พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

บทนำ

พลาสติกนับว่ามีบทบาทสำคัญต่อการดำรงชีวิต หากเราได้มีโอกาสไปเดินซื้อสินค้าไม่ว่าที่ใดก็ตาม จะพบว่าผลิตภัณฑ์เกือบทุกชนิดที่เราซื้อ อาหารส่วนใหญ่ที่เรารับประทาน และเครื่องดื่มจำนวนมากที่เราดื่มล้วนผลิตขึ้นหรือถูกบรรจุอยู่ภายในภาชนะที่เรียกว่าพลาสติกด้วยกันทั้งสิ้น การใช้พลาสติกมีปริมาณสูงขึ้นตามปริมาณประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในแต่ละปี ในทำนองเดียวกันของเหลือทิ้งที่มาจากผลิตภัณฑ์พลาสติกก็ย่อมมีปริมาณมากขึ้นตามกัน สมบัติของพลาสติกที่ย่อยสลายช้ากลายเป็นปัญหาไปทั่วโลก เพราะถ้าไม่มีการกำจัดที่ถูกต้องก็มีแต่จะทับถมกันมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยเหตุนี้จึงได้มีการพัฒนาพลาสติกที่ย่อยสลายได้ (degradable plastic) ในรูปแบบต่างๆขึ้นมา เคล็ดลับอยู่ที่การผสมพลาสติกด้วยสารเคมีที่สลายตัวได้ด้วยแสงสว่าง แบคทีเรีย หรือสารเคมีชนิดอื่น

พลาสติกย่อยสลายได้ เป็นพลาสติกที่ถูกออกแบบมาเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีภายใต้สภาวะแวดล้อมที่กำหนดไว้เฉพาะ ซึ่งก่อให้เกิดการสูญเสียสมบัติบางประการ สามารถวัดการย่อยสลายได้โดยใช้วิธีการทดสอบมาตรฐานที่เหมาะสมสำหรับพลาสติก ผลการทดสอบสามารถนำมาใช้ในการระบุชนิด และประเภทของพลาสติกย่อยสลายได้ องค์กรในต่างประเทศหลายๆ องค์กรได้ดำเนินการจัดทำมาตรฐานวิธีการทดสอบและการรับรองการย่อยสลายได้ทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์ เช่น ISO (International Organization for Standardization) ASTM (American Society for Testing and Materials) DIN (Deutsches Institut fÜr Normung or German Institute for Standardization) JIS (Japanese Industrial Standard) ORCA (Organic Reclamation and Composting Association, Belgium) และ ISR (Institute for Standards Research) ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับรับรองการย่อยสลายทางชีวภาพ (biodegradability) ในระดับนานาชาติในปัจจุบันนั้นมีรายละเอียดที่ใกล้เคียงกัน หากแต่จะมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในเรื่ององค์ประกอบ วิธีการทดสอบ และคุณสมบัติเพื่อผ่านการรับรองการย่อยสลายทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม มาตรฐานเหล่านี้ ล้วนมีส่วนหลักที่คล้ายคลึงกัน อาทิ การวัดความสามารถในการย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (biogradability) การวัดความสามารถ ในการแตกเป็นชิ้นเล็กๆ (disintegration) ของวัสดุทดสอบในสภาวะหมักปุ๋ย (compost) และการประเมินการย่อยสลายเบื้องต้น รวมถึงปริมาณโลหะหนัก ตลอดจนการวิเคราะห์คุณภาพ และความเป็นพิษต่อระบบนิเวศของปุ๋ยที่ได้จากการหมัก (ecotoxicity of the compost)

การทดสอบการย่อยสลายทางชีวภาพโดยทั่วไปมักใช้เวลาในการทดสอบประมาณ 6 เดือน เช่น มาตรฐาน ASTM 5338 กำหนดไว้ว่าพลาสติกที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์เพียง 1 ชนิด จะต้องเกิดการย่อยสลายอย่างน้อย 60% โดยเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นสารประกอบโมเลกุลเล็ก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ สารประกอบอนินทรีย์ สารชีวมวล ภายใต้สภาวะการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์แบบใช้ออกซิเจนภายในเวลา 6 เดือน และสำหรับพอลิเมอร์ผสมต้องเกิดการย่อยสลาย 90% และผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการหมักสามารถนำไปใช้ประโยชน์เป็นสารปรับสภาพดินได้ และต้องไม่มีความเป็นพิษต่อพืชและสัตว์ จึงจะได้ชื่อว่าเป็นพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และสามารถกำจัดได้โดยกระบวนการหมักขยะอินทรีย์ เมื่อตัวอย่างได้ผ่านการทดสอบตามมาตรฐานและมีสมบัติเป็นไปตามที่มาตรฐานกำหนด จะได้รับอนุญาตให้ติดสัญลักษณ์ที่แสดงว่าเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น OK compost ของประเทศเบลเยียม compostable DIN CERTCO ของประเทศเยอรมนี Compostable ของประเทศสหรัฐอเมริกา และ PBS GreenPla ของประเทศญี่ปุ่น ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 ตัวอย่างสัญลักษณ์ที่บ่งบอกว่าบรรจุภัณฑ์สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (ธนาวดี ลี้จากภัย, 2549 ก)

วัตถุดิบ

วัตถุดิบที่ใช้ในการทำพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ แบ่งออกเป็น 2 ชนิด (รูปที่ 2) คือ

รูปที่ 2 พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพจากแหล่งวัตถุดิบที่ปลูกทดแทนใหม่ได้และแหล่งวัตถุดิบปิโตรเลียม (NIA, 2551)

1. แหล่งวัตถุดิบที่สามารถปลูกทดแทนใหม่ได้ ได้แก่ พืชผลทางการเกษตรจำพวกแป้งและน้ำตาล เช่น ข้าวโพด มันฝรั่ง มันสำปะหลัง อ้อย หัวบีท ข้าวสาลี ข้าวไรย์ และปาล์ม ในประเทศสหรัฐอเมริกา พืชผลทางการเกษตรหลักที่ใช้ในการผลิตสารตั้งต้น ได้แก่ ข้าวโพด ในขณะที่น้ำตาลจากหัวบีทถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในกลุ่มประเทศสหภาพยุโรป นอกจากพืชผลทางการเกษตรแล้ว ยังมีการนำผลิตภัณฑ์จากอุตสาหกรรมนมโค ได้แก่ หางนม (whey permeate) มาเป็นวัตถุดิบในการผลิตมอนอเมอร์ (กรดแลคติก) เนื่องจากความต้องการ ในการลดต้นทุนการผลิตพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ จึงมีการแสวงหามวลชีวภาพประเภทอื่นที่มีศักยภาพ และราคาต่ำมาใช้เป็นวัตถุดิบนอกเหนือจากแป้งและน้ำตาล ได้แก่ เซลลูโลส และลิกโนเซลลูโลซิก (lignocellulosics) ที่มีอยู่ในพืช ซึ่งสามารถนำไปย่อยเป็นน้ำตาลได้ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีสำหรับการย่อยเซลลูโลส และลิกโนเซลลูโลซิกไปเป็นน้ำตาลในระดับอุตสาหกรรมยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา

2. แหล่งวัตถุดิบปิโตรเลียม เช่น น้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ แนพธา (naphtha) และถ่านหิน ซึ่งเป็นแหล่งวัตถุดิบที่ไม่สามารถหาทดแทนได้ และถูกใช้เป็นทั้งแหล่งให้พลังงานและแหล่งวัตถุดิบในกระบวนการผลิตแหล่งวัตถุดิบดังกล่าวนอกจากจะใช้แล้วหมดไปแล้ว กระบวนการผลิตและผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ได้ยังก่อให้เกิดผลกระทบต่อสภาวะแวดล้อมอีกด้วย แหล่งวัตถุดิบที่สามารถปลูกทดแทนใหม่ได้จึงเป็นทางเลือกใหม่ที่คำนึงถึงการนำไปใช้เป็นแหล่งให้พลังงานและแหล่งวัตถุดิบในการผลิตวัสดุ โดยเฉพาะวัสดุประเภทพลาสติกเพื่อลดการใช้วัตถุดิบปิโตรเลียมลง นอกจากวัตถุดิบที่สามารถปลูกทดแทนใหม่ได้สามารถแก้ปัญหาเรื่องการขาดแคลนด้านวัตถุดิบแล้ว ยังช่วยบรรเทาเรื่องผลกระทบต่อสภาวะแวดล้อมด้วย

ประเภทของพลาสติกย่อยสลายได้

พลาสติกที่ย่อยสลายได้สามารถจำแนกตามกลไกของการย่อยสลายได้ (ธนาวดี ลี้จากภัย, 2549 ข) ดังต่อไปนี้

1. พลาสติกย่อยสลายทางชีวภาพ (biodegradable plastics) เป็นพลาสติกย่อยสลายได้ชนิดหนึ่งที่มีกลไกการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ และแบคทีเรียในธรรมชาติ เมื่อย่อยสลายหมดแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำ มวลชีวภาพ ก๊าซมีเทน และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการเจริญเติบโตและดำรงชีวิตของพืช รวมถึงมันสำปะหลังและ ข้าวโพด ที่เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตเป็นพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ดังนั้นวงจรของพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพจึงมีรูปแบบคือ มีสมบัติในการใช้งานเช่นเดียวกับพลาสติกโดยทั่วไป แต่จะมีความแตกต่างกันตรงที่เมื่อทิ้งพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพนี้ไปเป็นขยะ และอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมคือ มีแบคทีเรียและเอนไซม์ พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพนั้นก็จะเกิดการย่อยสลายได้ ซึ่งผู้บริโภคบางรายที่กลัวว่าพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพนี้จะเกิดการย่อยสลายไปในขณะที่ใช้งานโดย ทำให้อายุการใช้งานสั้น และไม่คุ้มค่าในการใช้งานนั้น ไม่ต้องกังวลในจุดนี้อีกต่อไป เพราะตราบใดที่เราไม่ทิ้งพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพนี้ให้เป็นขยะโดยเฉพาะเมื่อถูกฝังกลบ และเมื่ออยู่ในสภาวะที่เหมาะสมกับการย่อยสลาย ก็จะไม่เกิดการย่อยสลาย พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีแนวโน้มการทำตลาดที่ดี และมีการผลิตเพื่อใช้เป็นผลิตภัณฑ์ ได้แก่ Polylactic Acid (PLA) และ Polyhydroxyalcanoates (PHAs) ซึ่งเป็นพลาสติกที่ได้จากธรรมชาติคือ ใช้กระบวนการทางชีวเคมีในการเปลี่ยนสภาพจากแป้งที่ได้จากมันสำปะหลังและข้าวโพด ให้เป็นพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ นอกจากพลาสติก 2 ชนิดนี้แล้ว ยังมีพลาสติกย่อยสลายอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นที่นิยมในตลาดเช่นกัน นั่นคือ poly (butylene adipate-co-terephthalate) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ได้จากวัตถุดิบปิโตรเคมี ผลิตโดยบริษัท BASF ประเทศเยอรมนี มีสมบัติที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพเช่นเดียวกับพลาสติกทั้ง 2 ชนิดข้างต้นซึ่งได้มาจากพืชธรรมชาติ (Shiro Kaze, 2551)

