จากใบสับปะรดสู่ “เส้นใยเซลลูโลสขนาดนาโน”

ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม จึงมีวัสดุเหลือใช้จำนวนมากที่ถูกละเลยหลังจากการเก็บเกี่ยวผลผลิตทางการเกษตร เช่น ใบสับปะรด ฟางข้าว หรือชานอ้อย เป็นต้น จากการวิจัยพบว่าเส้นใยจากพืชนั้นมีคุณสมบัติที่น่าสนใจหลายประการ เช่น น้ำหนักเบา แข็งแรง และทนทาน 

ดร.สุภโชค ตันพิชัย อาจารย์ประจำสถาบันการเรียนรู้ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) กล่าวว่า สับปะรดเป็นสินค้าเศรษฐกิจที่สำคัญชนิดหนึ่งของประเทศไทย ในแต่ละปีจะมีใบสับปะรดที่ถูกทิ้ง หรือทำลายหลังจากการเก็บเกี่ยวเป็นจำนวนมาก โดยไม่ได้มีการนำไปใช้ประโยชน์ใดๆ ทั้งนี้เส้นใยที่ได้จากใบสับปะรดนั้นมีความแข็งแรงของเส้นใยที่สูง เมื่อเทียบกับเส้นใยธรรมชาติประเภทอื่นๆ จึงเหมาะแก่การนำไปใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในกระบวนการเตรียมเส้นใยเซลลูโลสขนาดนาโน ซึ่งเป็นวัสดุที่ค่อนข้างใหม่สำหรับประเทศไทย แต่มีกระบวนการทำที่ไม่ซับซ้อนมากนัก

โดยงานวิจัยนี้ใช้ใบสับปะรดเป็นสารตั้งต้นในการเตรียมเส้นใยเซลลูโลสขนาดนาโน ผ่านกระบวนการระเบิดด้วยไอน้ำแรงดันสูง เพื่อทำลายพันธะที่ยึดเกาะกันระหว่างเส้นใยเซลลูโลสระดับไมโคร จนได้เป็นเส้นใยขนาดนาโน ที่มีการกระจายตัวแยกออกจากกัน ซึ่งมีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา ความทนทานต่อสารเคมี สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ มีลักษณะโปร่งแสง ยากต่อการมองเห็นด้วยตาเปล่า จึงสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ ได้หลากหลาย เช่น การปรับปรุงสมบัติบางประการของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ให้ดีขึ้น โดยที่ยังคงความใสของฟิล์มไว้ได้ เช่นสมบัติเชิงกล สมบัติทางความร้อน หรือสมบัติการแพร่ผ่านของก๊าซ เป็นต้น

นอกจากนี้เส้นใยเซลลูโลสขนาดนาโน ยังสามารถนำไปใช้ประโยชน์ทางด้านวัสดุทางการแพทย์อีกด้วย เช่น ผ้าปิดแผล หรือ หลอดเลือดเทียม หรือใช้ในงานทางด้านการกรองสารพิษจากน้ำ หรือ อากาศอีกด้วย ผลสำเร็จของงานวิจัยนี้ คาดหวังว่าจะมีส่วนช่วยให้เกษตรกรสามารถนำวัสดุที่เหลือใช้ทางการเกษตรมาใช้ให้เกิดประโยชน์ สร้างมูลค่าเพิ่มให้กับวัสดุเหล่านั้น และเป็นการเพิ่มรายได้ในครัวเรือนให้กับเกษตรกรได้อีกทางหนึ่งด้วย นอกจากนี้งานวิจัยนี้ยังเป็นการเตรียมองค์ความรู้เพื่อนำส่งให้กับทางภาคอุตสาหกรรมที่มีความต้องการใช้ประโยชน์จากเส้นใยเซลลูโลสขนาดนาโน เช่น อุตสาหกรรมกระดาษ หรืออุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์”

ดังนั้นเส้นใยสับปะรดจึงเป็นเส้นใยธรรมชาติที่มีศักยภาพสูง มีโอกาสในการพัฒนาเป็นเส้นใยในเชิงอุตสาหกรรมได้จริงในอนาคต ลดการพึ่งพาวัสดุสังเคราะห์ทางเคมี แล้วหันมาใช้ประโยชน์จากวัสดุทดแทน และยังเป็นการนำเอาเศษวัสดุที่เหลือทิ้งจากการปลูกสับปะรด มาช่วยในการทำให้เกิดการเพิ่มมูลค่าให้สูงขึ้นอีกด้วย

Thailand is an agricultural country that generates a large amount of unused by-products after harvest, such as pineapple leaves, rice straw, and sugarcane bagasse. Research has shown that plant fibers possess many attractive properties, including being lightweight, strong, and durable.

Dr. Supachok Tanpichai, King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT), explained that pineapple is one of Thailand’s key economic crops. Each year, vast amounts of pineapple leaves are discarded or destroyed after harvesting, without being put to practical use. However, fibers extracted from pineapple leaves are significantly stronger than many other natural fibers, making them an excellent raw material for producing nanocellulose fibers—a relatively new material in Thailand, but one that can be prepared through relatively simple processes.

This research uses pineapple leaves as the starting material for nanocellulose fiber production. By applying high-pressure steam explosion, the bonds holding micro-scale cellulose fibers together are broken, resulting in nanoscale fibers that are individually dispersed. These nanocellulose fibers are exceptionally strong, lightweight, chemically resistant, biodegradable, and translucent—almost invisible to the naked eye. Their unique properties make them highly versatile, for example, in improving the performance of packaging films without compromising transparency, by enhancing mechanical strength, thermal stability, and gas barrier properties.

Beyond packaging, nanocellulose fibers also hold great promise for biomedical applications, such as wound dressings or artificial blood vessels, as well as for use in water and air filtration systems. The outcomes of this research are expected to help farmers turn agricultural waste into value-added materials, thereby increasing household income while also supplying industries—such as paper and packaging—with an innovative and sustainable resource.

In summary, pineapple leaf fiber is a natural material with tremendous potential. It could be developed into a truly industrial-scale fiber in the future, reducing reliance on synthetic chemical materials, promoting renewable alternatives, and transforming agricultural waste into high-value products.

เนื้อหาข่าวที่เกี่ยวข้อง