microPET ระบบย่อยสลายพลาสติกในอวกาศด้วยแบคทีเรีย

หนึ่งในปัญหาใหญ่ด้านสิ่งแวดล้อมที่กำลังเกิดขึ้นอยู่บนโลกนี้ คือปัญหาขยะพลาสติกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง มีข้อมูลว่า ในปี 1950 มีปริมาณขยะพลาสติกอยู่ที่ 2.3 ล้านตัน และพุ่งสูงถึง 448 ล้านตันในปี 2015 ยิ่งไปกว่านั้น มีการคาดการณ์ว่าจะเพิ่มขึ้นอีกเป็นเท่าตัวภายในปี 2050 โดยจากปริมาณขยะพลาสติกทั้งหมด พลาสติกประเภทใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้ง (single-use-plastic) มีสัดส่วนถึง 40% เลยทีเดียว นี่เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้ปริมาณขยะพลาสติกพุ่งสูงขึ้นอยากมาก จะดีกว่าไหมถ้าจะมีวิธีที่ช่วยลดปริมาณพลาสติก โดยเฉพาะประเภทใช้ครั้งเดียวทิ้งให้น้อยลงได้โดยไม่ทิ้งมลพิษไว้ให้กับโลกของเรา และเทคโนโลยีที่เป็นหนึ่งในความหวังใหม่ในการลดปริมาณขยะพลาสติกที่ผู้เขียนอยากจะพาไปทำความรู้จักก็คือโครงการที่มีชื่อว่า microPET นั่นเอง

เมื่อวันที่ 26 พฤศจิกายน 2565 ที่ผ่านมา ได้มีการปล่อยจรวดขึ้นสู่สถานีอวกาศนานาชาติจากฐานปล่อยจรวดที่ศูนย์อวกาศเคนเนดี้ (Kennedy Space Center) โดยความร่วมมือระหว่างองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (National Aeronautics and Space Administration: NASA) และบริษัทสเปซเอ็กซ์ (SpaceX) ภายใต้ภารกิจที่มีชื่อว่า CRS-26 

ภารกิจดังกล่าวนี้มีการบรรทุกเพย์โหลด (payload) ที่ใช้ในการทดลองมากมายกับสภาพแวดล้อมบนอวกาศที่แตกต่างจากบนโลกทั้งรังสีบนอวกาศและรวมไปถึงสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ โดยหนึ่งในการทดลองที่มีความน่าสนใจมาก คือการพัฒนาระบบเลี้ยงแบคทีเรียเพื่อย่อยสลายพลาสติกบนอวกาศที่มีชื่อโครงการว่า microPET ซึ่งเป็นโครงการภายใต้ความร่วมมือระหว่างนักวิจัยจาก MIT Media Lab Space Exploration Initiative, The National Renewable Energy Laboratory (NREL), Weill Cornell Medicine, Harvard Medical School และ Seed Health 

โครงการ microPET เป็นโครงการที่ริเริ่มขึ้นมาโดยมีจุดประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการลดปริมาณขยะพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง (single-use plastic) โดยใช้แบคทีเรียชนิด Pseudomonas putida ที่ถูกวิศวกรรมมาเพื่อให้ผลิตเอนไซม์ในการอัพไซเคิล (upcycle) พลาสติกให้เป็นวัสดุที่มีคุณภาพสูงเพื่อนำประยุกต์ใช้ต่อไป

สำหรับคนที่สงสัยว่าการอัพไซเคิล (upcycle) มันต่างจากการรีไซเคิล (recycle) ที่เรามักจะได้ยินกันอย่างไร อธิบายโดยคร่าวคือ การรีไซเคิลจะเป็นเพียงการนำวัสดุที่ไม่ได้ใช้แล้วมาผ่านกระบวนการแปรรูปให้กลายเป็นวัตถุดิบใหม่ที่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีกครั้ง ซึ่งวัตถุดิบดังกล่าวอาจจะมีคุณภาพที่ด้อยลงก็ได้ ในขณะที่การอัพไซเคิล จะเป็นการนำวัสดุที่ไม่ใช้แล้วมาผ่านกระบวนการเพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับผลิตภัณฑ์ พูดง่ายๆคือเหมือนการอัพเกรด (upgrade) ของเดิมให้ดีขึ้นกว่าเดิมนั่นเอง