2. พลาสติกชนิดย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชัน (oxidative degradation plastics) หรือบางครั้งเรียกว่า พลาสติกที่สลายตัวได้โดยไม่ต้องพึ่งพาจุลินทรีย์ (bioerodable plastics) การย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันของพลาสติก เป็นปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนลงในโมเลกุลของพอลิเมอร์ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้เอง ในธรรมชาติอย่างช้าๆ โดยมีออกซิเจน และความร้อน แสงยูวี หรือแรงทางกลเป็นปัจจัยสำคัญ เกิดเป็นสารประกอบไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (hydroperoxide, ROOH) ในพลาสติกที่ไม่มีการเติมสารเติมแต่งที่ทำหน้าที่เพิ่มความเสถียร (stabilizing additive) ของแสงและความร้อนจะทำให้ ROOH แตกตัวกลายเป็นอนุมูลอิสระ RO และ OH ที่ไม่เสถียรและเข้าทำปฏิกิริยาต่อที่พันธะเคมีบนตำแหน่งคาร์บอนในสายโซ่พอลิเมอร์ ทำให้เกิดการแตกหักและสูญเสียสมบัติเชิงกลอย่างรวดเร็ว แต่ด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการวิจัยและพัฒนาขึ้น ในปัจจุบันทำให้พอลิโอเลฟินเกิดการย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันกับออกซิเจนได้เร็วขึ้นภายในช่วงเวลาที่กำหนด โดยการเติมสารเติมแต่งที่เป็นเกลือของโลหะทรานสิชัน ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) การแตกตัวของสารประกอบไฮโดรเปอร์ออกไซด์เป็นอนุมูลอิสระ (free radical) ทำให้สายโซ่พอลิเมอร์เกิดการแตกหักและสูญเสียสมบัติเชิงกลรวดเร็วยิ่งขึ้น

3. พลาสติกย่อยสลายด้วยแสง (photodegradable plastics) การย่อยสลายด้วยแสงมักเกิดจากการเติมสารเติมแต่งที่มีความว่องไวต่อแสงลงในพลาสติกหรือสังเคราะห์โคพอลิเมอร์ให้มีหมู่ฟังก์ชันหรือพันธะเคมีที่ไม่แข็งแรง แตกหักง่ายภายใต้รังสี (UV) เช่น หมู่คีโตน (ketone group) อยู่ในโครงสร้าง เมื่อสารหรือหมู่ฟังก์ชันดังกล่าวสัมผัสกับรังสียูวีจะเกิดการแตกของพันธะกลายเป็นอนุมูลอิสระซึ่งไม่เสถียร จึงเข้าทำปฏิกิริยาต่อ อย่างรวดเร็วที่พันธะเคมีบนตำแหน่งคาร์บอนในสายโซ่พอลิเมอร์ ทำให้เกิดการขาดของสายโซ่ แต่การย่อยสลายนี้จะไม่เกิดขึ้นภายในบ่อฝังกลบขยะ กองคอมโพสท์ หรือสภาวะแวดล้อมอื่นที่มืด หรือแม้กระทั่งชิ้นพลาสติกที่มีการเคลือบด้วยหมึกที่หนามากบนพื้นผิว เนื่องจากพลาสติกจะไม่ได้สัมผัสกับรังสียูวีโดยตรง ประเทศฝรั่งเศสใช้พลาสติกประเภทนี้ ขนาดกว้างประมาณ 1 เมตร ปูลงบนทุ่งนาเพื่อกักเก็บความร้อนในดินและเร่งผลผลิต อายุใช้งานอยู่ระหว่าง 1-3 ปีก่อนผุพังปนไปกับดิน แต่พลาสติกชนิดนี้ต้องใช้ในภูมิประเทศที่มีแสงแดดสม่ำเสมอ เพื่อให้สลายตัวตามอัตราที่คาดการณ์ได้

4. พลาสติกย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (hydrolytic degradation plastics) การย่อยสลายของพอลิเมอร์ที่มีหมู่เอสเทอร์ หรือเอไมด์ เช่น แป้ง พอลิเอสเทอร์ พอลิแอนไฮไดรด์ พอลิคาร์บอเนต และพอลิยูริเทน ผ่านปฏิกิริยาก่อให้เกิดการแตกหักของสายโซ่พอลิเมอร์ โดยทั่วไปปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ประเภทที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (catalytic hydrolysis) และไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (non-catalytic hydrolysis) ซึ่งประเภทแรกยังแบ่งออกได้เป็น 2 แบบคือ แบบที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจากภายนอกโมเลกุลของพอลิเมอร์เร่งให้เกิดการย่อยสลาย (external catalytic degradation) และแบบที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจากจากภายในโมเลกุลของพอลิเมอร์เองในการเร่งให้เกิดการย่อยสลาย (internal catalytic degradation) โดยตัวเร่งปฏิกิริยาจากภายนอกมี 2 ชนิด คือ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเอนไซม์ต่างๆ (enzyme) เช่น depolymerase, lipase, esterase และ glycohydrolase ในกรณีนี้จัดเป็นการย่อยสลายทางชีวภาพ และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่เอนไซม์ (non-enzyme) เช่น โลหะแอลคาไลน์ (alkaline metal) เบส (base) และกรด (acid) ที่มีอยู่ในสภาวะแวดล้อมในธรรมชาติ ในกรณีนี้จัดเป็นการย่อยสลายทางเคมี สำหรับปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสแบบที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจากภายในโมเลกุลของพอลิเมอร์นั้นใช้หมู่คาร์บอกซิล (carboxyl group) ของหมู่เอสเทอร์ หรือเอไมด์บริเวณปลายของสายโซ่พอลิเมอร์ในการเร่งปฏิกิริยาการย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

เทคโนโลยีการผลิตพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

ในช่วงแรกของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพได้มีการนำแป้ง (starch) ชนิดต่างๆ มาใช้เป็นสารผสมร่วมกับพอลิเมอร์ที่ได้จากกระบวนการปิโตรเคมี เพื่อเป็นการลดสัดส่วนของสารที่ย่อยสลายได้ยากในวัสดุ และเพิ่มคุณสมบัติการสลายตัวของวัสดุให้มากขึ้น เนื่องจากแป้งเป็นวัสดุเพียงชนิดเดียวที่สามารถขึ้นเป็นรูปร่วมกับวัสดุอื่นได้ โดยการใช้ความร้อน แต่วัสดุที่ได้จะพบปัญหาในเรื่องของการซึมผ่านของน้ำ และการบวมหรือการคงตัวของผลิตภัณฑ์นั้นๆ เมื่อได้รับความชื้น โดยทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปด้วยแป้งนิ่มง่ายและไม่คงรูป จึงทำให้การใช้แป้งเพียงอย่างเดียวไม่ได้ผลเท่าที่ควร

มิติใหม่ของการสรรหาวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หมายถึง การสังเคราะห์โมเลกุลของสารเคมีขึ้นมาใหม่ตลอดกระบวนการซึ่งถือว่ายังไม่มีความชัดเจน วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพมาได้จาก 2 แหล่ง คือ วัสดุที่มาจากแหล่งธรรมชาติ และวัสดุที่ได้จากการสังเคราะห์ โดยวัสดุที่มาจากแหล่งธรรมชาติ เช่น polyhydroxyalcanoates (PHAs) ซึ่งเชื้อจุลินทรีย์ผลิตและสะสมเอาไว้ในเซลล์ ส่วนวัสดุที่ได้จากการสังเคราะห์มักจะเกิดจากผลผลิตของกระบวนการหมัก (fermentation)ได้แก่ สารประกอบโปรตีน หรือสารประกอบเพคตินที่สามารถพัฒนาต่อไปเป็นสารพอลิเมอร์ รวมทั้ง polylactic acid (PLA) ซึ่งได้จากการต่อเชื่อมกัน (polymerisation) ของกรดแลคติก

วงจรวัฏจักรพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพเริ่มต้นจากพืชผลทางการเกษตรถูกเปลี่ยนไปเป็นน้ำตาลซึ่งเป็นวัตถุดิบในการผลิตมอนอเมอร์และพอลิเมอร์ ตามลำดับ จากนั้นพอลิเมอร์ที่ได้จะผ่านการปรับปรุงสมบัติและขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับการนำไปใช้งานในด้านต่างๆ เมื่อหมดอายุการใช้งานหรือไม่เป็นที่ต้องการแล้วการนำไปทิ้งในสภาวะที่เหมาะสม จะทำให้พลาสติกเหล่านี้ถูกย่อยสลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ เเละมวลชีวภาพซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 วงจรวัฏจักรพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (NIA, 2551)

ผลผลิตจากการเกษตรที่ให้แป้ง เช่น ข้าวเจ้า อ้อย มันสำปะหลัง ข้าวโพด และปาล์มน้ำมัน ฯลฯ เมื่อผ่านกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพแล้วจะเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาล และเปลี่ยนน้ำตาลเป็นมอนอเมอร์ เช่น กรดแลคติก 1,4-บิวเทนไดออล (BDO) กรดซัคซินิค แล้วจึงผ่านกระบวนการปฏิกิริยาเคมีที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์ (catalytic polymerization) เกิดเป็นพอลิแลคติกแอซิด (PLA) พอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS) หรือจากแป้งเปลี่ยนเป็นพอลิเมอร์ประเภทต่างๆ โดยตรงด้วยกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพ เช่น พอลิไฮดรอกซี อัลคาโนเอต (PHAs) ในขณะที่วัตถุดิบที่มาจากปิโตรเคมีใช้ผลิตมอนอเมอร์ประเภทต่างๆ เช่น 1,4-บิวเทนไดออล (BDO) กรดซัคซินิค กรดเทอเรพธาลิก (TPA) ไดเมทิลเทอเรพธาเลต (DMT) แล้วจึงผ่านกระบวนการปฏิกิริยาเคมีที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนเป็นพอลิเมอร์ต่อไป

แนวโน้มการผลิต และการใช้งานพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในอนาคตนี้จะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่มุ่งเน้นการผลิตและการใช้งานพลาสติกที่ย่อยสลายได้ในกระบวนการหมัก (compostable plastics) ซึ่งสามารถย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วภายในเวลา 1-3 เดือน พร้อมกับเศษอาหารภายในโรงหมักขยะอินทรีย์แบบใช้ออกซิเจนที่มีการควบคุมสภาวะแวดล้อม ทำให้เราสามารถกำจัดขยะบรรจุภัณฑ์ เศษอาหารและขยะอินทรีย์อื่นๆ ได้พร้อมกันอย่างรวดเร็ว ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการหมักสามารถใช้ทำปุ๋ยผสม ปรับสภาพดิน ทำให้ดินร่วนซุย สำหรับใช้ในการเพาะปลูกพืชและผลิตผลทางการเกษตร ผลิตผลทางการเกษตรส่วนหนึ่งสามารถนำกลับมาใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพดังตัวอย่างที่กล่าวไว้ข้างต้นได้ใหม่ ซึ่งจัดเป็นการรีไซเคิลและทำให้เกิดการหมุนเวียนในการใช้ทรัพยากรที่เป็นแนวความคิดใหม่สำหรับโลกอนาคตอันใกล้นี้

