Wandee Sirapat

All posts by Wandee Sirapat

เคมีสีเขียว (Green Chemistry)
ตอนที่ 2: พลังงานไมโครเวฟกับการเลือกใช้ตัวทำละลายสีเขียว
(Microwave Energy and Green Solvent Selection)

ดร. นพพร ทัศนา ห้องปฏิบัติการเภสัชเคมี สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ (CRI) และโครงการบัณฑิตศึกษาสาขาเคมีชีวภาพ สถาบันบัณฑิตศึกษาจุฬาภรณ์ (CGI) การพัฒนากระบวนการสังเคราะห์สารเคมีโดย “เคมีสีเขียว” [1,3] เป็นวิธีการที่กำลังเป็นที่ศึกษาอย่างมากในต่างประเทศ เพื่อลดขั้นตอนในการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ในห้องปฏิบัติการ และสอดคล้องกับหลักการ “เคมีสีเขียว” ดังที่เคยกล่าวมาแล้ว [3] ตามกฎข้อที่ 3 การออกแบบกระบวนการสังเคราะห์ที่ไม่เป็นอันตราย (Design less hazardous chemical syntheses) และกฎข้อที่ 8 ใช้ตัวทำละลายและกระบวนการที่ปลอดภัย (Use safer solvents and reaction conditions) ตัวทำละลายที่ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ใช้ในปฏิกิริยาทางเคมีมีหลายชนิดได้แก่ น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์เหลว (supercritical CO2) และ ตัวทำละลายมีประจุ (ionic liquids) ในขณะที่ตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนมากไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม การห้ามใช้ตัวทำละลายอินทรีย์เป็นสิ่งที่มีความยุ่งยากในห้องปฏิบัติการทางเคมี การเลือกใช้ตัวทำละลายสีเขียวในปฏิกิริยาเคมีจึงเริ่มถูกพิจารณามากขึ้น ในกระบวนการผลิตของห้องห้องปฏิบัติการเภสัชเคมีและบริษัทผู้ผลิตยา เช่น Pfizer [4] บนพื้นฐานของ Environmental Health… (read more)

การใช้ประโยชน์จากของเสียที่เกิดจากอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมันปาล์ม

