เพิ่มมูลค่าพืชเศรษฐกิจ ‘อ้อย’ คิดค้นสารควบคุมวัชพืช ส่งเสริมอุตสาหกรรมชีวภาพไทย 

อ้อยเป็นพืชอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศไทย เพราะเป็นผู้ส่งออกน้ำตาลรายใหญ่เป็นอันดับ 2 ของโลก รองจากประเทศบราซิล นอกจากนั้นอ้อยยังเป็นพืชอุตสาหกรรมที่มีผู้เกี่ยวข้องมากมายในทุกระดับ โดยปีการผลิต 2565/66 ประเทศไทยมีผลผลิตอยู่ที่ 93.88 ล้านตัน อีกทั้งไทยยังมีความพร้อมทางด้านวัตถุดิบในอุตสาหกรรมชีวภาพโดยเฉพาะจากอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล แต่อุตสาหกรรมชีวภาพยังมีการเติบโตไม่มากนัก เนื่องจากผลิตภัณฑ์ชีวภาพมีต้นทุนการผลิตสูง หากมีการส่งเสริมและสนับสนุนให้ใช้อ้อยและน้ำตาลมาสร้างมูลค่าเพิ่มเป็นผลิตภัณฑ์ชีวภาพ จะส่งผลให้อุตสาหกรรมชีวภาพมีโอกาสขยายตัวเพิ่มขึ้นในอนาคต รวมถึงเป็นการสร้างความสามารถในการแข่งขันให้แก่อุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาลไทยให้เติบโตได้อย่างยั่งยืนควบคู่กับการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ทั่วโลกกำลังให้ความสำคัญ 

1. โอกาสเติบโตของภาคอุตสาหกรรมชีวภาพไทย

ด้วยประเทศไทยมีความพร้อมในด้านการผลิตวัตถุดิบทางด้านอุตสาหกรรมชีวภาพ โดยเฉพาะอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล ทางสำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย (สอน.) เล็งเห็นถึงศักยภาพตรงนี้ แต่อุตสาหกรรมชีวภาพยังไม่ค่อยเติบโตเท่าไร เพราะมีต้นทุนในการผลิตสูง รวมถึงเครื่องมือที่ใช้ก็ต้องอาศัยการนำเข้า หากได้รับการส่งเสริมการลงทุนและสนับสนุนในการนำอ้อยและน้ำตาลมาสร้างมูลค่าเพิ่มในการเป็นหนึ่งในวัตถุดิบที่ใช้ จะส่งผลให้อุตสาหกรรมชีวภาพมีโอกาสขยายตัวเพิ่มมากขึ้น  

และการที่จะได้มาซึ่งวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์ชีวภาพต้องได้วัตถุดิบต้นน้ำที่ดี ซึ่งปัญหาที่เกษตรกรส่วนใหญ่พบเจอและมีผลต่อผลผลิต คือ วัชพืชที่สร้างความเสียหายต่อแปรงเกษตรอย่างมาก เป็นแหล่งที่มาของโรคพืชและแหล่งพักตัวของแมลงศัตรูพืช และด้วยราคาของสารกำจัดวัชพืชมีราคาสูง ทางสอน.จึงให้ทุนสนับสนุนและร่วมมือกับมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ เกิดเป็นโครงการพัฒนาสารตั้งต้นจากน้ำอ้อยมาเป็นกรดลีวูลีนิกนำไปกำจัดวัชพืชที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและลดปัญหาการเผาอ้อย ซึ่งตรงนี้สอดคล้องกับพันธกรณีขององค์กรการค้าโลก (WTO) ในการสนับสนุนให้เกษตรกรตัดอ้อยสดและลดปัญหามลพิษทางอากาศและฝุ่น PM 2.5  

โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย ประจำปีงบประมาณ 2566 โดยมีผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทกานต์ ทวีกุล ประธานหลักสูตรเทคโนโลยีพลังงาน มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ เป็นหัวหน้าโครงการ และมีทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์คือคณะทรัพยากรธรรมชาติและคณะวิศวกรรมศาสตร์ มีสมาชิกทั้งหมด 12 ท่าน ทีมวิจัยคณะวิศวกรรมศาสตร์มี รศ.ดร.ผกามาศ เจษฎ์พัฒนานนท์ เป็นผู้ดูแลโครงการ ซึ่งจะดูแลในเรื่องของการผลิต รวมถึงเพิ่มความบริสุทธิ์ของกรดลีวูลินิก และทีมวิจัยคณะทรัพยากรธรรมชาติจะศึกษาศักยภาพของกรดลิวูลินิกในการกำจัดวัชพืชโดยมี รศ.ดร.นริศ ท้าวจันทร์ เป็นผู้ดูแลภาพรวมของโครงการ 