กลไกการย่อยสลายพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

การย่อยสลายสามารถแบ่งออกเป็น 4 กลไกหลักตามประเภทของพลาสติกย่อยสลายได้ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นในหัวข้อที่ 3 ดังนี้คือ

1. การย่อยสลายด้วยวิธีการทางชีวภาพ

2. การย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชัน

3. การย่อยสลายด้วยแสง

4. การย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

คุณสมบัติและการนำไปใช้ประโยชน์ของพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

1. คุณสมบัติของพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่รู้จักกันดี ได้แก่ แป้งเทอร์โมพลาสติก (thermoplastic starch หรือ TPS) พอลิแลคติกแอซิด (polylactic acid หรือ PLA) พอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (polyhydroxyalkanoates หรือ PHAs) พอลิคาร์โปแลคโทน (polycaprolactone หรือ PCL) พอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (polybutylene succinate หรือ PBS) พอลิบิวทิลีนเทอเรพธาเลต (polybutylene terephthalate หรือ PBT) พอลิไตรเมทิลีนเทอเรพธาเลต (polytrimethylene terephthalate หรือ PTT) พอลิไวนิลแอลกอฮอล์ (polyvinyl alcohol หรือ PVA) ฯลฯ โดยพอลิเมอร์ที่มีการศึกษาวิจัย และนำมาผลิตเพื่อใช้ประโยชน์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก คือ พอลิเมอร์ประเภทที่มีส่วนผสมของแป้ง (polysaccharide) และพอลิเอสเทอร์ (polyesters) โดยพอลิเมอร์ประเภทแรกเกิดจากการผสมพอลิเมอร์บางชนิด เข้ากับสายโซ่พอลิเมอร์ของแป้งที่เกิดจากการเรียงต่อกันของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว เช่น กลูโคส เชื่อมต่อกันด้วยพันธะ glucosidic โดยใช้อัตราส่วนผสมตั้งแต่ 10 - 90% ขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ในการใช้งาน หากส่วนผสมของแป้งมากกว่า 60% จะทำให้พลาสติกผสมสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และเมื่อส่วนผสมของแป้งต่ำกว่า 60% ส่วนผสมที่เป็นแป้งจะทำหน้าที่เป็นจุดที่ทำให้เกิดการแตกตัวของชิ้นส่วนพอลิเมอร์ผสมทำให้มีขนาดเล็กลง ตัวอย่างพอลิเมอร์ที่นำมาผสมกับแป้งประกอบด้วย พอลิไวนิลแอลกอฮอล์ พอลิเอสเทอร์ เป็นต้น โดยก่อนกระบวนการผสมอาจมีการปรับปรุงคุณภาพของแป้งที่ใช้โดยกระบวนการทางเคมีก่อน เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางเคมีที่เหมาะสม

พอลิเอสเทอร์ จัดเป็นพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเนื่องจากประกอบด้วยพันธะเอสเทอร์อยู่ในสายโซ่เป็นจำนวนมาก ซึ่งพันธะนี้มีความแข็งแรงน้อย สามารถแตกตัวได้ง่ายโดยทำปฏิกิริยากับน้ำ (hydrolysis) ดังนั้นจึงสามารถย่อยสลายเป็นโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลงได้ นอกจากนี้ พอลิเอสเทอร์ยังสามารถจำแนกตามส่วนประกอบของสายโซ่เป็น 2 ประเภท คือ aliphatic และ aromatic polyester ในปัจจุบันมีการผลิตพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ในกลุ่มนี้หลายชนิดดังแสดงในรูปที่ 4 ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพอลิเมอร์ประเภท aliphatic polyester เพราะสายโซ่มีความเหมาะสมต่อการสลายพันธะดีกว่า ในส่วนของ aromatic polyester จะต้องทำการปรับปรุงโครงสร้างให้เหมาะสมขึ้น โดยอาจต่อสายโซ่กับ aliphatic polyester ให้เป็นโคพอลิเมอร์ (aliphatic-aromatic copolyester) ก่อนจึงจะสามารถย่อยสลายได้ ซึ่งสามารถใช้ PET เป็นส่วนประกอบหลักได้

รูปที่ 4 แผนภาพแสดงประเภทและตัวอย่างของพอลิเอสเทอร์ (ปกรณ์ โอภาประกาสิต และ มัณฑนา โอภาประกาสิต, 2551)

หมายเหตุ PHA- polyhydroxyalkanoates PHB - polyhydroxybutyrate, PHH - polyhydroxyhexanoate

PHV- polyhydroxyvalerate PLA - polylactic acid PCL - polycaprolactone

PBS - polybutylene succinate PBSA - polybutylene succinate adipate

AAC - Aliphatic-Aromatic copolyesters PET - polyethylene terephthalate

Aliphatic polyester ประกอบด้วยพอลิเมอร์ 4 ตระกูลใหญ่ๆ คือ polybutylene succinate (PBS), polycaprolactone (PCL), polyhydroxyalkanoates (PHA), polylactic acid (PLA) ซึ่ง 2 ชนิดแรกต้องใช้มอนอเมอร์จากปิโตรเคมี ส่วน PLA สามารถใช้วัตถุดิบที่ทดแทนได้แต่ยังต้องอาศัยปฏิกิริยาเคมีในการสังเคราะห์สายโซ่ของพอลิเมอร์ในขั้นตอนสุดท้าย ขณะที่ PHA เป็นพอลิเมอร์ตระกูลเดียวที่กระบวนการสังเคราะห์ทั้งหมดเกิดขึ้นในจุลินทรีย์ โดยปัจจุบันมีนำพอลิเมอร์เหล่านี้มาใช้ทางการค้าและมีการผลิตผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดบ้างแล้วคือ PLA ที่สามารถนำไปทดแทนพลาสติกประเภทบรรจุภัณฑ์ เช่น ขวด PET ถุงพลาสติก ฯลฯ โดยพอลิเมอร์ชนิดนี้สังเคราะห์ได้จากวัตถุดิบที่เป็นแป้ง เช่น ข้าวโพด และมันสำปะหลัง โดยต้องนำแป้งมาผ่านกระบวนการหมักบ่มด้วยจุลินทรีย์เพื่อให้ได้ lactic acid monomer จากนั้นจึงนำไปผ่านกระบวนการสังเคราะห์เป็นพอลิเมอร์ แต่ข้อจำกัดของ PLA คือ ไม่คงรูปเมื่อได้รับความร้อน ส่วนอีกชนิดคือ PHA ที่มีสมบัติทางกลดีกว่า เหมาะกับการขึ้นรูปด้วยความร้อน (thermal forming) โดยพอลิเมอร์ชนิดนี้มีอนุพันธุ์หลายชนิดด้วยกันดังแสดงในรูปที่ 4 โดยพอลิเมอร์ส่วนใหญ่สามารถสังเคราะห์ได้โดยตรงจากสารจำพวกแป้งและน้ำตาล แล้วได้เป็นสายโซ่ยาวของพอลิเมอร์ อีกทั้งมีการใช้จุลินทรีย์ตลอดกระบวนการ จึงเรียกพอลิเมอร์ประเภทนี้ว่า “ microbial polymers ” อย่างไรก็ดี บทความนี้จะขอกล่าวถึงพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่น่าสนใจโดยมีรายละเอียด ดังนี้

1.1 พอลิแลคติกแอซิด (polylactic acid หรือ PLA) เป็นพลาสติกที่ผลิตจากกระบวนการหมักพืชจำพวกแป้ง (ข้าวโพด) ซึ่งกำลังกลายเป็นทางเลือกใหม่มาแทนที่พลาสติกจากปิโตรเลียม PLA เป็นแหล่งคาร์บอนที่ได้จากวัตถุดิบที่สร้างขึ้นทดแทนได้ โดยคาร์บอนที่ดูดซับโดยพืช เป็นทางเลือกหนึ่ง ที่สามารถลดการแพร่ของปรากฏการณ์ก๊าซเรือนกระจกที่ทำให้โลกร้อนขึ้น และ PLA ยังไม่ก่อให้เกิดก๊าซพิษเมื่อถูกเผาเป็นเถ้า กระบวนการสังเคราะห์พอลิแลคติกแอซิดถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกโดยนักวิจัยของบริษัท Dupont ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้แก่ W.H. Carothers ในปี 1932 โดยการให้ความร้อนแก่กรดแลคติกภายใต้ความดันสูญญากาศ และได้ผลิตภัณฑ์เป็น PLA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ และได้จดสิทธิบัตรไว้ในปี 1954 หลังจากนั้นได้มีการศึกษาและพัฒนากระบวนการผลิตอย่างต่อเนื่อง แต่เนื่องจากราคาที่สูงของ PLA ทำให้การนำไปใช้งานมุ่งเน้นไปทางด้านการแพทย์ และเภสัชกรรม บริษัท Cargill, Inc. ประเทศสหรัฐอเมริกา เป็นหนึ่งในบริษัทผู้ผลิต PLA โดยในปี 1987 ได้เริ่มทำการวิจัยเพื่อผลิตกรดแลคติก แลคไทด์ และ PLA และในปี 1992 ได้เริ่มการผลิตในระดับโรงงานต้นแบบ จากนั้น ในปี 1997 ได้ร่วมลงทุนกับบริษัท Dow Chemical Company, Inc. ประเทศสหรัฐอเมริกา แล้วสร้างบริษัท Cargill Dow LLC ขึ้นมา เพื่อทำการพัฒนาเทคโนโลยี และผลิตภัณฑ์ PLA เพื่อการค้าอย่างเต็มรูปแบบ และในปี 2001 ได้ส่งผลิตภัณฑ์ที่มีชื่อทางการค้าว่า NatureWorks® ออกมาสู่ตลาดบริษัท ในปี 2005 บริษัท Dow Chemical Company, Inc. ได้ถอนตัวออก จึงมีการเปลี่ยนชื่อเป็นบริษัท NatureWorks^® แทน

พอลิแลคติกแอซิดที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพมีแนวทางหนึ่งที่ได้พัฒนาจนประสบความสำเร็จและได้พอลิเมอร์ในปริมาณที่เหมาะแก่การลงทุน คือ การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้จากข้าวโพด โดยการแยกส่วนของแป้งและน้ำตาลที่หลงเหลือในเศษข้าวโพด น้ำตาลที่สกัดได้จะนำไปเข้ากระบวนการหมักจนกระทั่งได้ผลผลิต คือ กรดแลคติก (lactic acid) (Flieger, M., et al., 2003) แล้วจึงนำไปเข้ากระบวนการอื่นๆ ต่อไป ความปลอดภัยของพอลิแลคติกแอซิดถูกจัดให้เป็น GRAS (generally recognized as safe) โดยสำนักงานอาหารและยาของประเทศสหรัฐอเมริกา