โดยแบคทีเรียสายพันธุ์ Pseudomonas putida นี้จะผลิตเอนไซม์ที่สามารถทำปฏิกิริยาย่อยสลายพลาสติกที่เป็นสารประเภท polyethylene terephthalate (PET) ให้กลายเป็นสารอินทรีย์ที่มีชื่อว่า ß-ketoadipic acid (BKA) ซึ่งเป็นหน่วยย่อย (monomer) ของไนลอนที่มีประสิทธิภาพสูง ใช้เป็นวัสดุสำหรับการสร้างสิ่งของต่างๆ เช่น รองเท้า เฟอร์นิเจอร์ หรือแม้กระทั่งชุดนักบินอวกาศ ซึ่งการนำระบบนี้ไปใช้ในสถานีอวกาศ ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมในอวกาศ ทั้งรังสีและสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำจะเป็นเหมือนตัวเร่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพปฏิกิริยาดังกล่าวให้มากขึ้น 

ในตัวระบบ microPET นั้นประกอบไปด้วยระบบเลี้ยงแบคทีเรียที่ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะในพื้นที่ที่จำกัด โดยระบบเลี้ยงนี้จะมีการป้อนโปรแกรมคำสั่งเพื่อให้อาหารเพาะเลี้ยงแบคทีเรียแบบอัตโนมัติ นอกจากนั้นก็จะมีการติดอุปกรณ์ตรวจวัดค่าต่างๆที่จำเป็นต่อการทดลอง เช่น อุณหภูมิ ค่าการดูดกลืนแสง (optical density) เป็นต้น ทำให้ระบบดังกล่าวนี้เป็นระบบอัตโนมัติโดยสมบูรณ์ ซึ่งสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องอาศัยแรงงานจากนักบินอวกาศเลยแม้แต่น้อย

ทางทีมวิจัยมองว่า การพัฒนาเทคโนโลยีนี้มีศักยภาพที่จะเป็นต้นแบบของระบบเลี้ยงจุลชีพในอวกาศอย่างยั่งยืน เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นนอกเหนือจากเรื่องของสิ่งแวดล้อมได้ด้วย

ความสำเร็จในโครงการนี้จะเป็นความหวังใหม่ให้กับมนุษยชาติในการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะเรื่องของขยะพลาสติกที่กำลังทวีความรุนแรงมากขึ้นจากการปริมาณการใช้งานที่มากขึ้นของมนุษย์ได้

และจะเป็นผลดีอย่างมากต่อการสำรวจห้วงอวกาศในระยะยาว โดยการใช้ทรัพยากรณ์ที่มีอยู่อย่างจำกัดให้เกิดประโยชน์สูงสุด ซึ่งจะทำให้เกิดความยั่งยืนได้ในระยะยาว

โฉมหน้านักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังโครงการ microPET ซึ่งมีคุณพัทน์ ภัทรนุธาพร (พีพี) นักวิจัยชาวไทยหนึ่งเดียวจาก MIT Media Lab เป็นสมาชิกในทีมวิจัยนี้ด้วย

จะเห็นได้ว่า ท่ามกลางอวกาศอันแสนกว้างใหญ่นั้น มีโอกาสมากมายที่รอให้เราเข้าไปค้นหาอยู่ สิ่งที่ได้มาไม่ใช่เพียงแค่เพื่อขยายขอบเขตความรู้ของมนุษยชาติเท่านั้น แต่ยังสามารถนำความรู้ที่ได้กลับมาพัฒนาคุณภาพชีวิตความเป็นอยู่ให้ผู้คนบนพื้นโลกได้อีกด้วย 

อ้างอิง

MIT Media Lab | MicroPET : Investigation of Biodegradation of PET Plastics in Spaceflight

Seed | News From SeedLabs: The First Bacteria to Upcycle Single-Use Plastic is Heading to Space 

Fast Company | This company is sending plastic-eating enzymes into space