รศ.ดร.ประยูร ฟองสถิตย์กุล และ จุฬามาศ บุญมา ภาควิชาวิศวกรรมสุขาภิบาล คณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ในปัจจุบันอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมันปาล์มขยายตัวและเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคที่เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งน้ำมันปาล์มที่ผลิตนั้นได้จากการนำผลปาล์มน้ำมันมาเข้าสู่กระบวนการผลิตในขั้นตอนต่างๆ โดยพื้นที่ในการปลูกปาล์มน้ำมันและโรงงานผลิตน้ำมันปาล์มส่วนใหญ่ตั้งอยู่ทางภาคใต้ของประเทศไทยและบางส่วนอยู่ในภาคตะวันออก ซึ่งมีพื้นที่ปลูกปาล์มน้ำมันประมาณ 1.93 ล้านไร่ (ปี พ.ศ. 2548) (กรมโรงงานอุตสาหกรรม, 2549 และ Patthanaissaranukool and Polprasert, 2011) การขยายตัวของอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมันปาล์มก่อให้เกิดของเสียขึ้นจากกระบวนการผลิตในปริมาณที่มากขึ้นเช่นกัน ซึ่งหากไม่มีการบำบัดหรือกำจัดของเสียอย่างถูกต้องแล้ว ย่อมส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก ทั้งนี้กระบวนการผลิตน้ำมันปาล์มก่อให้เกิดของเสียใน 2 รูปแบบด้วยกัน คือ ของเสียในรูปของแข็ง เช่น เส้นใยปาล์ม กะลาปาล์ม เป็นต้น ซึ่งของเสียเหล่านี้ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในส่วนของหม้อนึ่งไอน้ำของกระบวนการผลิตน้ำมันปาล์มและก่อให้เกิดของเสียในรูปของเถ้าเป็นจำนวนมากในที่สุด เถ้าที่เกิดขึ้นมีขนาดอนุภาคเล็กน้ำหนักเบา อาจจะเกิดการฟุ้งกระจายสู่สิ่งแวดล้อมได้ ดังนั้นจึงต้องมีการกำจัดอย่างถูกวิธีเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดมลพิษทางอากาศซึ่งอาจทำให้เป็นอันตรายต่อมนุษย์ได้ การนำเถ้ามาเป็นตัวดูดซับเป็นวิธีและมาตรการหนึ่งที่สำคัญและถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย อาทิเช่น การนำเถ้าไปใช้ประโยชน์ในการเป็นตัวดูดซับโลหะหนักในกระบวนการบำบัดน้ำเสียที่มีโลหะหนักโดยใช้กระบวนการดูดซับเพราะอนุภาคของเถ้ามีพื้นที่ผิวและขนาดของรูพรุนที่เหมาะสม นอกจากนี้เนื่องจากเถ้ามีส่วนประกอบทางเคมีที่สำคัญ ได้แก่ SiO2, CaO, Al2O3 และ Fe2O3 ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของวัสดุปอซโซลาน ซึ่งวัสดุปอซโซลานนั้นสามารถนำมาใช้เป็นส่วนผสมในการปรับเสถียร/การทำให้เป็นก้อนแข็งรวมกับซีเมนต์ได้ ดังนั้น เถ้าจึงถูกนำไปใช้เป็นวัสดุปอซโซลานสำหรับการปรับเสถียร/การทำให้เป็นก้อนแข็งของกากตะกอนของโลหะหนัก ซึ่งทำให้ได้ก้อนแข็งที่มีเสถียรภาพซึ่งเมื่อทดสอบค่ารับแรงอัดและค่าการชะละลายของโลหะหนักแล้วสามารถนำไปใช้ประโยชน์เป็นวัสดุก่อสร้างได้ดี… (read more)

การศึกษาความเหมาะสมในการใช้ Bacteroides-infecting Bacteriophage
เป็นตัวบ่งชี้การปนเปื้อนของสิ่งปฏิกูลจากคนและมูลสัตว์ในแหล่งน้ำในประเทศไทย

ดร. ขวัญรวี สิริกาญจน สถาบันบัณฑิตศึกษาจุฬาภรณ์ และสถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ ในปัจจุบัน มาตรฐานทางชีววิทยาของคุณภาพน้ำสำหรับบ่งชี้การปนเปื้อนของจุลินทรีย์ในน้ำดื่ม น้ำประปา น้ำผิวดินและน้ำทะเลนั้น ใช้แบคทีเรียชี้แนะกลุ่มดั้งเดิม (Traditional Fecal Indicators) ซึ่งประกอบไปด้วยแบคทีเรียกลุ่มโคลิฟอร์มทั้งหมด แบคทีเรียกลุ่มฟีคัลโคลิฟอร์ม E. coli และ Enterococci ซึ่งมีข้อจำกัดหลายๆด้าน เช่น การเพิ่มจำนวนในสิ่งแวดล้อมทำให้ค่าที่ได้ไม่เป็นดัชนีบ่งชี้ที่แท้จริงของการปนเปื้อน ทำให้มีความจำเป็นต้องศึกษาจุลินทรีย์กลุ่มอื่นๆ เพื่อใช้เป็นจุลินทรีย์ชี้แนะตัวใหม่ หนึ่งในกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีการศึกษา คือ bacteriophages of Bacteroides ซึ่งเป็นไวรัสชนิดหนึ่งที่เติบโตเพิ่มจำนวนในแบคทีเรียชนิดที่ไม่ใช้อากาศ ในตระกูล Bacteroides โดยพบอาศัยอยู่ในลำไส้ของคนและสัตว์เลือดอุ่นชนิดอื่นๆ เช่น โคและสุกร เป็นต้น โครงการวิจัยนี้ศึกษาความเหมาะสมของการใช้ bacteriophages of Bacteroides เพื่อเป็นตัวบ่งชี้การปนเปื้อนของสิ่งปฏิกูลจากคนและมูลสัตว์ในแหล่งน้ำในประเทศไทย โดยมีวัตถุประสงค์ย่อยของโครงการ คือ1) ตรวจหาชนิดและปริมาณของ bacteriophages of Bacteroides จากแหล่งกำเนิดน้ำเสียจากคนและสัตว์ต่างๆ 2) ศึกษาและจำแนกชนิดของ bacteriophages of Bacteroides ที่มาจากสิ่งปฏิกูลจากคนและจากมูลสัตว์ เพื่อใช้เป็นแนวทางในการบ่งบอกแหล่งที่มาของการปนเปื้อนจากคนหรือสัตว์… (read more)

