ประโยชน์กับชุมชน-สังคม-ประเด็นร้อน
ผลิตภัณฑ์ชีวภาพเพื่อแก้ปัญหาน้ำมันปนเปื้อนในทะเล
การรั่วไหลของน้ำมันในทะเลเป็นปัญหาสำคัญทางสิ่งแวดล้อมทำให้เกิดผลเสียต่อระบบนิเวศวิทยาและสังคมในวงกว้าง น้ำมันที่รั่วไหลที่ลอยอยู่บนผิวน้ำส่งผลกระทบต่อการดำรงชีวิตของสัตว์น้ำ และหากน้ำมันที่รั่วไหลถูกพัดพาด้วยคลื่นและลมเข้าสู่ชายฝั่ง ย่อมทำให้ทัศนียภาพของชายหาด การท่องเที่ยวและภาคเศรษฐกิจได้รับความเสียหาย ตลอดจนส่งผลกระทบต่อความเป็นอยู่ของประชาชน และในเดือนมกราคม 2565 ที่ผ่านมา มีข่าวการเหตุการณ์การรั่วไหลของน้ำมันดิบจากท่อขนส่งน้ำมันใต้ทะเล บริเวณทุนผูกเรือน้ำลึก อยู่ห่างจากท่าเรือมาบตาพุดประมาณ 20 กิโลเมตร ในพื้นที่จังหวัดระยอง แม้ว่าหน่วยงานต่าง ๆ จะพยายามอย่างยิ่งในการกำจัดคราบน้ำมันที่รั่วไหลออกจากทะเล และพื้นที่ชายฝั่ง แต่ก็ยังคงมีคราบน้ำมันบางส่วนที่ยังปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาว
ภาพที่ 1 รองศาสตราจาย์ ดร.อรฤทัย ภิญญาคง หน่วยปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีจุลินทรีย์เพื่อการจัดการมลพิษทางทะเล ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
หน่วยปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีจุลินทรีย์เพื่อการจัดการมลพิษทางทะเล ภายใต้การดูแลของ รองศาสตราจาย์ ดร.อรฤทัย ภิญญาคง ภาควิชาจุลชีววิทยา (ภาพที่ 1) ได้พัฒนานวัตกรรมชีวภัณฑ์ (ภาพที่ 2 – 4) เพื่อการฟื้นฟูสภาพแวดล้อมหลังจากที่มีการรั่วไหลของน้ำมันดิบในทะเลเป็นผลสำเร็จ ชีวภัณฑ์นี้ส่วนช่วยในการย่อยสลายสารมลพิษในน้ำมัน และสามารถนำไปใช้กำจัดสารพิษอื่น ๆ ที่เป็นสารอินทรีย์ รวมถึงคราบน้ำมันที่รั่วไหลได้ด้วย
ก่อนที่จะกล่าวถึงการนำชีวภัณฑ์ไปใช้ในการฟื้นฟูสภาพแวดล้อม จะต้องทราบก่อนว่า กระบวนการกำจัดสารพิษหรือสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมน้ำมีด้วยกันหลายวิธี และแต่ละพื้นที่อาจมีความเหมาะสมในแต่ละพื้นที่แตกต่างกัน
- วิธี Natural Attenuation หมายถึง การใช้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสารพิษตามธรรมชาติ กระบวนการนี้เหมาะสมในบางพื้นที่ เช่น พื้นที่มีจุลินทรีย์ที่มีความหลากหลาย มีสภาพอากาศ ภูมิประเทศ และอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยในช่วงเริ่มต้นจะต้องศึกษาและมีข้อมูลของความหลากหลายของจุลินทรีย์ในธรรมชาติในพื้นที่นั้น ๆ เสียก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลจุลินทรีย์ที่มีเอนไซม์เฉพาะที่สามารถนำน้ำมันหรือสารอินทรีย์ที่รั่วไหลมาใช้เป็นแหล่งอาหารหรือแหล่งคาร์บอน (Carbon source) ได้ นอกจากนี้จำเป็นที่ต้องตรวจติดตามว่า เมื่อเวลาผ่านไป ปริมาณสารพิษหรือสารปนเปื้อนมีระดับลดลงไปมากน้อยเพียงใด
- วิธี Bio-stimulation เป็นการปรับสภาวะให้สิ่งแวดล้อมมีความเหมาะสมต่อการเจริญของจุลินทรีย์ที่ความสามารถในการย่อยสลายสารพิษตามธรรมชาติให้มีจำนวนมากขึ้น และมีปริมาณมากเพียงพอที่จะกำจัดสารพิษหรือสารปนเปื้อนออกไปได้ วิธีนี้เหมาะใช้กับพื้นที่ที่พบจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสารพิษอยู่แล้ว แต่มีจำนวนน้อยหรือไม่พอเพียง หรืออยู่ในสภาวะที่ไม่เหมาะสมกับการมีกิจกรรมการย่อยสลายสารมลพิษ ตัวอย่างการปรับปรุงสภาพสิ่งแวดล้อม เช่น การเพิ่มปริมาณไนโตรเจน หรือการเพิ่มปริมาณออกซิเจน เป็นต้น
- วิธี Bioaugmentation เป็นการเติมจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูงในการย่อยสลายสารพิษ วิธีนี้เหมาะสำหรับพื้นที่หรือสภาพแวดล้อมที่ไม่มีจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการทำลายสารพิษ ในการเลือกจุลินทรีย์ควรเลือกชนิดของจุลินทรีย์ที่มีแหล่งที่มาใกล้เคียงกับสภาพที่จะนำจุลินทรีย์ไปใช้ และจุลินทรีย์จะต้องมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่จะนำจุลินทรีย์ไปใช้ได้
