แบคทีเรียทนร้อนที่สามารถย่อยพลาสติกอย่างมีประสิทธิภาพ

ปัญหาขยะ น้ำเสียจากเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมจัดเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมมีผลกระทบต่อคุณภาพชีวิตของมนุษย์และความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต เช่น สัตว์ พืช รวมทั้งเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำหน้าที่เป็นผู้ย่อยสลายในระบบนิเวศทั้งในประเทศไทยและต่างประเทศ มีการคาดการณ์ว่ามีปริมาณพลาสติกมากกว่า 4.8 ล้านตันต่อปี ถูกทิ้งลงทะเล (Boucher & Friots, 2016) และพบไมโครพลาสติกหรือพลาสติกที่มีขนาดเล็กกว่า 5 มิลลิเมตร สะสมในสัตว์น้ำและระบบนิเวศใกล้เคียง เช่น หอยแครงและหอยสองฝาในบริเวณชายฝั่งตะวันออกของประเทศไทย (ปิติพงษ์ ธาระมนต์ และคณะ, 2559) ชายหาดที่จังหวัดภูเก็ต (เพ็ญศิริ เอกจิตต์ และ สิริวรรณ รวมแก้ว, 2559) รวมทั้งทะเลและมหาสมุทร (Boucher & Friots, 2016) การสะสมของไมโครพลาสติกในสัตว์น้ำและแหล่งน้ำแสดงถึงการปนเปื้อนไมโครพลาสติกในระบบนิเวศและห่วงโซ่อาหาร ซึ่งอาจส่งกระทบต่อสุขภาพของสัตว์น้ำ สุขอนามัยของมนุษย์ซึ่งเป็นผู้บริโภค รวมถึงการเปลี่ยนแปลงในระดับยีนและสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต (สุทธิรัตน์ กิตติพงษ์วิเศษและคณะ, 2562) เนื่องจากสารพิษที่สะสมตกค้างในไมโครพลาสติก เช่น สารกลุ่มพอลิไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) พอลิคลอริเนตไบฟีนิล (PCBs) ดีดีที (DDT) และไดออกซิน เป็นต้น นอกจากนี้สารบางกลุ่มจัดว่ามีคุณสมบัติก่อมะเร็งในมนุษย์ (สถาบันวิจัยและพัฒนาทรัพยากรทางทะเลและป่าชายเลน และ คณะเทคโนโลยีทางทะเลมหาวิทยาลัยบูรพา, 2017) นอกจากปัญหาการปนเปื้อนพลาสติกในแหล่งน้ำ ปัญหาปริมาณขยะมูลฝอยมีแนวโน้มที่จะเพิ่มสูงขึ้น จาก 26.85 ล้านตัน จาก พ.ศ. 2558 เป็น 27.06 ล้านตัน ใน พ.ศ. 2559 เนื่องมาจากการเพิ่มปริมาณประชากรและการเริ่มฟื้นตัวของเศรษฐกิจในประเทศ ซึ่งยังพบซากผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็คโทรนิคปะปนอยู่ในขยะมูลฝอยทั่วไปอีกด้วย นอกจากนี้มีปริมาณขยะมูลฝอยตกค้างในสถานที่จัดเก็บขยะมูลฝอยที่ยังดำเนินการจัดการไม่ถูกต้อง มากกว่า 9 ล้านตัน โดยข้อมูลจากกรมควบคุมมลพิษ (สำนักงานนโยบายและแผนทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม, 2561)

หนึ่งในการแก้ปัญหาพลาสติกปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมคือการบำบัดทางชีวภาพ (Bioremediation) โดยใช้เชื้อจุลินทรีย์ย่อยสลายพลาสติกจนกระทั่งได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ โดยเชื้อจุลินทรีย์ในทะเลบางชนิดมีคุณสมบัติในการผลิตเอนไซม์เพื่อย่อยพลาสติก เช่น  Ideonella sakaiensis 201-F6 ที่มีคุณสมบัติย่อย polyethylene terephthalate (PET) จนเป็นกรดเทเรพธาลิกและเอธิลีนไกลคอล ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (Yoshida et al., 2016; Palm et al., 2019) รวมทั้งเชื้อกลุ่มแอคติโนแบคทีเรียที่สามารถย่อย Polylactic Acid (PLA) (Butbunchu & Pathom-Aree, 2019). ในการศึกษาก่อนหน้านี้พบเชื้อแบคทีเรียทนร้อนที่สามารถย่อย polyethylene ได้ (Hadad et al., 2005) แบคทีเรียทนร้อนเหล่านี้มีความน่าสนใจนำไปใช้ในเป็นเชื้อจุลินทรีย์ในกองปุ๋ยหมักซึ่งมีอุณหภูมิสูงได้ (Partanen et al., 2010) ดังนั้นเชื้อแบคทีเรียจึงเป็นสิ่งมีชีวิตที่คุณสมบัติในการย่อยสลายพลาสติก และเชื้อแบคทีเรียที่คัดแยกจากธรรมชาติมีความเสี่ยงต่ำที่จะนำไปย่อยขยะมูลฝอยในแหล่งเก็บขยะ หรือนำไปใช้ในเครื่องย่อยขยะเพื่อลดปริมาณขยะพลาสติก รวมทั้งอาจประยุกต์ใช้ในการสร้างสารเคมีที่มีมูลค่าสูง เช่น PHA และ succinic acid ได้อีกด้วย (Ru et al., 2020)

