นาโนเทค สวทช. เปลี่ยนของเหลือจากการเกษตร-โรงงานกระดาษ สู่ "สารชีวภัณฑ์ไฮบริดระดับนาโน" ป้องกัน-ยับยั้งเชื้อราก่อโรคในนาข้าว ทดแทนสารเคมี ตอบโจทย์ BCG เพื่อความยั่งยืน
วันที่ 22 ธันวาคม 2566 ดร. วรรณวิทู วรรณโมลี ทีมวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยา กลุ่มวิจัยการเร่งปฏิกิริยาและการคำนวณระดับนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า ข้าวเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของไทย ซึ่งเราผลิตและส่งออกเป็นอันดับต้นๆ ของโลก แต่ต้องเผชิญปัญหาจากสารเคมีตกค้างจากการใช้สารเคมีทางการเกษตรที่เพิ่มขึ้นทุกปี นอกจากส่งผลต่อผู้บริโภคและสิ่งแวดล้อมแล้ว ยังกระทบการส่งออก เนื่องจากมีการตีกลับข้าวที่มีปริมาณสารเคมีเกินกว่าค่ามาตรฐานที่กำหนดอีกด้วย
"เราพบว่า เกษตรกรมีความจำเป็นต้องใช้สารเคมีเพื่อยับยั้งโรคในนาข้าว โดยโรคข้าวที่พบบ่อยในทุกส่วนของประเทศไทย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่นาน้ำฝนและนาชลประทาน ได้แก่ โรคไหม้ข้าว ซึ่งโรคดังกล่าวมีสาเหตุหลักมาจากเชื้อรา ที่สามารถทำลายผลผลิตของข้าวได้ในทุกระยะของต้นข้าวและสร้างความเสียหายในนาข้าวมากกว่า 80% ของผลผลิตข้าวทั้งหมด ซึ่งมีความรุนแรงและลุกลามอย่างรวดเร็ว"
ดร. วรรณวิทู กล่าวอีกว่า ทีมวิจัยนาโนเทคมองเห็นโอกาสในการพัฒนาสารชีวภัณฑ์ทางเลือกเพื่อแก้ปัญหาให้เกษตรกร ด้วยความเชี่ยวชาญของทีมวิจัยทางด้านการใช้ประโยชน์จากชีวมวล โดยเฉพาะลิกนิน ซึ่งเป็นสารธรรมชาติที่พบได้ในพืชทุกชนิด และมีคุณสมบัติเด่นในการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ ต้านอนุมูลอิสระ รวมถึงป้องกันรังสียูวีได้อีกด้วย
งานวิจัย "การพัฒนาสารชีวภัณฑ์ไฮบริดระดับนาโนจากลิกนินที่สกัดจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเพื่อใช้ในการป้องกันและยับยั้งเชื้อราก่อโรคในนาข้าว" จึงเกิดขึ้น ด้วยเป้าหมายเพื่อแก้ไขและลดความเสียหายได้โดยการฟื้นฟูระบบการเกษตรจากการนำวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรในท้องถิ่นอย่างฟางข้าว ซึ่งมีปริมาณคงเหลือมากถึง 11 ล้านตันต่อปี หรือของเสียจากกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ มาผลิตเป็นสารชีวภัณฑ์จากธรรมชาติ เพื่อทดแทนการใช้สารเคมีอันตราย
ดร. วรรณวิทู เผยว่า ทีมวิจัยสกัดลิกนินจาก 2 แหล่งคือ ฟางข้าว โดยเริ่มจากการนำวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรมาผ่านกระบวนการปรับสภาพทางกายภาพร่วมกับการบำบัดทางเคมีด้วยด่าง เพื่อแยกสารละลายลิกนิน ในขณะเดียวกัน ก็สามารถใช้ลิกนินจากน้ำดำ (Black Liquid) ซึ่งเป็นของเสียจากกระบวนการต้มเยื่อของอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ หรือโรงงานกระดาษต่างๆ ที่มีจำนวนมากถึง 8 แสนตันต่อปี ไปผ่านกระบวนการตกตะกอนด้วยสารละลายกรดร่วมกับการลดขนาดอนุภาคด้วยแรงเชิงกลภายใต้ความดันสูง เพื่อทำให้เกิดเป็นอนุภาคระดับนาโนที่มีความเสถียร