ภาพที่ 2 ผลิตภัณฑ์พร้อมใช้แบบสูตรน้ำ
ภาพที่ 3 ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์อัดเม็ด
ในการค้นหาของจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูงในการย่อยสลายสารพิษ หน่วยปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีจุลินทรีย์เพื่อการจัดการมลพิษทางทะเล ได้เริ่มจากการสำรวจหาจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายสารมลพิษต่าง ๆ รวมถึงจุลินทรีย์ที่ช่วยในการปกป้องจุลินทรีย์ด้วยกัน เช่น จุลินทรีย์ที่สร้างฟิลม์ชีวภาพ (biofilm) หรือจุลินทรีย์ที่สร้างสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ (biosurfactant) เพื่อทำให้จุลินทรีย์สามารถเข้าถึงมลพิษได้ง่ายขึ้น ขั้นตอนในการพัฒนาชีวภัณฑ์ประกอบด้วย
1) การสำรวจพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนหรือรั่วไหลของสารมลพิษ จากนั้นนำดินตะกอนหรือน้ำจากธรรมชาติที่คาดว่าจะมีจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสารพิษอาศัยอยู่ ตัวอย่างเช่น แหล่งที่เคยพบการปนเปื้อนของน้ำมันมาก่อน หน่วยวิจัยได้แยกจุลินทรีย์จากดินตะกอนทะเล ดินตะกอนจากป่าชายเลย ดินตะกอนปากแม่น้ำเจ้าพระยา เป็นต้น นำตัวอย่างดินและน้ำปนเปื้อนกลับมาที่ห้องปฏิบัติการวิจัย
2) การเพิ่มจำนวนจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการกำจัดสารพิษโดยใช้วิธีการเฉพาะในห้องปฏิบัติการ (enrichment) กล่าวคือ การนำจุลินทรีย์มาเลี้ยงในอาหารที่ไม่มีแหล่งคาร์บอนยกเว้นสารอินทรีย์ปนเปื้อนที่ต้องการกำจัดเพียงชนิดเดียว กระบวนการนี้เป็นการบังคับให้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการกำจัดสารพิษยังคงมีชีวิตรอดและเพิ่มจำนวนได้ ส่วนจุลินทรีย์ชนิดอื่น ๆ จะไม่สามารถเจริญเติบโตได้และตายไปในที่สุด
3) นอกจากวิธีการขั้นต้น ปัจจุบันหน่วยปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีจุลินทรีย์เพื่อการจัดการมลพิษทางทะเลได้นำเทคนิคทางด้านอณูชีววิทยา (Molecular Biology) เช่น เมทาจีโนมิกซ์ (Metagenomics) นำมาใช้ในการสำรวจว่ามีจุลินทรีย์ชนิดใดบ้างที่พบในธรรมชาติ และจากนั้นก็หาอาหารเพาะเลี้ยงที่มีความเหมาะสมกับจุลินทรีย์เหล่านั้น ซึ่งจะช่วยให้สามารถแยกจุลินทรีย์ชนิดใหม่ ๆ ได้เพิ่มเติม
4) หลังจากที่ได้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสารพิษ ต่อไปเป็นขั้นตอนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีความพร้อมสำหรับการใช้งาน ซึ่งมีหลายรูปแบบ อาทิ
- ผลิตภัณฑ์พร้อมใช้แบบสูตรน้ำ (ภาพที่ 2) มีการนำจุลินทรีย์มาเตรียมในรูปแขวนลอย (suspension) ในสารที่คัดเลือก ซึ่งจะช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีอายุการใช้งานที่ยาวขึ้น และนำไปใช้ได้อย่างสะดวก เช่น นำไปใช้พ่นบำบัดทรายหรือดินที่มีการปนเปื้อนของสารมลพิษ
- ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์อัดเม็ด (ภาพที่ 3) โดยนำจุลินทรีย์ที่คัดแยกได้ไปผสมกับวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรและสารปกป้องเซลล์ สามารถนำไปบัดบัดดินหรือทรายที่มีการปนเปื้อน ได้เช่นกัน และหากทำการเพิ่มรูพรุนในดินด้วยแล้ว จะมีส่วนช่วยให้การย่อยสลายมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นด้วย
- ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ที่เตรียมจากแบคทีเรียตรึงบนวัสดุดูดซับ (ภาพที่ 4) ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำที่มีการปนเปื้อน ยกตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ตรึงบนวัสดุซับน้ำมัน โดยวัสดุซับน้ำมันทำหน้าที่ดูดซับและกักเก็บน้ำมันที่เป็นอาหารของจุลินทรีย์ ทำให้จุลินทรีย์สามารถนำน้ำมันเหล่านั้นมากำจัดได้มีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้มีการขายกันอย่างแพร่หลายในต่างประเทศ ในประเทศไทยยังมีจำกัดและบางผลิตภัณฑ์ก็ยังอยู่ในระดับห้องปฏิบัติการ เนื่องจากตลาดการใช้งานมีความจำกัด
นอกจากนี้ ข้อสำคัญอีกประการหนึ่งในการเลือกจุลินทรีย์มาใช้ จะต้องเลือกชนิดที่ไม่ก่อโรคหรือเป็นอันตรายต่อมนุษย์หรือสัตว์ ในขณะนี้ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้เหล่านี้ได้มีงานวิจัยรองรับ และพร้อมไปสู่ระดับขยายขนาดแล้ว พร้อมที่จะให้ผู้ลงทุน/ผู้สนใจ มาคุยด้านการร่วมมือและพัฒนาต่อยอด ทั้งนี้ หน่วยงานของภาครัฐและเอกชนที่สนใจสามารถติดต่อขอรายละเอียดเพิ่มเติมได้จาก
รองศาสตราจาย์ ดร.อรฤทัย ภิญญาคง
ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
หน่วยปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีจุลินทรีย์เพื่อการจัดการมลพิษทางทะเล
โทร 02-2187164
ภาพที่ 4 ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ที่เตรียมจากแบคทีเรียตรึงบนวัสดุดูดซับ
ที่มา
รายการรายการทันโลกวิทยาศาสตร์ ทุกวันเสาร์ 10.00-10.30 น. ทางสถานีวิทยุจุฬาฯ FM101.5
เรื่อง “สารชีวภัณฑ์ฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมที่ปนเปื้อนน้ำมัน” โดย รศ.ดร.อรฤทัย ภิญญาคง ภาควิชาจุลชีววิทยา
ออกอากาศวันที่ 12 มีนาคม พ.ศ. 2565
เว็บไซต์ https://www.youtube.com/watch?v=TY7645QqWgw
เรียบเรียงข้อมูลโดย : รศ.ดร.อรฤทัย ภิญญาคง ผศ.ดร.สิทธิพร ภัทรดิลกรัตน์ และ คุณธนัฎฐา สุทธิมาศ งานวิจัยและบริการวิชาการ คณะวิทยาศาสตร์
เอกสารอ้างอิง
Laothamteep N, Naloka K, Pinyakong O. Bioaugmentation with zeolite-immobilized bacterial consortium OPK results in a bacterial community shift and enhances the bioremediation of crude oil-polluted marine sandy soil microcosms. Environ Pollut. 2022 Jan 1;292(Pt A):118309.
Sakdapetsiri C, Kaokhum N, Pinyakong O. Biodegradation of crude oil by immobilized Exiguobacterium sp. AO-11 and shelf life evaluation. Sci Rep. 2021 Jun 21;11(1):12990. doi: 10.1038/s41598-021-92122-1.
Naloka K, Polrit D, Muangchinda C, Thoetkiattikul H, Pinyakong O. Bioballs carrying a syntrophic Rhodococcus and Mycolicibacterium consortium for simultaneous sorption and biodegradation of fuel oil in contaminated freshwater. Chemosphere. 2021 Nov;282:130973. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.130973. Epub 2021 May 25.
ยื่นคำขอจดสิทธิบัตร
- Onruthai Pinyakong and Chatsuda Sakdapetsiri (2020) Process for immobilization of crude oil-degrading bacteria on immobilized material (polypropylene) Patent application number 10 June 2020
- Onruthai Pinyakong and Kallayanee Naloka (2021) Process for immobilization of on oil adsorbent material (polyurethane) in coconut water for oil removal Patent application number 11 August 2021
**ประชาสัมพันธ์ บริการใหม่!!! จาก งานวิจัยและบริการวิชาการ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เพื่อเพิ่ม KPI ภาควิชา/CE-RU-STAR**
อาจารย์ที่สนใจสามารถนัดสัมภาษณ์เพื่อให้ข้อมูลข่าว หรือ ส่งข่าวสั้นมาได้ที่ลิ้ง https://forms.gle/7rpAGtXRP2QTCAX79 หรือ สแกน QR code ด้านล่างนี้
สอบถามเพิ่มเติมติดต่อ งานวิจัยและบริการวิชาการ คุณธนัฏฐา สุทธิมาศ โทรศัพท์ 02-2185128