คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาฯ วิจัยจุลินทรีย์กินน้ำมัน พัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ชีวภาพเพื่อขจัดคราบน้ำมันปนเปื้อนในทะเล พร้อมต่อยอดสู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรมเพื่อความยั่งยืนของระบบนิเวศ
จากเหตุน้ำมันดิบรั่วไหลจากท่อขนส่งน้ำมันใต้ทะเลในพื้นที่จังหวัดระยอง เมื่อต้นปี 2565 ทีผ่านมา เป็นอีกหนึ่งเหตุการณ์ที่สร้างความเสียหายให้กับระบบนิเวศทางทะเลอย่างมาก และยังส่งผลกระทบต่อเนื่องไปถึงภาคเศรษฐกิจและการท่องเที่ยว แม้หน่วยงานต่าง ๆ จะพยายามขจัดคราบน้ำมันที่กระจายทั่วผิวน้ำทะเลและตามบริเวณชายฝั่ง แต่ก็ยังคงมีมลพิษที่ตกค้างหลงเหลืออยู่ ซึ่งจะส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมและสัตว์ทะเลในระยะยาว
หนึ่งในแนวทางขจัดปัญหาสารมลพิษตกค้าง คือ จุลินทรีย์กินน้ำมัน ผลงานวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ชีวภาพด้วยเทคโนโลยีสะอาด โดย ศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะทางเทคโนโลยีจุลินทรีย์เพื่อการบำบัดมลพิษทางทะเล ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ภายใต้การดูแลของ รองศาสตราจารย์ ดร.อรฤทัย ภิญญาคง จึงได้วิจัยและพัฒนานวัตกรรมชีวภาพเพื่อขจัดคราบน้ำมันปนเปื้อนในทะเล โดยมุ่งให้เกิดการผลิตในเชิงพาณิชย์ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีจำนวนเพียงพอต่อการใช้งาน หากเกิดเหตุการณ์เช่นนี้อีกในอนาคต
จุดกำเนิดแนวคิดผลิตภัณฑ์ชีวภาพ ขจัดคราบน้ำมันปนเปื้อนในทะเล
ในฐานะนักจุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อม รศ.ดร.อรฤทัย สนใจเรื่องการปนเปื้อนจากน้ำมันและปิโตรเลียม และได้ทำงานเกี่ยวกับการย่อยสลายมลพิษในสิ่งแวดล้อม ซึ่งที่ผ่านมา มีอุบัติการณ์น้ำมันรั่วไหลในทะเลอยู่บ่อยครั้ง ทั้งที่เป็นข่าวและไม่ได้เป็นข่าว
“โดยปกติแล้ว การจัดการปัญหาคราบน้ำมันจะใช้วิธีการทางกายภาพก่อนเป็นอันดับแรก เช่น ใช้ทุ่นกักน้ำมันแล้วขจัดคราบน้ำมันออกจากพื้นที่ หรือ พ่นสารกระจายคราบน้ำมัน แต่ไม่ว่าจะใช้วิธีการใด หลังจากนั้นก็จะเกิดกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพ แต่ข้อจำกัดของกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพ ก็คือ เกิดได้ช้า และไม่ทันการณ์ ดังนั้น หากเราสามารถเร่งกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพ หลังการบำบัดทางกายภาพเสร็จแล้ว ก็น่าจะสามารถช่วยฟื้นฟูสภาพแวดล้อม ลดผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศให้น้อยลง”
ซึ่ง “จุลินทรีย์กินน้ำมัน” มีคุณสมบัติสามารถย่อยสลายมลพิษในน้ำมันที่ตกค้างในสิ่งแวดล้อม รวมถึงสารที่เป็นพิษในน้ำมันอื่น ๆ
ประเทศไทย แหล่งจุลินทรีย์คุณภาพและหลากหลาย
การจะเร่งกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพให้เกิดเร็วขึ้น จะต้องใช้จุลินทรีย์กินน้ำมันที่มีประสิทธิภาพ และมีปริมาณที่มากพอ ทั้งนี้ รศ.ดร.อรฤทัย อธิบายว่า ในสิ่งแวดล้อมมีจุลินทรีย์อาศัยอยู่แล้ว แต่อาจจะมีปริมาณไม่มากพอ หรือไม่มีประสิทธิภาพ การจะเพิ่มจุลินทรีย์ให้ได้นั้น ต้องมีการพัฒนาให้เป็นชีวภัณฑ์ หรือเป็นผลิตภัณฑ์ขึ้นมาก่อน เพื่อให้สามารถนำไปใช้งานในสภาพแวดล้อมนั้น ๆ ได้ดี เก็บรักษาในระยะยาวได้ โดยยังคงประสิทธิภาพและปริมาณเอาไว้ได้เหมือนเดิม
“ประเทศไทยถือเป็นพื้นที่มีความหลากหลายทางชีวภาพสูง ในทะเลหรือพื้นที่ต่าง ๆ เป็นแหล่งทรัพยากรที่ดีของจุลินทรีย์ ที่มีคุณสมบัติในการย่อยสลายมลพิษและน้ำมันปิโตรเลียมประเภทต่าง ๆ การทำงานของเราจึงเริ่มต้นจากการค้นหาจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพจากหลาย ๆ แหล่ง กระทั่งต่อยอดพัฒนาออกมาเป็นผลิตภัณฑ์”
ในต่างประเทศจะมีเกณฑ์ที่เกี่ยวกับการขนส่งน้ำมัน คือ จะต้องมีผลิตภัณฑ์สำหรับใช้ในการขจัดคราบน้ำมัน ติดอยู่บนเรือเสมอ เพื่อใช้ในกรณีที่เกิดการรั่วไหลของน้ำมัน แต่ในประเทศไทย ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวในท้องตลาดมีจำหน่ายอยู่เพียงยี่ห้อเดียว เมื่อเทียบกับต่างประเทศที่มีตัวเลือกหลากหลาย และหากจะนำผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นในต่างประเทศมาใช้กับสภาพแวดล้อมที่มีความเฉพาะของประเทศไทย ก็อาจจะไม่ได้ประสิทธิภาพสูงสุดเช่นกัน