คณะผู้วิจัยจึงเล็งเห็นถึงความสำคัญในการหากลุ่มเชื้อแบคทีเรียทนร้อนที่สามารถย่อยสลายพลาสติกในบริเวณที่มีการปนเปื้อนพลาสติกในประเทศไทย เพื่อนำเชื้อจุลินทรีย์หรือเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง นำไปพัฒนาต่อยอดงานวิจัย เช่น พัฒนาเป็นปุ๋ยหมัก เครื่องกำจัดขยะมูลฝอย หรือสร้างสารเคมีที่มีมูลค่าสูง เพื่อแก้ปัญหาขยะมูลฝอยอย่างยั่งยืน

เอกสารอ้างอิง

Boucher, J., & Friot, D., 2017, Primary microplastics in the oceans: A global evaluation of sources.

ปิติพงษ์ ธาระมนต์ และคณะ. (2559). การปนเปื้อนของไมโครพลาสติกในหอยสองฝาบริเวณชายหาดเจ้าหลาวและชายหาดคุ้งวิมาน จังหวัดจันทบุรี.แก่นเกษตร 44 ฉบับพิเศษ 1.738-744

เพ็ญศิริ เอกจิตต์ และ สิริวรรณ รวมแก้ว (2562). ขยะไมโครพลาสติกบริเวณชายหาดฝั่งตะวันตก จังหวัดภูเก็ต. วารสารสิ่งแวดล้อม, ปีที่ 23 (ฉบับที่ 2)

สุทธิรัตน์ กิตติพงษ์วิเศษ, อาทิตย์ เพ็ชร์รักษ์, เจนยุกต์ โล่ห์วัชรินทร์, จงรักษ์ ผลประเสริฐ. (2562). มลสารไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำเสียดิบและระบบบำบัดน้ำเสีย. วารสารสิ่งแวดล้อม, ปีที่ 23 (ฉบับที่ 1).

สถาบันวิจัยและพัฒนาทรัพยากรทางทะเลและป่าชายเลน และ คณะเทคโนโลยีทางทะเลมหาวิทยาลัยบูรพา., (2017)., การสำรวจและจำแนกตัวอย่างขยะทะเล ประเภทไมโครพลาสติก., Retrieved from https://www.dmcr.go.th/detailLib/3095

สำนักงานนโยบายและแผนทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม. (2561). รายงานสถานการณ์คุณภาพสิ่งแวดล้อม พ.ศ. 2560. http://www.onep.go.th/ebook/soe/soereport2017.pdf

Yoshida S., Hiraga K., et l. (2016) A bacterium that degrades and assimilates poly (ethylene terephthalate). Science 351, 1196-1199.

Palm, G.J., Reisky, L., Böttcher, D. et al. (2019). Structure of the plastic-degrading Ideonella sakaiensis MHETase bound to a substrate. Nat Commun 10, 171, https://doi.org/10.1038/s41467-019-09326-3.

Butbunchu, Natthicha., Pathom-Aree, Wasu (2019). Actinobacteria as Promising Candidate for Polylactic Acid Type Bioplastic Degradation. Front. in Microbiol. 10., 2834.,   https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02834.

Hadad, D., S. Geresh, and A. Sivan. 2005. “Biodegradation of Polyethylene by the Thermophilic Bacterium Brevibacillus Borstelensis.” Journal of Applied Microbiology 98(5):1093–1100.

Ru, J., Huo, Y., & Yang, Y. (2020). Microbial Degradation and Valorization of Plastic Wastes. In Frontiers in Microbiology (Vol. 11, p. 442). Frontiers Media S.A. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00442