ผลกระทบของความเครียดที่เกิดจากระดับความเค็มต่อการเจริญและเมแทบอลิซึม
ของสาหร่ายน้ำจืด Chlorella vulgaris

ดร. เมธา มีแต้ม ภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล สาหร่ายขนาดเล็ก (microalgae) เป็นสิ่งมีชีวิตจำพวกพืชที่สามารถผลิตอาหารด้วยตนเองผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง สาหร่ายขนาดเล็กส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำประเภทต่างๆ และทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารที่สำคัญของสัตว์ขนาดเล็กในระบบนิเวศ นอกจากนี้มนุษย์ยังสามารถนำสาหร่ายขนาดเล็กบางชนิดมาเพาะเลี้ยงเพื่อประโยชน์ทางการค้า คลอเรลลา (Chlorella) เป็นสาหร่ายสายพันธุ์หนึ่งที่ถูกนำมาเพาะเลี้ยง เพื่อผลิตเป็นอาหารและอาหารเสริมเป็นเวลากว่า 30 ปีแล้ว คลอเรลลาเป็นสาหร่ายเซลล์เดียว จัดอยู่ในกลุ่มของสาหร่ายสีเขียว (chlorophyte) เติบโตเร็ว พบได้บ่อยในแหล่งน้ำจืดและบางสายพันธุ์พบในน้ำกร่อยหรือน้ำเค็ม นอกจะมีปริมาณโปรตีน วิตามิน และเกลือแร่ที่จำเป็นต่อร่างกายในปริมาณที่สูงแล้ว คลอเรลลายังผลิตไขมันปริมาณมาก จึงเป็นสายพันธุ์หนึ่งที่ได้รับความสนใจในปัจจุบันในการพัฒนามาเป็นแหล่งพลังงานชีวมวลหมุนเวียนสำหรับผลิตไบโอดีเซลด้วย ปริมาณและคุณภาพที่ลดลงของแหล่งน้ำสำหรับอุปโภคบริโภคและใช้ในการเกษตรเป็นปัญหาสำคัญระดับโลกที่ต้องได้รับการป้องกันและแก้ไขอย่างเร่งด่วน การเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้น้ำจืดเป็นปริมาณมาก ความเป็นไปได้ในการเพาะเลี้ยงสาหร่ายระดับอุตสาหกรรมเพื่อผลิตไบโอดีเซลจึงอาจถูกกำจัดโดยปริมาณแหล่งน้ำจืด ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์หลักที่จะทดสอบผลของระดับความเค็มของน้ำที่ใช้เพาะเลี้ยงต่อการเจริญและการผลิตไขมันของคลอเรลลา สายพันธุ์ Chlorella vulgaris ในการทดลอง C. vulgaris ถูกเลี้ยงในอาหารสูตร BG-11 เป็นเวลา 7 วัน ภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการที่ให้แสงสีขาว 5,000 lux ตลอดเวลา ให้อากาศปกติที่อัตราการไหล 1 ml อากาศต่อนาทีต่ออาหาร 1 ml และควบคุมอุณหภูมิที่ 25º… (read more)