ทีมวิจัยนาโนเทค สวทช. พัฒนา 3 ต้นแบบผลิตภัณฑ์ คือ ลิกนิน ที่มีสมบัติในการป้องกันเชื้อราก่อโรคในข้าว ซึ่งเหมาะที่จะใช้ก่อนเกิดโรคไหม้ข้าว, ลิกนินผสมสารสกัดธรรมชาติ ที่นอกจากสามารถป้องกันและยับยั้งเชื้อราก่อโรคแล้ว ยังเสริมประสิทธิภาพของสารสกัดธรรมชาติ ต้นแบบสุดท้ายคือ ลิกนินผสมสารสกัดธรรมชาติและพอลิเมอร์ธรรมชาติ ช่วยเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะของสารออกฤทธิ์และเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันและยับยั้งเชื้อราที่ก่อโรคไหม้ข้าว รวมถึงมีธาตุอาหารหลักที่ช่วยบำรุงต้นข้าวอีกด้วย นอกจากนี้ สารชีวภัณฑ์ดังกล่าวยังสามารถใช้ร่วมกับชีวภัณฑ์เชื้อราไตรโคเดอร์มาได้โดยไม่เป็นปฏิปักษ์กัน
ทีมวิจัยมีการทดสอบในระดับภาคสนามจำนวน 4 ไร่ ร่วมกับนายธีระวัช สุวรรณนวล นักวิชาการเกษตรชำนาญการ จากศูนย์วิจัยข้าว จ.ขอนแก่น ตั้งแต่เดือนสิงหาคม 2566 ที่ผ่านมา จากนั้น เก็บข้อมูลเปรียบเทียบสารชีวภัณฑ์นาโนไฮบริดจากลิกนินกับสารเคมีทางการค้าที่เกษตรกรนิยมใช้ โดยดูจากอาการที่ปรากฏบนใบข้าวแสดงอาการของโรค และประเมินความเสียหายของใบข้าวจากการเข้าทำลายของเชื้อราโรคไหม้ตามเกณฑ์ของ Standard Evaluation System for Rice (IRRI, 2013) โดยผลการทดสอบพบว่า สารชีวภัณฑ์นาโนไฮบริดจากลิกนินมีคะแนนการเกิดโรคไหม้ = 3 ต้านทานได้ใกล้เคียงกับสารเคมีทางการค้า
“ไม่ว่าจะเป็นน้ำดำจากอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ หรือฟางข้าวจากภาคเกษตรกรรม ล้วนเป็นวัสดุเหลือใช้ในกระบวนการผลิต ซึ่งหลายคนต่างพยายามหาวิธีใช้ประโยชน์ การพัฒนาเป็นสารชีวภัณฑ์นาโนไฮบริดจากลิกนินก็เช่นกัน เรามองว่า นวัตกรรมนี้เป็น Waste to Worth ที่สามารถลดต้นทุนการผลิตเป็นทางเลือกให้เกษตรกร รักษาสภาพแวดล้อม อนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและเป็นการเพิ่มรายได้แก่เกษตรกร จนนำไปสู่การพัฒนาระบบการเกษตรที่ปลอดภัยจากสารเคมีจนถึงระบบเกษตรอินทรีย์ และระบบเกษตรกรรมที่ยั่งยืน ตอบโจทย์ BCG ทั้ง 3 มิติไม่ว่าจะเป็นเศรษฐกิจชีวภาพ (Bioeconomy) เศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) และเศรษฐกิจสีเขียว (Green Economy)” ดร.วรรณวิทูชี้
สารชีวภัณฑ์ไฮบริดระดับนาโนจากลิกนิน โดยนาโนเทค สวทช. จดสิทธิบัตรเรียบร้อยแล้ว และพร้อมสำหรับการถ่ายทอดเทคโนโลยีให้ผู้ที่สนใจ ซึ่งอาจเป็นกลุ่มธุรกิจเคมีภัณฑ์ที่ต้องการผลิตภัณฑ์ทางเลือกใหม่ หรือกลุ่มเกษตรกรต่างๆ ที่ให้ความสนใจจากการทดสอบใช้ผลิตภัณฑ์ โดยล่าสุด ธนาคารเพื่อการเกษตรและสหกรณ์การเกษตร (ธ.ก.ส.) ซึ่งเป็นแหล่งทุนนั้น มีแผนต่อยอดนำผลิตภัณฑ์ต้นแบบสารชีวภัณฑ์ไฮบริดระดับนาโนจากลิกนินนี้ ไปใช้ในเชิงสาธารณประโยชน์ เพื่อตอบโจทย์องค์กรทั้งด้านนวัตกรรม ความยั่งยืน และความรับผิดชอบต่อสังคม รวมถึงเพื่อเกษตรกรไทยเช่นกัน.