กระบวนการผลิตพอลิแลคติกแอซิด เริ่มต้นจากขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ โดยการปลูกข้าวโพดซึ่งใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และน้ำเป็นวัตถุดิบ ผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช ได้ผลผลิตเป็นแป้ง จากนั้นจึงนำเอาแป้งข้าวโพดมาผ่านกระบวนการหมักบ่มโดยใช้จุลินทรีย์เฉพาะ เพื่อย่อยโมเลกุลขนาดใหญ่ของแป้งและน้ำตาลเป็นกรดแลคติก (lactic acid, C₃H₆O₃) ซึ่งใช้เป็นมอนอเมอร์ในขั้นตอนการสังเคราะห์พอลิเมอร์ โดยสามารถจำแนกได้เป็น 2 กระบวนการที่แตกต่างกัน คือ กระบวนการควบแน่น (polycondensation) และกระบวนการเปิดวง (ring-opening polymerization) ถึงแม้ว่าพอลิเมอร์ที่ผลิตได้จากทั้งสองกระบวนการนี้จะมีโครงสร้างและสมบัติต่างๆ เหมือนกันทุกประการ ดังแสดงในรูปที่ 5 แต่ก็มีรายละเอียดขั้นตอนของกระบวนการสังเคราะห์ที่ต่างกัน จึงเป็นที่มาของการเรียกชื่อพอลิเมอร์ที่แตกต่างกัน กล่าวคือ ผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ที่ได้จากกระบวนการแรกมักจะเรียกว่า “ พอลิแลคติกแอซิด ”ทั้งนี้เนื่องจากกระบวนการนี้เริ่มต้นจากการใช้กรดแลคติกโดยตรงจนได้พอลิเมอร์ในขั้นตอนสุดท้าย ในกระบวนการที่สองจะมีการเปลี่ยนกรดแลคติกโดยปฏิกิริยาการรวมตัวของกรดแลคติก 2 โมเลกุล แล้วเกิดเป็นสารประกอบแบบวงที่มีชื่อว่า แลคไทด์ (lactide) ก่อน จากนั้นจึงนำเอาวงแหวนแลคไทด์นี้มาสังเคราะห์เป็นสายโซ่ยาวพอลิเมอร์ในขั้นตอนต่อมา ด้วยเหตุนี้จึงเรียกชื่อผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์จากกระบวนการนี้ว่า “ พอลิแลคไทด์ ” อย่างไรก็ตาม พอลิเมอร์ที่ได้จากทั้งสองกระบวนการก็คือสารชนิดเดียวกันนั่นเอง ซึ่งเมื่อสังเคราะห์ได้แล้วก็สามารถนำมาขึ้นรูปเพื่อใช้ประโยชน์ต่อไป

เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับไดออกซิน

บทนำ

มนุษย์นำสารเคมีมาใช้เพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิตให้ดีขึ้น ขณะเดียวกันมนุษย์ก็ได้รับผลกระทบต่อสุขภาพจากสารเคมีเช่นกัน ปัญหาสุขภาพอนามัยของประชาชนที่ได้รับผลกระทบซึ่งเกิดจากกิจกรรมอุตสาหกรรมและการเกษตร นับเป็นปัญหาสำคัญไม่เฉพาะในประเทศไทยเท่านั้นแต่ยังเป็นปัญหาระดับโลก ปัจจุบันมนุษย์จึงได้รับผลกระทบจากการใช้สารเคมีหลายชนิด รวมทั้งสารมลพิษที่เกิดขึ้นจากกระบวนการผลิต ทำให้เกิดปัญหาสุขภาพและสารตกค้างยาวนานในสิ่งแวดล้อม ซึ่งมีผลกระทบต่อห่วงโซ่อาหารและระบบนิเวศน์ โดย 50-60 ปีที่ผ่านมา ปัญหาสารเคมีตกค้างที่ยาวนานแสดงให้เห็นถึงพิษภัยจากการใช้สารเคมีอย่างชัดเจนมากขึ้นทั่วโลก ทำให้เกิดความร่วมมือและทำข้อตกลงระหว่างประเทศขึ้น หนึ่งในความร่วมมือนั้นคือข้อตกร่วมเป็นภาคีตามอนุสัญญาสตอกโฮล์ม ซึ่งประเทศไทยได้ร่วมลงนามตั้งแต่ มกราคม พ.ศ. 2548 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อลดการปลดปล่อยสารมลพิษอินทรีย์กลุ่มที่ตกค้างยาวนาน (persistent organic pollutants, POPs) ซึ่งสารเหล่านี้แบ่งเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ คือ สารฆ่าแมลงกลุ่มออร์กาโนคลอรีน (organochlorine) กลุ่มพีซีบี (polychlorinated biphenyls: PCBs) และกลุ่มไดออกซิน (polychlorinated dibenzo-p-dioxins:PCDDs) และฟิวแรน (polychlorinated dibenzofurans : PCDFs) รวมทั้งสิ้น 12 ชนิดคือ อัลดริน (aldrin) คลอเดน (chlordane) ดีดีที (DDT) ดิลดริน (dieldrin) เอนดริน (endrin) เฮปตะคลอร์ (heptachlor) เอชซีบี (hexachlorobenzene) ไมเร็กซ์ (mirex) ท็อกซาฟีน (toxaphene) พีซีบี (polychlorinated biphenyls)ไดออกซิน (polychlorinated dibenzo-para-dioxins: PCDDs) และฟิวแรน ( polychlorinated dibenzo furan: PCDFs) (กรมควบคุมมลพิษ, 2551)

ไดออกซินคืออะไร

ไดออกซิน (dioxins) เป็นผลิตผลทางเคมีที่เกิดขึ้นมาโดยมิได้ตั้งใจผลิตขึ้น (unintentional products) จากกระบวนการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ เป็นสารประกอบในกลุ่มคลอริเนตเตท อะโรเมติก (chlorinated aromatic compounds) ที่มีออกซิเจน (O) และคลอรีน (Cl) เป็นองค์ประกอบ 1 ถึง 8 อะตอม ไดออกซิน มีชื่อเรียกเต็ม คือ โพลีคลอริเนตเตทไดเบนโซ พารา-ไดออกซิน (polychlorinated dibenzo-para-dioxins: PCDDs) มีทั้งหมด 75 ชนิด และสารอีกกลุ่มที่มีโครงสร้าง และความเป็นพิษคล้ายกับไดออกซิน เรียกว่า Dioxin like สารกลุ่มนี้คือ ฟิวแรน มีชื่อเรียกเต็มคือ โพลีคลอริเนตเตทไดเบนโซฟิวแรน (polychlorinated dibenzo furan: PCDFs) มีอยู่ 135 ชนิด โดยไดออกซิน/ฟิวแรน มีทั้งหมด 210 ชนิด (75+135) ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่มีสารคลอรีน (Cl) บนวงแหวนของเบนซีน (benzene ring) (จารุพงศ์ บุญหลง, 2547) ดังแสดงในรูปที่ 1 และจำนวนไอโซเมอร์ (isomer) ของไดออกซินและฟิวแรน ดังแสดงในตารางที่ 1

รูปที่ 1 โครงสร้างพื้นฐานของไดออกซิน (PCDDs)และฟิวแรน (PCDFs) (Holtzer,Dañko, and Dañko, 2007)

ตารางที่ 1 ไอโซเมอร์ของไดออกซินและฟิวแรน

จำนวน

คลอรีนอะตอม

จำนวนไอโซเมอร์ของไดออกซิน

(PCDDs)

จำนวนไอโซเมอร์ของ

ฟิวแรน (PCDFs)

รวม

135

ที่มา : Rappe, C. (1996)

คุณสมบัติของสารไดออกซิน

โครงสร้างของสารไดออกซิน/ฟิวแรน ที่ประกอบด้วยคลอรีนอะตอมเกาะเกี่ยวด้วยพันธะทางเคมีกับวงแหวนเบนซีน ละลายได้ดีในไขมัน ทำให้สารในกลุ่มนี้มีความคงทนสูงอยู่ในสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิต ละลายน้ำได้น้อย สามารถถ่ายทอดและสะสมได้ในห่วงโซ่อาหาร (food chain) สามารถเคลื่อนย้ายและแพร่กระจายในอากาศและตกลงสู่ดิน รวมทั้งแหล่งน้ำ สามารถเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ทั้งทางตรงและทางอ้อม มีความเป็นพิษโดยมีการจัดการลำดับความเป็นพิษของ WHO ซึ่งเทียบให้เป็นสารที่มีความเป็นพิษระดับ 1 ซึ่งคุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของไดออกซินและฟิวแรน ดังแสดงในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของสารไดออกซินและฟิวแรน

คุณสมบัติ	PCDDs	PCDFs
จุดหลอมเหลว (^°C)	89 -322	184-258
จุดเดือด(^°C)	284-510	375-537
Log K_ow	4.3-8.2	5.4-8.0
Half life (อากาศ)	2 วัน –3 สัปดาห์	1 –3 สัปดาห์
Half life (น้ำ)	2 เดือน –6 ปี	3วัน –8 เดือน
Half life(ดิน)	2 เดือน –6 ปี	8 เดือน –6 ปี
Half life (ตะกอนดิน)	8 เดือน –6ปี	2 ปี –6 ปี

ที่มา : Olie, K., Addink, R., and Schoonenboom, M. (1998)

การเกิดและแหล่งกำเนิดไดออกซิน

สารกลุ่มไดออกซิน/ฟิวแรนที่เกิดขึ้นในรูปของผลผลิตพลอยได้จากหลายกระบวนการและแพร่กระจายสู่สิ่งแวดล้อม สามารถสรุปได้ ดังนี้

1. กระบวนการผลิตเคมีภัณฑ์ที่มีคลอรีนโบรมีน ฟีนอล เป็นองค์ประกอบ เช่น 2,4,5 – T (herbicide) และ pentachlorophenol (Rappe, C., 1996)

2. กระบวนการเผาไหม้จากเตาเผาอุณหภูมิสูง (incinerator) เช่น เตาเผาขยะชุมชน เตาเผาขยะติดเชื้อ เตาเผาขยะสารอันตราย หรือ กากอุตสาหกรรม กระบวนการหลอมโลหะ ซึ่งพบสารไดออกซิน/ ฟิวแรนในกากของเถ้าลอย (fly ash) อากาศที่ปลดปล่อยจากปล่องควัน และน้ำชะเตาเผา รวมถึงเตาเผาหลอมโลหะที่มีโลหะประเภทต่าง ๆ รวมอยู่ด้วย เช่น อุตสาหกรรมรีไซเคิลโลหะ อุตสาหกรรมหลอมอะลูมิเนียม โลหะทองแดง แมงกานีส และนิกเกิล (Olie, K., Addink, R., and Schoonenboom, M., 1998) การเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงจะเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาต่างๆ เช่น ไพโรลิซิส (pyrolysis) กระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊ส (gasification) และการเผาไหม้ (combustion) และธาตุต่าง ๆ เช่น คาร์บอน คลอรีน ไฮโดรเจน และออกซิเจน โดยการเกิดไดออกซินและฟิวแรน ดังแสดงในสมการที่ 1 (Moreno-Pirajan, JC., et al., 2007)

C + H₂ + Cl₂ + O₂ + N₂ → CO₂ + CO + HCl + H₂O + N₂ + O₂ + PCDD + PCDF — (1)