การผลิตไบโอดีเซลให้มีประสิทธิภาพสูงโดยเอนไซม์ไลเปส
ที่ทนต่อสารทำละลายอินทรีย์

ดร. สุวิทย์ ล้อประเสริฐ ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพ สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ และ หลักสูตรวิทยาศาสตร์ชีวภาพประยุกต์ สถาบันบันฑิตศึกษาจุฬาภรณ์ จากการศึกษาวิจัยเรื่อง การใช้น้ำเสียจากอุตสาหกรรมน้ำมันปาล์มเพื่อผลิตเอนไซม์ที่ย่อยไขมัน ซึ่งสามารถแยกเชื้อจุลชีพที่ผลิตเอนไซม์ไลเปสปริมาณสูงและคุณภาพดี จากน้ำเสียของโรงงานผลิตน้ำมันปาล์ม ได้หลายสายพันธุ์ แต่ละสายพันธุ์มีคุณสมบัติที่น่าสนใจ เฉพาะตัวแตกต่างกันไป เช่น ผลิตไลเปสในปริมาณสูง หรือไลเปสสามารถทนความเป็นกรด-ด่างได้ดี เป็นต้น สายพันธุ์ที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือ สายพันธุ์ที่ผลิตเอนไซม์ไลเปสที่ทำงานได้ดีเมื่อมีสารทำละลายอินทรีย์อยู่ด้วย ซึ่งคุณสมบัติพิเศษนี้ เหมาะอย่างยิ่งในการนำไปพัฒนาใช้ใขบวนการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลเนื่องจากในขบวนการผลิตไบดอดีเซลต้องใช้สารละลายอินทรีย์คือแอลกอฮอล์ด้วย โดยปกติแล้วเอนไซม์ไลเปสทั่วไปจะไม่สามารถทนต่อสารทำละลายอินทรีย์ได้คือจะสูญเสียการทำงานไป สาเหตุดังกล่าวเป็นอุปสรรคอย่างมากต่อขบวนการผลิตไบโอดีเซลที่ใช้เอนไซม์ไลเปส ในหลักการแล้ว การผลิตไบโอดีเซลโดยใช้เอนไซม์ไลเปสจะให้ผลผลิตที่สูงกว่าการใช้ปฏิกิริยาเคมี และที่สำคัญคือเป็นขบวนการผลิตที่สะอาดปราศจากมลพิษ แต่อุปสรรคที่สำคัญสำหรับขบวนการนี้คือ ราคาของเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติที่ดีคือ ทนต่อสภาพที่มีสารทำละลายอินทรีย์ความเข้มข้นสูงๆ นั้นแพงมาก ทำให้ต้นทุนการผลิตสูงเกินความคุ้มค่าในการลงทุน กล่าวได้ว่าปัจจัยที่มีความสำคัญที่สุดของขบวนการผลิตไบโอดีเซลโดยใช้เอนไซม์คือไลเปสเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติที่ดีนั้นเอง จากการค้นพบเชื้อจุลชีพในประเทศไทยที่ผลิตเอนไซม์ไลเปสที่มีคุณสมบัติพิเศษ คือทำงานได้ดีเมื่อมีสารทำละลายอินทรีย์อยู่ด้วย งานที่สำคัญต่อมาคือ การผลิตเอนไซม์นี้ให้ได้ในปริมาณมากเพื่อศึกษาคุณสมบัติโดยละเอียด เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในขบวนการผลิตไบโอดีเซลในประเทศไทยต่อไปไลเปสที่ผลิตโดยเชื้อ Proteus sp. SW1 ให้ค่า lipase activity สูง (มากกว่า 200% ของ activity เริ่มต้น เมื่อมี isopropanol, ethanol, acetone… (read more)