2. กรดลีวูลินิก

กรดลีวูลินิกเป็นกรดชนิดหนึ่งได้มาจากการนำน้ำตาลที่อยู่ในน้ำอ้อยมาทำปฏิกิริยาให้ได้เป็นกรดลีวูลินิกมีประโยชน์หลากหลาย กรดนี้ใช้เป็นสารตั้งต้นนำไปทำปฏิกิริยาเพื่อให้ได้สารอื่น ๆ สามารถนำไปใช้ในด้านการผลิตยา เครื่องสำอาง หรือที่นิยมใช้กันคือทำให้ผิวพรรณดี ลดสิว เป็นต้น แต่ในโครงการวิจัยนี้แตกต่างจากที่กล่าวมาข้างต้น โดยนำไปใช้เป็นสารกำจัดวัชพืช 

3. กระบวนการผลิตกรดซัลฟิวริกและการติดตามผล

เริ่มต้นในการผลิตทางคณะวิศวกรรมศาสตร์จะนำอ้อยที่มีน้ำอ้อยมาทำปฏิกิริยาซึ่งจะต้องใช้อุณหภูมิค่อนข้างสูง (โดยทั่วไปจะใช้ตั้งแต่ 150 – 200 องศาเซลเซียส) ตัวเร่งให้เกิดปฏิกิริยามีหลายอย่าง แต่ที่นิยมใช้กันจะเป็นกรดจึงเลือกใช้กรดซัลฟิวริกเพราะเป็นกรดที่มีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง ในเรื่องของการทำปฏิกิริยาถ้าใช้กรดที่มีความเข้มข้นสูง ตัวอุปกรณ์และเครื่องมือจะต้องมีความทนทานสูง ทั้งนี้เราใช้อุปกรณ์ที่นำเข้ามาจากต่างประเทศที่มีอยู่แล้วในสาขาวิชาคือเครื่องปฏิกรณ์ความดันสูง เวลาทำการทดลองจะต้องใช้อุณหภูมิสูง ความดันก็จะสูงตาม ซึ่งอุปกรณ์ที่มีอยู่แต่เดิมนี้ไม่ตอบโจทย์ เพราะไม่สามารถทนต่อการกัดกร่อนของกรดซัลฟิวริกที่มีความเข้มข้นสูงได้ จึงได้ออกแบบและสร้างเครื่องผลิตกรดลีวูลินิกขึ้นมาเอง  

หลังจากได้กรดซัลฟิวริกแล้วจะมีกระบวนการเพิ่มความบริสุทธิ์ เริ่มด้วยการศึกษางานวิจัยที่ผ่านมาคือการใช้ถ่านกัมมันต์ในการลดสีปนเปื้อนและใช้เรซินแยกสิ่งปนเปื้อน เช่น กรดซัลฟิวริกและกรดฟอร์มิก แต่พบว่าสิ่งที่ศึกษายังมีประสิทธิภาพและไม่สามารถแยกสิ่งปนเปื้อนได้ดีเท่าที่ควร เลยคิดหากระบวนการใหม่ ๆ พบว่าการใช้ดินเบาในการแยกสิ่งปนเปื้อนจากการผลิตกรดลีวูลินิกนี้ทำได้ดีมากกว่า ซ้ำยังมีขั้นตอนที่ไม่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพดี จัดว่าเป็นนวัตกรรมที่ทางทีมวิจัยคิดค้นขึ้น หลังจากใช้ดินเบาแยกสิ่งปนเปื้อนแล้วนำน้ำและกรดฟอร์มิกไประเหยก็จะได้กรดซัลฟิวริกที่มีความเข้มข้นสูงและเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ 

หลังจากได้กรดลีวูลินิกแล้ว ทางทีมวิจัยคณะทรัพยากรธรรมชาติจึงนำสารสกัดดังกล่าวที่ได้มาทดสอบประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการเบื้องต้น ในการทดสอบการควบคุมวัชพืชเช่น วัชพืชใบแคบ วัชพืชใบกว้าง และวัชพืชตระกูลกก พบว่าสารดังกล่าวในห้องปฏิบัติการมีประสิทธิภาพดีอยู่ที่ 80% – 90% ทำให้วัชพืชแห้งตายด้วยระยะเวลา 72 ชั่วโมง 

หลังจากนั้นนำสารดังกล่าวมาทดสอบความเป็นพิษพืชอ้อย พบว่าสารนี้เป็นพิษต่อใบอ้อย ลักษณะอาการจะเป็นจุดไหม้ ๆ เฉพาะส่วนที่ได้รับสาร กระนั้นอาการไม่ได้ลุกลามแต่อย่างใดเมื่อระยะเวลาผ่านไป 96 ชั่วโมง และหลังจากนั้นไม่ส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของต้นอ้อย  