3. กระบวนการทางธรรมชาติ หรือ กิจกรรมของมนุษย์ที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบ เช่น chlorophenol hydrogen peroxide จากโรงงานกระดาษ การผลิตเยื่อกระดาษ หรือการทับถมของขยะ แหล่งกำเนิดสารกลุ่ม ไดออกซิน/ฟิวแรน ที่ปลดปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมซึ่งจากการศึกษาของประเทศเนเธอร์แลนด์ดังตารางที่ 3

ตารางที่ 3 แหล่งกำเนิดสารและปริมาณไดออกซิน/ฟิวแรนที่ปล่อยสู่อากาศในประเทศสหรัฐอเมริกา เนเธอร์แลนด์ และเยอรมัน (จารุพงศ์ บุญหลง, 2547)

แหล่งกำเนิด

ปริมาณไดออกซิน /ฟิวแรน (g -TEQ/ year)

สหรัฐ (พ.ศ. 2538)

เยอรมัน (พ.ศ.2538)

เนเธอร์แลนด์

เตาเผาขยะโรงพยาบาล

เตาเผาขยะชุมชน

เตาเผาหลอมโลหะ

เตาเผาขยะสารอันตราย

กระบวนการแปรรูปโลหะ

โรงงานผลิตสารเคมี

การใช้ไม้ที่ได้รับการรักษาเนื้อไม้

การใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง

การเผาไหม้เชื้อเพลิงจากยานพาหนะ

การเผาไม้

การเผาไหม้ที่ควบคุมไม่ได้

การใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง

477

1,100

0.38

5.7

17.0 (อะลูมิเนียม)

541 (ทองแดง)

72.8

33.5 (ดีเซล)

6.3 (ไร้สารตะกั่ว)

62.5 (ที่อยู่อาศัย)

29.1 (อุตสาหกรรม)

208 (ป่าไม้ฟาง)

9.3

0.1

168

5.69 (อุตสาหกรรมเหล็ก)

14.2

4.7

2.7

1.59

382

4.0

0.5

16.7

7.0

4. กระบวนการเกิดปฏิกิริยาเคมีแสง (photochemical reaction) ภายใต้บรรยากาศ ทำให้ไดออกซิน ปลดปล่อยสู่บรรยากาศและเคลื่อนย้ายไปได้ไกล (Oka , H., et al., 2006; Steen, PO., et al., 2009)

ความเป็นพิษของไดออกซินที่มีต่อร่างกาย (ปิยาณี ตั้งทองทวี, 2546)

1. พิษเฉียบพลัน ไดออกซินไม่ทำให้เกิดอาการพิษหรือตายอย่างเฉียบพลัน แต่อาการจะค่อยๆเกิดขึ้นและทวีความรุนแรงจนถึงแก่ชีวิตได้ภายในเวลา 14 – 28 ชั่วโมง อาการที่จัดเป็นลักษณะของพิษที่เกิดจากสาร ไดออกซินคือ อาการที่เรียกว่า “Wasting Syndrome” โดยลักษณะอาการแบบนี้จะเกิดการสูญเสียน้ำหนักตัวอย่างรวดเร็วจากการได้รับสารเป็น 2-3 วัน นอกจากนี้ส่วนมากเกิดอาการฝ่อของต่อมไทมัส มีอาการผิดปกติของตับ เลือดออกในอวัยวะต่างๆ มีอาการอัณฑะฝ่อ น้ำหนักต่อมลูกหมากและมดลูกเล็กลง น้ำหนักของต่อมไทรอยด์เพิ่มขึ้น การสร้างเม็ดเลือดของไขกระดูกลดต่ำ อาการที่เห็นได้ชัดเจนคือ ผิวหนังอักเสบ เป็นตุ่มสิวหัวดำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณใบหน้าเรียกโรคผิวหนังนี้ว่า “Chloraone” ผิวหนังมีสีเข้มขึ้นและสีของเล็บจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล เยื่อบุตาอักเสบ ไดออกซินเป็นสารก่อมะเร็งที่สามารถเกิดขึ้นได้กับอวัยวะต่างๆ โดยเฉพาะตับ อีกทั้งยังทำให้ภูมิคุ้มกันบกพร่องและทำให้เกิดความผิดปกติของฮอร์โมนเพศ เช่น การสืบพันธุ์โดยสารไดออกซินมีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของระดับฮอร์โมนในกระแสเลือด ขึ้นอยู่กับชนิดของสัตว์ทดลองและปริมาณของสาร ซึ่งความผิดปกติของระบบสืบพันธ์ของเพศผู้และเพศเมียมีดังนี้คือในเพศเมียจะมีการผสมพันธุ์แล้วไม่สามารถตั้งท้องได้จนครบกำหนด จำนวนลูกต่อครอกลดลง การทำงานของรังไข่ผิดปกติหรือไม่ทำงาน วงจรการเป็นสัตว์ (การผสมพันธุ์) ผิดปกติ และมีเนื้อเยื่อบุมดลูกเจริญเติบโตภายนอกมดลูก ส่วนในเพศผู้ พบว่า ไดออกซินทำให้น้ำหนักของอัณฑะและอวัยวะอื่นๆ ที่เกี่ยวกับการสืบพันธุ์ลดลง อัณฑะมีรูปร่างผิดปกติ การสร้างเชื้ออสุจิลดลง ทำให้ความสำเร็จของการผสมพันธุ์ลดลง มีความไวต่อสารไดออกซินต่างกัน เช่น ลิงและหนู จะมีความไวต่อสารในระดับต่ำสุดที่ 1 ไมโครกรัม/กิโลกรัมน้ำหนักตัว/วัน และรับสารต่อเนื่องกันนาน 13 สัปดาห์ มีผลทำให้การสร้างอสุจิลดลง

2. พิษเรื้อรัง ไดออกซิน/ ฟิวแรน จะทำให้น้ำหนักตัวลดลงและเกิดความผิดปกติที่ตับ ทำให้เซลล์ตับตาย และเกิดอาการโรคผิวหนังอักเสบ ไดออกซินที่มีความเป็นพิษมากที่สุดคือ 2,3,7,8-Tetra CDD (ประกอบด้วยคลอรีน 4 อะตอม) ซึ่งวิธีการหา total toxicity (ความเป็นพิษทั้งหมด) ของ PCDDs/PCDFs จะแสดงโดยค่า I-TEQ (International Toxic Equivalent) โดยแต่ละสารประกอบจะประเมินจากค่า I-TEF (International Toxic Equivalent Factor) ซึ่งค่า I-TEF ของ 2,3,7,8-Tetra CDD ที่มีความเป็นพิษมากที่สุดนี้เท่ากับ 1 (Holtzer, M., Dañko, J., and Dañko, R., 2007) ซึ่งค่าความเป็นพิษของไดออกซินและฟิวแรนแต่ละตัวที่สามารถเกิดขึ้นได้หลายไอโซเมอร์ หรือที่เรียกว่า “คอนจีเนอร์” (congeners) นั้นแสดงไว้ในตารางที่ 4

ตารางที่ 4 ค่าความเป็นพิษของไดออกซินและฟิวแรนกำหนดโดย NATO/CCMS( ปี 1988) และ WHO (ปี1997)

congeners

TEF

NATO/CCMS(1988)

TEF

WHO (1997)

Dibenzo-p-dioxins

2,3,7,8-Tetra CDD

1,2,3,7,8-Penta CDD

1,2,3,4,7,8-Hexa CDD

1,2,3,6,7,8-Hexa CDD

1,2,3,,8,9-Hexa CDD

1,2,3,4,6,7,8-Hepta CDD

1,2,3,4,6,7,8,9-Octa CDD

Dibenzofurans

2,3,7,8-Tetra CDF

1,2,3,7,8-Perta CDF

2,3,4,7,8-PentaCDF

1,2,3,4,7,8-HexaCDF

1,2,3,6,7,8-HexaCDF

1,2,3,7,8,9-HexaCDF

2,3,4,6,7,8-HexaCDF

1,2,3,4,6,7,8-HeptaCDF

1,2,3,4,7,8,9-Hepta CDF

1,2,3,4,6,7,8,9-Octa CDF

1.0

0.5

0.1

0.01

0.001

0.1

0.05

0.5

0.1

0.01

0.001

1.0

0.1

0.01

0.001

0.1

0.05

0.5

0.1

0.01

0.0001

ที่มา : จารุพงศ์ บุญหลง (2547) ; Ministry of Environment and Energy of Canada (2008)

หมายเหตุ TEF = Toxicity Equivalent Factor

จากการศึกษาผลกระทบต่อคนเนื่องจากอุบัติเหตุในอดีต เช่น การระเบิดของโรงงานผลิตสารเคมี (Seveso ประเทศอิตาลี ค.ศ.1976) ทำให้คนงานได้รับผลกระทบ คือ ตรวจพบมะเร็งที่ตับ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติของเอ็นไซม์ในตับ ผิวหนังมีอักเสบลักษณะเป็นสิวหัวดำมีอาการระบบภูมิคุ้มกันบกพร่อง โดยมีผลกระทบต่อสุขภาพในระยะยาว ซึ่งมีผู้ได้รับผลต่อเนื่องนานถึง 20 ปี

การกระจายตัวของสารไดออกซินลงสู่สิ่งแวดล้อม (พล สาเททอง, 2549)

การกระจายของสารไดออกซินสู่สิ่งแวดล้อมมีหลายวิธี ดังนี้

1. การกระจายสู่แหล่งน้ำ ในประเทศต่างๆ ทั่วโลกได้กำหนดปริมาณไดออกซินที่มนุษย์สามารถรับเข้าไปในร่างกายทางน้ำและยอมรับได้ (acceptable human intake limits) ดังแสดงในตารางที่ 5 โดยกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม เมืองออนตาริโอ ประเทศแคนาดาได้กำหนดปริมาณไดออกซินในน้ำดื่ม (drinking water) ไว้ที่ 15 pg/L TCDD TEQ และระดับการปนเปื้อนของสูงสุดสำหรับ TCDD กำหนดโดยประเทศสหรัฐอเมริกา (U.S EPA) เท่ากับ 0.03 ng/L และเนื่องจากไดออกซินเป็นสารที่ละลายน้ำได้ต่ำจึงถูกดูดซับอยู่บนตะกอน ดังนั้นจะพบว่าในน้ำดื่มจะมีสารไดออกซินอยู่น้อยมากคือ น้อยกว่า 1 พิโครกรัม (pg) น้ำดื่มที่มีสารไดออกซิน 0.5 พิโครกรัม จะทำให้เกิดการแพร่กระจายของสารไดออกซินเข้าสู่ร่างกายมนุษย์สูงถึง 1,000 พิโครกรัม ต่อ วัน หรือมากกว่า 10 พิโครกรัม ต่อ กิโลกรัม ต่อ วัน สำหรับคนที่มีน้ำหนักประมาณ 100 กิโลกรัม

ตารางที่ 5 ปริมาณไดออกซินที่มนุษย์สามารถรับเข้าไปในร่างกายทางน้ำและยอมรับได้ กำหนดโดย WHO