“จุลินทรีย์ที่เราใช้ก็เป็นจุลินทรีย์ที่เราคัดเลือกมาจากธรรมชาติ ซึ่งจะใช้ขั้นตอนเฉพาะทางในการคัดเลือก โดยจุลินทรีย์เหล่านี้จะมีแหล่งอาหาร คือ สารมลพิษต่างๆ ซึ่งสารมลพิษเหล่านี้อาจจะเป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์ แต่จุลินทรีย์พวกนี้มีเอนไซม์ที่สามารถย่อยสารมลพิษเหล่านั้นและนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงาน โดยที่ไม่เป็นพิษกับตัวมันได้ รวมถึงจุลินทรีย์ที่ช่วยในการปกป้องจุลินทรีย์ด้วยกัน เช่น จุลินทรีย์ที่สร้างฟิล์มชีวภาพ (biofilm) หรือ จุลินทรีย์ที่สร้างสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ (bio-surfactant) เพื่อทำให้จุลินทรีย์สามารถเข้าถึงมลพิษได้ง่ายขึ้น”
โดยส่วนใหญ่ เราจะพบจุลินทรีย์เหล่านี้ได้ตามแหล่งที่เคยมีการปนเปื้อนมลพิษนั้น ๆ หรือในพื้นที่ที่มีความหลากหลายทางชีวภาพสูง ยกตัวอย่างเช่น ตะกอนจากทะเล ตะกอนจากป่าชายเลน น้ำหรือดินที่ปนเปื้อนปิโตรเลียมไฮโดรคาร์บอน เป็นต้น
ผลิตภัณฑ์ชีวภาพหลายรูปแบบ เพื่อการใช้งานที่แตกต่าง
หลังจากที่ได้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสารพิษ หรือที่เรียกกันง่าย ๆ ว่า จุลินทรีย์กินน้ำมัน ขั้นตอนต่อไป คือ การพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีความพร้อมสำหรับการใช้งาน โดยปัจจุบันผลิตภัณฑ์ที่ได้จากห้องปฏิบัติการ มีอยู่ 3 รูปแบบหลัก ๆ คือ
– ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์พร้อมใช้แบบสูตรน้ำ มีการนำจุลินทรีย์มาเตรียมในรูปแขวนลอย (suspension) ในสารที่คัดเลือก ซึ่งจะช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีอายุการใช้งานยาวขึ้น และนำไปใช้ได้สะดวก เช่น นำไปใช้พ่นบำบัดทรายหรือดิน ที่มีการปนเปื้อนของสารมลพิษ
– ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์อัดเม็ด เป็นการนำจุลินทรีย์ที่คัดแยกได้ไปผสมกับวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรและสารปกป้องเซลล์ สามารถนำไปบำบัดดินหรือทรายที่มีการปนเปื้อนได้ และหากสามารถเพิ่มรูพรุนในดินด้วยแล้ว จะมีส่วนช่วยให้การย่อยสลายมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นด้วย
– ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ที่ตรึงบนวัสดุดูดซับ ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำที่มีการปนเปื้อน ยกตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ตรึงบนวัสดุซับน้ำมัน โดยวัสดุซับน้ำมันทำหน้าที่ดูดซับและกักเก็บน้ำมันที่เป็นอาหารของจุลินทรีย์ ทำให้จุลินทรีย์สามารถนำน้ำมันเหล่านั้นมากำจัดได้มีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้มีการขายกันอย่างแพร่หลายในต่างประเทศ
แม้ผลิตภัณฑ์ชีวภาพดังกล่าวจะช่วยให้เกิดการย่อยสลายอย่างสมบูรณ์และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ก็ยังมีข้อจำกัดในการใช้งาน
“หากมีปริมาณการรั่วไหลของน้ำมันจำนวนมาก จะไม่สามารถเริ่มด้วยวิธีการทางชีวภาพได้ เนื่องจากต้องใช้ระยะเวลานาน และอาจไม่ทนต่อความเป็นพิษสูง แต่ผลิตภัณฑ์เหล่านี้สามารถนำไปใช้เสริมกับวิธีการขจัดคราบน้ำมันปนเปื้อนอื่น ๆ เพื่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด”
ต่อยอดงานวิจัยสู่การผลิตเชิงอุตสาหกรรม
รศ.ดร.อรฤทัย กล่าวว่า ผลิตภัณฑ์ที่ใช้แก้ปัญหาหรือขจัดคราบน้ำมันปนเปื้อนในทะเลที่มีจำหน่ายในท้องตลาดนั้น ไม่เพียงมีน้อยผลิตภัณฑ์ หากยังมีราคาค่อนข้างสูงด้วย
“แนวคิดของเรา คือ การพัฒนาผลิตภัณฑ์หลากหลายรูปแบบ เพื่อสร้างจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพ ทดสอบการขยายขนาดการผลิต และทดสอบการขจัดคราบน้ำมัน และการย่อยสลายในระดับภาคสนามเบื้องต้น หากมีผู้ที่สนใจนำไปต่อยอดการผลิตเพื่อใช้งานจริง เราก็จะถ่ายทอดเทคโนโลยีให้ได้ เพื่อการผลิตในสเกลใหญ่ขึ้น” รศ.ดร.อรฤทัย กล่าว