เมื่อได้ผลจากห้องปฏิบัติการแล้วก็ขยายผลต่อในการทดสอบสภาพแปลงพื้นที่ 5 ไร่ ประสิทธิภาพของสารยังไม่ชัดเจน เพราะยังมีปัจจัยสภาพแวดล้อมอื่น ๆ เข้ามาเกี่ยวข้อง ไม่ว่าจะเป็นอายุหรือสายพันธุ์ของวัชพืชที่แตกต่างกัน ทำให้ยังไม่สามารถยืนยันได้ว่าสารดังกล่าวมีประสิทธิภาพดีที่สุดในการนำมาใช้เพื่อควบคุมวัชพืช ทั้งนี้ต้องให้ความรู้กับเหล่าเกษตรกรในการใช้ ดังนั้นในส่วนของงานวิจัยต้องมีการคิดค้น พัฒนา หรือหารูปแบบวิธีการอื่น ๆ ต่อไปเพื่อเพิ่มศักยภาพของสารตั้งต้นตัวนี้เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในการกำจัดวัชพืชในอนาคตที่มิตรต่อสิ่งแวดล้อมและลดปัญหาการเผาอ้อยอันเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ก่อเกิดฝุ่น PM 2.5 

4. แผนพัฒนาเพื่อมุ่งสู่การผลิตและจำหน่ายเชิงพาณิชย์ 

สำหรับแผนการพัฒนากรดลีวูลินิคเพื่อเป็นสารตั้งต้นในหลาย ๆ อุตสาหกรรม มีแผนการดำเนินงาน 2 รูปแบบ คือ การพัฒนาเป็นสารกำจัดวัชพืชและสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมอื่น ๆ โดยมีแผนการดำเนินงานดังนี้ 

1. แผนการดำเนินงานเพื่อพัฒนาเป็นสารกำจัดวัชพืช แผนการนี้ใช้ระยะเวลา 5 ปี โดยในปีที่ 1 ของโครงการจะศึกษาการเพิ่มความบริสุทธิ์กรดลีวูลินิกในห้องปฏิบัติการ ปีที่ 2 ขยายขนาดกำลังการผลิต โดยการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ขนาด 50 – 100 ลิตร เพื่อให้รองรับการผลิตใช้งานจริง และประเมินความเป็นไปได้เชิงเทคนิค-เศรษฐศาสตร์ของกระบวนการ ปีที่ 3 ทดสอบประสิทธิภาพการกำจัดวัชพืชเพิ่มเติม ซึ่งในปีที่ 3 และ 4 จะดำเนินการการพัฒนาสูตรสารกำจัดวัชพืชและการทดสอบในสภาพจริง และในปีที่ 5 จะขออนุญาตขึ้นทะเบียน  

2. แผนการดำเนินงานเพื่อเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมอื่น ๆ แผนการนี้ใช้ระยะเวลา 5 ปีเช่นกัน โดยในปีที่ 1 จะศึกษาการเพิ่มความบริสุทธิ์กรดลีวูลินิกในห้องปฏิบัติการ เพื่อเป็นสารตั้งต้นในการทำผลิตภัณฑ์อื่น เช่น อาหารเสริม เครื่องสำอาง สารเติมในการผลิตพลาสติก หรือน้ำมันเชื้อเพลิง ปีที่ 2 ศึกษาทดสอบสมบัติผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ตามมาตรฐานที่มีการกำหนด ปรับสภาวะการผลิตให้เหมาะสม และขยายขนาดกำลังการผลิต โดยการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ขนาด 50 – 100 ลิตร เพื่อให้รองรับการผลิตใช้งานจริง รวมถึงประเมินความเป็นไปได้เชิงเทคนิค-เศรษฐศาสตร์ของกระบวนการ ปีที่ 3 ทดสอบผลิตภัณฑ์กับกลุ่มเป้าหมาย เพื่อประเมินความเป็นไปได้ในการจำหน่ายผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ โดยใช้วิธีสำรวจความคิดเห็นกลุ่มเป้าหมาย ทดสอบพฤติกรรมการซื้อของกลุ่มเป้าหมาย หรือทดลองจำหน่ายผลิตภัณฑ์ในวงจำกัด ปีที่ 4 ปรับสูตรผลิตภัณฑ์ให้มีความเหมาะสมกับความต้องการของกลุ่มเป้าหมายและมีความเหมาะสมในเชิงเทคนิค-เศรษฐศาสตร์ของกระบวนการ และในปีที่ 5 จะขออนุญาตขึ้นทะเบียนผลิตภัณฑ์ 

ทั้งนี้โครงการการวิจัยและแผนการระยะยาวจะไม่เกิดขึ้นหากไม่ได้รับทุนสนับสนุนจาก สอน. ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทกานต์ ทวีกุลเป็นหัวหน้าโครงการ และทีมวิจัยจากคณะวิศวกรรมศาสตร์และคณะทรัพยากรธรรมชาติ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ และจากการทดสอบเบื้องต้นพบว่าสารดังกล่าวมีศักยภาพในการนำไปควบคุมวัชพืช แต่ประสิทธิภาพยังไม่ชัดเจนเพราะมีปัจจัยสภาพแวดล้อมอื่น ๆ จึงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไปในอนาคตเพื่อหารูปแบบและวิธีการใช้ที่เหมาะสม เพื่อให้เกิดการใช้ประโยชน์ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการสกัดน้ำอ้อยที่เป็นอุตสาหกรรมภายในประเทศ ลดการนำเข้าสารเคมีจากต่างประเทศ และเพิ่มมูลค่าของผลิตภัณฑ์จากน้ำอ้อย