การรับสารไดออกซินของมนุษย์

ระดับของสารไดออกซิน/น้ำหนักตัว (body weight)/วัน

ออสเตรเลีย

ออสเตรีย

แคนาดา

เดนมาร์ก

คณะกรรมการยุโรป

ฟินแลนด์

ฝรั่งเศส

เยอรมนี

อิตาลี

ญี่ปุ่น

นิวซีแลนด์

สวีเดน

เนเธอร์แลนด์

อังกฤษ

สหรัฐอเมริกา(EPA 1996)

องค์การอนามัยโลก (WHO)

2.33 pg TEQ/kg bw/day

10pg TCDD /kg bw/day

10pg TEQ/kg bw/day

5 pg TCDD /kg bw/day

2 pg TEQ/kg bw/day

5 pg TCDD /kg bw/day

1 pg TCDD /kg bw/day

10 pg TCDD /kg bw/day

4 pg TEQ/kg bw/day

1 pg TEQ/kg bw/day

5 pg TCDD /kg bw/day

1 pg TCDD /kg bw/day

10pg TEQ/kg bw/day

0.006 pg TEQ/kg bw/day

1-4 pg TEQ/kg bw/day

ที่มา : Rodriguez, C., et al. (2008)

2. การกระจายสู่ดิน ไดออกซินสามารถปนเปื้อนได้ในดินจากกระบวนการเผาไหม้และการทับถม (deposition) ของไดออกซินและฟิวแรน ซึ่งพบได้ที่ชั้นบนสุดของผิวหน้าดิน (Brambilla, G., et al., 2004) เนื่องจากไดออกซินมีความสามารถในการละลายน้ำ(water solubility) ต่ำ โดยพบว่าสารในกลุ่มคลอโรฟีนอล (chlorophenol) PCDDs มีการปนเปื้อนในดินมากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับ polychlorinated phenoxy phenols (PCPPs), polychlorinated diphenyl ethers (PCDEs) และ polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) นอกจากนี้ยังพบ PCDDs และ PCDFs ที่ความลึกสุดของชั้นดิน ซึ่งชี้ให้เห็นว่ามีการเคลื่อนที่ของ PCDDs และ PCDFs ลงไปในชั้นดินและมีการอิ่มตัว (saturation) ของสารอินทรีย์ (organic matters) เกิดขึ้นที่ผิวหน้าดินโดยที่สารอินทรีย์ที่ไม่ละลายในน้ำและเป็นสารแขวนลอย (particulate organic matters) และสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำ (dissolved organic matters) และตกค้างอยู่ในดินเป็นตัวช่วยให้สารในกลุ่มคลอโรฟีนอลเคลื่อนที่ลงสู่ดิน (Frankki, S., et al., 2007)

3. การปะปนของไดออกซินในน้ำทิ้งจากกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมโดยตรง เช่น น้ำเสียจากโรงงานกระดาษ โรงงานผลิตสารเคมี โรงงานที่นำโลหะกลับมาใช้ใหม่จากการใช้สารล้างที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญ

4. การแพร่กระจายจากสัตว์น้ำ เช่น ปลามีโอกาสที่จะรับสารไดออกซิน โดยพบว่าในปลาจะมีสาร ไดออกซินสูงสุดถึง 85 พิโคกรัม ต่อ กรัม (ค่าเฉลี่ยประมาณ 0.4 พิโคกรัม ต่อ กรัม) ซึ่งจะทำให้คนที่บริโภคเนื้อปลาจะมีสารไดออกซินเข้าสู่ร่างกายประมาณ 0.5 พิโคกรัม ต่อ กิโลกรัม ต่อ วัน ซึ่งมาตรฐานของ FDA ระบุว่า สารไดออกซินระดับ 25 พิโคกรัม ต่อ กรัม ในเนื้อปลาจะไม่มีอันตราย ดังนั้นคนที่บริโภคเนื้อปลาเฉลี่ยแล้วจะบริโภคไดออกซินในแต่ละวันได้ประมาณ 2 พิโคกรัม ต่อ กิโลกรัม ต่อ วัน

5. การแพร่กระจายจากการเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงโดยไดออกซินส่วนหนึ่งมาจากการเผาไหม้ก๊าซเชื้อเพลิง เช่น ใน Lead Gasoline ที่มีคลอรีน (Cl) เป็นองค์ประกอบประมาณ 700 ppm.

6. การแพร่กระจายของไดออกซินจากการเผาไหม้วัสดุที่มีคลอรีนในการเผาไหม้วัสดุหรือมูลฝอยที่มีสารต่างๆ ที่มีองค์ประกอบเป็นคลอรีนอยู่มากน้อยต่างกัน เมื่อนำมาเผาไหม้ก็จะมีโอกาสเกิดสารไดออกซินขึ้นในปริมาณที่แตกต่างกัน ดังแสดงในตารางที่ 6

ตารางที่ 6 ปริมาณของสารไดออกซินที่มีโอกาสเกิดขึ้นในการเผาไหม้วัสดุ

ลำดับที่

วัสดุ

ร้อยละของคลอรีนในวัสดุ

Dioxins (µg/kg emission)

PVC

Hospital waste

Hazardous waste

Municipal waste

Wood composition

5.5

0.4

0.2

0.4*

ตารางที่ 6 ปริมาณของสารไดออกซินที่มีโอกาสเกิดขึ้นในการเผาไหม้วัสดุ (ต่อ)

ลำดับที่

วัสดุ

ร้อยละของคลอรีนในวัสดุ

Dioxins (µg/kg emission)

Coal combustion

Leaded gasoline

Unleaded gasoline

Heavy fuel

Diesel rhinebarge

0.02

0.002

0.001

0.005

Nd.

0.03

0.003

0.4*

0.1*

ที่มา : พล สาเททอง (2549)

7. การแพร่กระจายสารไดออกซินจากการไม้ฟืนในครัวเรือนโดยทั่วไปในไม้จะมีคลอรีนเป็นองค์ประกอบ จากการประมาณการพบว่า มีการแพร่กระจายของสารไดออกซินที่มีความเข้มข้นต่อพื้นที่สูงสุดประมาณ 0.2 ng/m2 ต่อพื้นที่ที่มีบ้าน 50 หลัง โดยแต่ละหลังห่างกันในรัศมี 1 กิโลเมตร

8. การแพร่กระจายของสารไดออกซินในนมมารดา จากการศึกษาของ WHO 1989 และในยุโรปในปี 1994 พบว่า มีไดออกซินในนมมารดาของประชากรในประเทศต่างๆ ดังนี้

- ไทย 4.9 pg/g fat

- สหรัฐอเมริกา 16.6 pg/g fat

- เบลเยียม 39.524 pg/g fat

ในประเทศเนเธอร์แลนด์ได้มีการทดลองเลี้ยงเด็กด้วยนมแม่ (mother’s milk) 200 คน และนมวัว (cow’s milk) 200 คน พบว่า เด็กที่เลี้ยงโดยนมแม่จะรับสารไดออกซินเข้าสู่ร่างกายสูงกว่าเด็กที่เลี้ยงโดยนมวัวถึง 10 เท่า

9. การแพร่กระจายของไดออกซินในอาหารจากการปนเปื้อนของไดออกซินในอาหารเลี้ยงสัตว์ (animal feed) ผ่านทางห่วงโซ่อาหารและเข้าสู่ร่างกายของมนุษย์ สามารถแสดงได้ในรูปที่ 2 โดยสหภาพยุโรปได้บังคับใช้กฎหมาย Council Regulation 2375/2001/EC เกี่ยวกับสารตกค้างในอาหารและกำหนดปริมาณไดออกซินสูงสุด (maximum levels : MLs) ในอาหาร ดังแสดงในตารางที่ 7

รูปที่ 2 ไดอะแกรมการได้รับสารไดออกซินผ่านทางห่วงโซ่อาหารของมนุษย์

(Roeder, RA., Garber, RJ., and Schelling, GT., 1998)

ตารางที่ 7 ปริมาณของ PCDDs และ PCDFs สูงสุดในอาหารตามกฎหมาย Council Regulation 2375/2001/EC (Brambilla, G., et al., 2004)

ผลิตภัณฑ์

ปริมาณของ PCDDs และ PCDFs สูงสุด

(pgWHO-TE/g lipid base)

เนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์ของเนื้อสัตว์จาก

สัตว์เคี้ยวเอื้อง

สัตว์ปีกและสัตว์ป่าที่เลี้ยงในฟาร์ม

หมู

ตับและผลิตภัณฑ์จากตับ

เนื้อปลาและผลิตภัณฑ์สืบเนื่องจากการประมง

นมและผลิตภัณฑ์นม (เนยเหลว)

ไข่ไก่และผลิตภัณฑ์จากไข่

น้ำมันและไขมัน

ไขมันสัตว์

จากสัตว์เคี้ยวเอื้อง

จากสัตว์ปีกและสัตว์ป่าที่เลี้ยงในฟาร์ม

จากไขมันสัตว์ผสม

น้ำมันพืช

น้ำมันปลาที่มนุษย์ใช้บริโภค

4 (น้ำหนักสด)

0.75

นอกจากนี้ยังสามารถพบไดออกซินในน้ำลาย (saliva) ของมนุษย์ด้วย จากการทดลองของ Ogawa, T., et al (2003) ได้วิเคราะห์ polychlorinated biphenyls (PCBs) และ PCDDs ในตัวอย่างน้ำลายและเลือดของมนุษย์ที่มีผลต่อเซลล์เยื่อบุผิวจากชิ้นเนื้อเหงือกมนุษย์ (human gingival epithelial cell : HGEC) พบว่ามีระดับของ tri- และ tetrachlorinated PCBs สูงในตัวอย่างน้ำลาย ขณะที่ในเลือดจะพบ hexa- และ heptachlorinated PCBs โดยทั่วไปแล้วในตัวอย่างน้ำลายและเลือดจะพบ 1,2,3,4,6,7,8,9-octachlorodibenzo-p-dioxin (OCDD) เป็นสารหลัก ผลที่ได้นี้ชี้ให้เห็นว่าไดออกซินในน้ำลายเป็นปัจจัยเสี่ยงอย่างหนึ่งที่สามารถทำให้เกิดโรคปริทันต์(periodontal disease) ได้และปริมาณน้อยที่สุดของไดออกซินที่ทำให้เกิดอาการผิดปกติจากการได้รับสารไดออกซินทางปากของมนุษย์โดยมีอาการเฉียบพลัน ปานกลาง และเรื้อรัง เท่ากับ 200, 20 และ 1 พิโคกรัม ต่อกิโลกรัม ต่อ วัน ตามลำดับ (ATSDR, 2008)

การตรวจวัดสารไดออกซิน

การตรวจวิเคราะห์สารไดออกซินนั้นสามารถอ้างอิงได้หลายวิธี ซึ่งวิธีมาตรฐานเหล่านั้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามตัวอย่างประเภทต่างๆ เช่น ตัวอย่างอากาศจากปล่อง ตัวอย่างในบรรยากาศ ตัวอย่างน้ำทิ้ง ตัวอย่างชีวภาพ ตัวอย่างอาหาร ฯลฯ นอกจากนั้นแต่ละประเทศก็จะมีมาตรฐานการวิเคราะห์ด้วยวิธีต่างๆ กัน เช่น EPA1613 EPA8290 หรือ EPA23 TO-09 EN1948 (พล สาเททอง, 2549) ซึ่งพอสรุปได้ดังนี้

