้งและน้ำตาลอยู่ภายใน ซึ่งแป้งที่เกิดจากการเรียงตัวกันของโมเลกุลน้ำตาลเหล่านี้ เมื่อนำไปผ่านกระบวนการหมักจะทำได้ผลิตภัณฑ์ คือ เอทานอล ขณะเดียวกันวัชพืช เช่น หญ้าก็มีเซลลูโลสที่เกิดจากการจัดเรียงตัวกันของน้ำตาลเช่นเดียวกับแป้ง ดังนั้น หญ้า ก็น่าจะนำมาใช้ผลิตเอทานอลได้ จึงเป็นแรงจูงใจในการศึกษา “พลังงานทางเลือกใหม่จากใบหญ้า” เพื่อเป็นทางเลือกใหม่ในการแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงาน โดยมี ดร.ชัชวิน เพชรเลิศ ภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา และดร.วีระวัฒน์ แช่มปรีดา นักวิจัยจากศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ สวทช. เป็นนักวิทยาศาสตร์พี่เลี้ยง” นางสาวเทียมแข กล่าวว่า ในกระบวนการผลิตเอทานอลจากวัชพืช ต้องเริ่มต้นจากการนำวัชพืชไปผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิส (การย่อยเซลลูโลสให้เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว) เพื่อให้ได้น้ำตาลรีดิวซ์ (น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่มีหมู่คาร์บอนิลซึ่งถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย เป็นน้ำตาลที่ยีสต์สามารถนำไปใช้ในกระบวนการหมัก) ก่อน จากนั้นจึงนำน้ำตาลรีดิวซ์ที่ได้ไปเป็นสารตั้งต้นในกระบวนการหมักเพื่อให้ได้เอทานอล ทั้งนี้กระบวนการไฮโดรซิสนั้นทำได้สองวิธี คือ ไฮโดรไลซ์ด้วยกรด (Acid Hydrolysis) และไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์ (Enzymatic Hydrolysis) ในงานวิจัยชิ้นนี้จึงได้ทำการศึกษาเปรียบเทียบหาสภาวะที่เหมาะสมต่อการไฮโดรไลซิสของวัชพืชเพื่อให้ได้น้ำตาลรีดิวซ์มากที่สุด โดยวัชพืชที่นำมาใช้ศึกษา คือ ธูปฤๅษี หญ้าขน และหญ้าชันกาศ “ผลการทดลอง พบว่า วิธีการไฮโดรไลซิสวัชพืชด้วยเอนไซม์นั้น จะให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์สูงกว่าการไฮโดรไลซิสด้วยสารละลายกรด โดยการไฮโดรไลซิสวัชพืชด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 10% ให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์สูงที่สุด และจากการทดสอบในวัชพืชทั้งสามชนิดนั้น พบว่า หญ้าขนเป็น วัชพืชที่ให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์สูงสุด รองลงมาคือ หญ้าชันกาศและธูปฤๅษี ตามลำดับ ส่วนปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ที่ได้ต่อปริมาณวัชพืชที่ใช้นั้นก็มากเพียงพอต่อการนำไปใช้ในการหมักเอทานอลได้ อย่างไรก็ดี แน่นอนว่าหากเปรียบเทียบปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์จากหญ้ากับพืชพลังงาน เช่น มันสำปะหลัง อ้อย ฯลฯ ในสัดส่วนที่เท่ากันจะพบว่าพืชพลังงานให้ปริมาณน้ำตาลที่มากกว่า แต่ “หญ้า” ก็นับเป็นทางเลือกหนึ่งในการนำมาใช้ผลิตเอทานอลที่น่าสนใจ เพื่อทดแทนมันสำปะหลังและอ้อยที่กำลังประสบปัญหาขาดแคลนและอาจมีราคาแพงมากขึ้นในอนาคต ซึ่งหญ้าที่นำมาใช้ทดลองครั้งนี้ เป็นหญ้าที่พบได้ทั่วไป มีปริมาณมาก จึงมีความเหมาะสมอย่างยิ่งต่อการนำมาใช้ในการผลิตพลังงาน ที่สำคัญยังถือเป็นการนำทรัพยากรมาใช้อย่างคุ้มค่า ดีกว่าการตัดหรือเผาทิ้งอย่างเปล่าประโยชน์” นางสาวเทียมแข กล่าวทิ้งท้าย ศูนย์สื่อสารวิทยาศาสตร์ไทย สวทช. โทร 0-2564-7000 ต่อ 71185-6 ,6112 หรือ [email protected] สามารถคลิกดูภาพประกอบได้ที่ www.thaipr.net

• ข่าววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
• ข่าวโรงเรียนชลราษฎรอำรุง
• ข่าวเทียมแข มโนวรกุล
• ข่าวพลังงานทางเลือก
• ข่าวเด็กและเยาวชน