1. วิธีสกัดโดยเทคนิคต่างๆ เช่น Soxhlet extraction, microwave extraction, Solid phase extraction (SPE), Liquid-Liquid extraction (LLE), Accelerated Solvent Extraction (ASE), Pressurized Solvent Extraction (PSE)

2. วิธีการกำจัดสิ่งสกปรกออกจากตัวอย่าง (clean up) เช่น Gel Permeation Chromatography, Multi-layer Chromatography, Basic alumina Chromatography, Acid alumina Chromatography, Activated carbon Chromatography, Sulfuric acid treatment

3. การควบคุมคุณภาพการวิเคราะห์ (Quality control and Quality assurance) เช่นControl chart, Solvent Blank , Sample blank, 13C12Labelled standards, Column clean up spike, Recovery test, Standard Reference Material (SRM), Certify Reference Material (CRM), Laboratory round robin

4. การวิเคราะห์ทางปริมาณ (Quantitative analysis) เช่น High Resolution Gas Chromatography - High Resolution Mass Spectrophotometer (HRGC/HRMS), Isotope ratio dilution

5. การรายงานผล (report) เป็นพิโคกรัม (pictogram : pg ) คือ 1 pg = 10^-12 กรัม, Toxicity Equivalent by weight of 2,3,7,8-TCDD (TEQ), I-TEF (International - Toxicity Equivalent factors), TEQ (Total concentration, I-TEF (International - Toxicity Equivalent factors)

การจัดการกากของเสีย (ปิยาณี ตั้งทองทวี, 2546)

วิธีจัดการกากของเสียไดออกซินที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยและเป็นวิธีที่ USEPA แนะนำคือ การเผา (Incineration) โดยเตาเผาที่เหมาะสมมี 3 แบบ คือ

1. Rotary kiln อุณหภูมิ 850-1,600 °C ระยะเวลาที่กากของเสียอยู่ในเตาเผาเป็นวินาที สำหรับกากของเสียที่เป็นของเหลวหรือก๊าซและเป็นชั่วโมงสำหรับของแข็ง

2. Fluidized bed อุณหภูมิ 450-980 °C ระยะเวลาที่กากของเสียในเตาเผาเช่นเดียวกับเตาเผาชนิด Rotary kiln

3. Liquid injection อุณหภูมิ 650-1,600 °C ระยะเวลา 0.1-2 วินาที เตาเผาชนิดนี้ใช้สำหรับกากของเสียไดออกซินที่เป็นของเหลว

ปัจจุบันแม้ว่าประเทศไทยจะมีเตาเผาขยะอุตสาหกรรมซึ่งเป็นกากของเสียอันตรายและอยู่ภายใต้การดูแลของกรมโรงงานอุตสาหกรรมที่นิคมอุตสาหกรรมบางปูก็ตาม แต่โดยลักษณะของเตาเผาแล้ว สามารถทำลายกากของเสียได้จากห้องปฏิบัติการไดออกซิน ทั้งนี้ยังไม่มีการตรวจสอบสารไดออกซินจากเตาเผาดังกล่าว ซึ่งค่าเปรียบเทียบมาตรฐาน PCDDs/PCDFs จากเตาเผาอุณหภูมิสูงของประเทศต่างๆ รวมทั้งค่ามาตรฐานของสารไดออกซินจากตัวกลางสิ่งแวดล้อม (กำหนดโดยประเทศแคนาดา) ได้แสดงไว้ในตารางที่ 8 และตารางที่ 9 ตามลำดับ

ตารางที่ 8 เปรียบเทียบค่ามาตรฐาน PCDDs/PCDFs จากเตาเผาอุณหภูมิสูงของประเทศต่างๆ

ประเทศ

ค่ามาตรฐาน

ประเภทเตาเผา

ออสเตรีย

แคนาดา

สหภาพยุโรป

เนเธอร์แลนด์

ไต้หวัน

ญี่ปุ่น(มาตรฐานเก่า)

ญี่ปุ่น(มาตรฐานใหม่)

สหรัฐอเมริกา(มาตรฐานเก่า)

สหรัฐอเมริกา(มาตรฐานใหม่)

0.1ng. I-TEQ/Nm³

0.1 ng. I-TEQ/Nm³

0.1ng. I-TEQ/Nm³

1.0 ng. I-TEQ/Nm³

0.5 ng. I-TEQ/Nm³

0.1ng. I-TEQ/Nm³

30 ng-Total/Nm³

13 ng-Total/Nm³

เตาเผาทุกขนาด

เตาเผาขนาดใหญ่

ตารางที่ 8 เปรียบเทียบค่ามาตรฐาน PCDDs/PCDFs จากเตาเผาอุณหภูมิสูงของประเทศต่างๆ (ต่อ)

ประเทศ

ค่ามาตรฐาน

ประเภทเตาเผา

ประเทศไทย (2540)

ประเทศไทย (2545)

30 ng-Total/Nm³

0.5 ng. I-TEQ/Nm³

เตาเผามูลฝอยชุมชนขนาดตั้งแต่

1 ตัน/วันขึ้นไป

เตาเผาสิ่งปฏิกูลหรือเตาเผาที่ไม่ใช้แล้ว

ที่มา : จารุพงศ์ บุญหลง (2547)

หมายเหตุ 30 ng-Total/Nm3 เท่ากับประมาณ 0.5 ng. I-TEQ/Nm3

13 ng-Total/Nm3 เท่ากับประมาณ 0.2 ng. I-TEQ/Nm3

เตาขนาดใหญ่ของสหรัฐอเมริกา หมายถึง เตาเผาขนาดตั้งแต่ 250 ตัน/วัน

ตารางที่ 9 ค่ามาตรฐานของสารไดออกซินจากตัวกลางสิ่งแวดล้อมที่กำหนดโดยประเทศแคนาดา

ตัวกลางสิ่งแวดล้อม

ค่ามาตรฐาน

อากาศ

น้ำดื่ม

น้ำผิวดิน

ดิน

บรรยากาศ (24 ชั่วโมง)

ปริมาณมากที่สุดที่อนุญาตให้ตรวจพบได้

กำลังดำเนินการพิจารณา

- พื้นที่ที่อยู่อาศัย

- พื้นที่การเกษตร

5 พิโคกรัม TEQ ต่อคิวบิกเมตร

15 พิโคกรัม TEQ ต่อลิตร

1000 พิโคกรัม TEQ ต่อกรัม

10 พิโคกรัม TEQ ต่อกรัม

ที่มา : Ministry of Environment and Energy of Canada (2008)

มาตรฐานควบคุมสารไดออกซินของประเทศไทย

ประเทศไทยเริ่มมีการกำหนดให้เตาเผามูลฝอยเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษ ที่จะต้องควบคุมการปล่อยอากาศเสียออกสู่บรรยากาศและกำหนดมาตรฐานควบคุมการปล่อยทิ้งอากาศเสีย โดยจัดทำเป็นประกาศ 4 ฉบับ ประกอบด้วย

ฉบับที่ 1 ประกาศกระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม พ.ศ. 2540 เรื่อง กำหนดมาตรฐานควบคุมการปล่อยทิ้งอากาศเสียจากเตาเผามูลฝอย ซึ่งกำหนดค่าสารประกอบไดออกซินรวมไม่เกิน 30 นาโนกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม, 2540)

ฉบับที่ 2 ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม พ.ศ. 2545 เรื่อง กำหนดปริมาณสารเจือปนในอากาศที่ปล่อยออกจากเตาเผา สิ่งปฏิกูลหรือวัสดุที่ไม่ใช้แล้วที่เป็นอันตรายจากอุตสาหกรรม กำหนดค่าปริมาณของสารเจือปนในอากาศประเภทไดออกซินและฟิวราน (Dioxins/Furans I- TEQ) ไม่เกิน 0.5 นาโนกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กระทรวงอุตสาหกรรม, 2545)

ฉบับที่ 3 ประกาศกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม พ.ศ. 2548 เรื่องกำหนดมาตรฐานควบคุมการปล่อยทิ้งอากาศเสียจากเตาเผามูลฝอยติดเชื้อ พ.ศ. 2546 ค่าสารประกอบไดออกซิน ซึ่งคำนวณผลในรูปของหน่วยความเข้มข้นเทียบเคียงความเป็นพิษต่อมนุษย์ (Dioxins/Furans I - TEQ) ไม่เกิน 0.5 นาโนกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม, 2546)

ฉบับที่ 4 ประกาศกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม พ.ศ. 2549 เรื่อง กำหนดมาตรฐานควบคุมการปล่อยทิ้งอากาศเสียจากโรงงานปูนซิเมนต์ที่ใช้ของเสียเป็นเชื้อเพลิงหรือเป็นวัตถุดิบในการผลิตค่าสารประกอบไดออกซิน ซึ่งคำนวณผลในรูปของหน่วยความเข้มข้นเทียบเคียงความเป็นพิษต่อมนุษย์ (Dioxins/Furans I- TEQ) ไม่เกิน 0.5 นาโนกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม, 2549)

มาตรการควบคุมไดออกซินและฟิวแรนในระดับโลก (จารุพงศ์ บุญหลง, 2547)

โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) และองค์การอนามัยโลก (WHO) ได้มีความเห็นสอดคล้องกันคือ ต้องการให้มีกลไกทางกฎหมายระหว่างประเทศ เพื่อควบคุมการปลดปล่อยสารมลพิษที่ตกค้างยาวนาน (Persistent Organic Pollutants: POPs) เบื้องต้น 12 ชนิด ดังกล่าว โดยร่วมกับรัฐบาลประเทศต่างๆ จัดให้มีการประชุมคณะกรรมการเจรจาระหว่างรัฐบาล เพื่อเตรียมกลไกทางกฏหมายต่างประเทศบังคับใช้สำหรับการดำเนินกิจกรรมต่างๆ โดยเน้นที่สาร POPs ทั้ง12 ชนิดรวมทั้งศึกษาและพิจารณาสารPOPs อื่นนอกเหนือจาก 12 ชนิด ที่กำหนดไว้แล้วซึ่งขณะนี้การประชุมเจรจาเสร็จสมบูรณ์แล้ว และได้ประกาศใช้เป็นอนุสัญญาเรียกว่า “Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants” ประเทศไทยได้ลงนามในสัตยาบัน เมื่อเดือนมกราคม พ.ศ. 2548 จุดมุ่งหมายของอนุสัญญาฯ คือ เพื่อคุ้มครองสุขภาพอนามัยของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมจากสารมลพิษที่ตกค้างยาวนาน สารเคมี POPs เบื้องต้น 12 ชนิดคือ อัลดริน (aldrin) คลอเดน(chlordane) ดีดีที (DDT) ดิลดริน (dieldrin) เอนดริน (endrin) เฮปตะคลอ (heptachlor) เอชซีบี (hexachlorobenzene) ไมเร็กซ์ (mirex) ท็อกซาฟิน (toxaphene) พีซีบี (polychlorinated Biphenyls: PCBs) ไดออกซิน(Polychlorinated dibenzo-p-dioxins: PCDDs) และฟิวแรน (Polychlorinated dibenzofuraus: PCDFs) สาร POPs เหล่านี้เป็นกลุ่มสารประกอบอินทรีย์ซึ่งถูกย่อยสลายได้ยากโดยแสง สารเคมีหรือโดยวิธีชีวภาพ ทำให้เกิดการตกค้างในสิ่งแวดล้อมเป็นเวลานานและสามารถเคลื่อนย้ายไปได้ไกลมาก โดยพันธกรณีสำคัญที่ภาคีต้องปฏิบัติ หลังจากอนุสัญญา POPs มีผลบังคับใช้แล้ว มีดังนี้

1. ใช้มาตรการทางกฎหมายและการบริหารในการห้ามผลิตและใช้สาร POPs 9 ชนิดแรก

2. จะนำเข้า/ ส่งออกสาร POPs ได้ก็เฉพาะตามวัตถุประสงค์ที่อนุญาตให้ทำได้ เช่น มีข้อยกเว้นพิเศษ เพื่อนำมาใช้เป็นสารกำจัดปลวก สารกำจัดแมลง เป็นต้น

3. ต้องจัดทำแผนปฏิบัติการในการลดหรือเลิกการปล่อยสาร POPs จากกระบวนการผลิตภายใน 2 ปีหลังจากอนุสัญญา POPs บังคับใช้

4. ส่งเสริมการใช้สารทดแทน แนวปฏิบัติทางด้านสิ่งแวดล้อม และเทคนิคที่ดีที่สุด

5. ประกันว่าคลังสินค้าที่มีสาร POPs ต้องได้รับการดูแลไม่ให้ส่งผลต่อสุขภาพมนุษย์ต่อสิ่งแวดล้อมรวมทั้งต้องดูแลจัดการของเสียที่เกิดจากสาร POPs ในทำนองเดียวกัน

6. กำหนดแผนและปฏิบัติตามแผนเพื่อเป็นไปตามอนุสัญญา POPs และส่งรายงานให้ที่ประชุมภาคีภายใน 2 ปี หลังจากอนุสัญญา POPs มีผลบังคับใช้

7. ให้ผู้บริหารและผู้กำหนดนโยบายมีความเข้าใจเรื่อง POPs

8. ให้ความรู้เกี่ยวกับ POPs แก่สาธารณชน

9. สนับสนุนให้มีการวิจัยเรื่องผลกระทบต่างๆ จากสาร POPs ทั้งในระดับชาติและระหว่างประเทศ

10. ตั้งศูนย์ประสานงานระดับชาติเพื่อทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลและหน้าที่อื่นๆ

บทสรุป

ไดออกซิน (dioxins) เป็นผลิตผลทางเคมีที่เกิดขึ้นมาโดยมิได้ตั้งใจผลิตขึ้น (unintentional products) และเป็นสารที่มีความเป็นพิษสูงที่สุดที่ปลดปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม มนุษย์สามารถรับสารไดออกซินได้จากกิจกรรมและสิ่งแวดล้อมต่างๆ รอบตัวเราโดยมีแหล่งกำเนิดทั้งภาคอุตสาหกรรม เกษตรกรรม หรือแม้แต่การจราจรซึ่งเป็นสิ่งใกล้ตัวเรามาก ภาครัฐเห็นความสำคัญของปัญหาที่อาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพต่อประชาชนโดยมีนโยบายและกฎหมายเพื่อควบคุมแก้ไขและพยายามปรับลดการปลดปล่อยของสารกลุ่มไดออกซินจากแหล่งกำเนิด ซึ่งจะต้องมีการปรับเปลี่ยนเทคโนโลยีให้เหมาะสมต่อไปในอนาคตและต้องมีการติดตามตรวจสอบเพื่อควบคุมการปลดปล่อยสารไดออกซินอย่างต่อเนื่อง สำหรับประเทศที่เจริญแล้วนั้น การบังคับใช้กฎหมายและความรับผิดชอบต่อสังคมนับว่าเป็นพื้นฐานที่สำคัญที่ทำให้ประสบความสำเร็จในการปรับลดสารมลพิษไม่ใช่แต่เฉพาะสารไดออกซินเท่านั้นแต่สารพิษกลุ่มอื่นๆ ก็สามารถบริหารจัดการให้ปลอดภัยต่อประชาชนและสิ่งแวดล้อมได้ นอกจากนั้นการให้ความรู้แก่ประชาชนเพื่อความเข้าใจและการปฏิบัติตนอย่างถูกต้องเพื่อมิให้เป็นผู้สร้างมลพิษก็เป็นช่องทางหนึ่งที่มีส่วนช่วยแก้ปัญหามลพิษให้ลดลงด้วย

อ้างอิง

กรมควบคุมมลพิษ. สรุปความเป็นมาของอนุสัญญาสตอกโฮล์มว่าด้วยสารมลพิษที่ตกค้างยาวนาน. [ออนไลน์] [อ้างถึง 3 กันยายน 2551]

เข้าถึงได้จาก http://www.pcd.go.th/info-serv/haz_pops.htm

กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม. ประกาศระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม. เรื่องกำหนดมาตรฐานควบคุมการปล่อยทิ้งอากาศเสีย

จากเตาเผามูลฝอยติดเชื้อ. ราชกิจจานุเบกษา. 25 ธันวาคม 2546. เล่มที่ 120 ตอนพิเศษ 147 ง.

จากโรงงานปูนซิเมนต์ที่ใช้ของเสียเป็นเชื้อเพลิงหรือเป็นวัตถุดิบในการผลิต. ราชกิจจานุเบกษา. 15 ธันวาคม 2549. เล่มที่ 123 ตอนพิเศษ 129 ง.

กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม. ประกาศกระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม. เรื่องกำหนดมาตรฐานควบคุมการปล่อยทิ้งอากาศเสีย

จากเตาเผามูลฝอย. ราชกิจจานุเบกษา. 7 สิงหาคม 2540. เล่มที่ 114 ตอนที่ 63 ง.

กระทรวงอุตสาหกรรม. ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม. เรื่องกำหนดปริมาณสารเจือปนในอากาศที่ปล่อยออกจากเตาเผา สิ่งปฏิกูลหรือวัสดุที่ไม่ใช้แล้ว

ที่เป็นอันตรายจากอุตสาหกรรม. ราชกิจจานุเบกษา. 30 ตุลาคม 2545. เล่มที่ 119 ตอนพิเศษ 106 ง.

จารุพงศ์ บุญ-หลง. dioxins มหันตภัยไดอ๊อกซิน. พิมพ์ครั้งที่ 2. กรุงเทพฯ : กรมควบคุมมลพิษ, 2547, 32 หน้า.

ปิยาณี ตั้งทองทวี. อันตรายของไดออกซิน. Engineering Today, กันยายน, 2546, ปีที่ 1, ฉบับที่ 9, หน้า 113-117.

พล สาเททอง. เอกสารประกอบการสัมมนา เรื่อง แนวทางการจัดการมูลฝอยของประเทศไทย. 18 ธันวาคม 2549. จัดโดย บริษัท ซียูบี จำกัด ร่วมกับ

เทศบาลตำบลเกาะสมุยและโรงเผาขยะมูลฝอยเทศบาลตำบลเกาะสมุย. หน้า 25-34.

ATSDR. Dioxins. [Online] [cited 8 April 2008] Available from internet : http://www.astdr.cdc.gov/cabs/dioxins/dioxins_cabs.pdf

Brambilla, G., et al. Review of aspects pertaining to food contamination by polychlorinated dibenzodioxins, dibenzofurans, and biphenyls

at the farm level. Analytica Chimica Acta, 2004, vol. 514, p. 1-7.

Frankki, S. Mobility of chloroaromatic compounds in soil: case studies of Swedish chlorophenol-contaminated sawmill sites.

Ambio, 2007, vol. 36, no. 6, p. 452-457.

Holtzer, M., Dañko, J., and Dañko, R. Possibilities of formation of dioxins and furans in metallurgical process as well as methods

of their reduction. Metalurgija, 2007, vol. 46, no. 4, p. 285-290.

Ministry of Environment and Energy of Canada. Dioxins and Furans. [Online] [cited 8 April 2008]

Available from internet : http://www.mywaterlooregion.com/website/references/dioxinsandfurans.pdf

Moreno-Pirajan, JC., et al. Evaluation of dioxin and furan formation thermodynamics in combustion process of urban solid waste. Ecl. Quim.

São Paulo, 2007, vol. 32, no. 1, p. 15-18.

Ogawa, T., et al. Detectable dioxins in human saliva and their effects on gingival epithelial cells. J Dent Res, 2003, vol. 82, no. 10, p. 849-853.

Oka, H., et al. Atmospheric deposition of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) in Kanazawa, Japan.

Journal of Health Science, 2006, vol. 52, no. 3, p. 300-307.

Olie, K., Adsdink, R., and Schoonenboom, M. Metals as catalysts during the formation and decomposition of chlorinated dioxins and furans in incineration

processes. Journal of Air & waste Management Association., 1998, vol.48, p. 101-105.

Rappe, C. Sources and environmental concentrations of dioxins and related compounds. Pure & Appl. Chem., 1996, vol.68, no.9, p. 1781-1789.

Rodriguez, C., et al. Dioxins, furans and PCBs in recycled water for indirect potable reuse. International Journal of Environmental Research

and Public Health, 2008, vol. 5, no. 5, p. 356-367.

Roeder, RA., Garber, MJ., and Schelling, GT. Assessment of dioxins in foods from animal origins. J. Anim. Sci, 1998, vol. 76, p. 142-151.

Steen, PO., et al. Photochemical formation of halogenated dioxins from hydroxylated polybrominated diphenyl ethers (OH-PBDEs) and

chlorinated derivatives (OH-PBCDEs). Environmental Science & Technology, 2009, vol. 43, no. 12, p. 4405-4411.

อาหารดัดแปรพันธุกรรม

บทนำ

สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยเซลล์ แต่ละเซลล์มีนิวเคลียส ในนิวเคลียสมีโครโมโซมที่ประกอบด้วยดีเอ็นเอ (DNA) ดีเอ็นเอเป็นหน่วยถ่ายทอดพันธุกรรมที่มีรหัสเฉพาะของโปรตีน เอนไซม์และสารชีวเคมีอื่นๆ ที่มีหน้าที่ต่างๆ ในสิ่งมีชีวิต สมัยก่อนการปรับปรุงพันธุ์พืชใช้วิธีคัดสรรตามธรรมชาติโดยนักปรับปรุงพันธุ์จะคัดเลือกพืชที่มีลักษณะที่ต้องการ เช่น ให้ผลผลิตสูงนำมาผสมเกสรกับพืชที่มีลักษณะที่เด่นที่ต้องการ เช่น ทนต่อโรค พืชลูกผสมที่ได้จะถูกคัดเลือกอีกหลายชั่วรุ่น (Generations) เพื่อให้ได้ลักษณะสองอย่างตามที่ต้องการ ซึ่งต้องใช้เวลาตรงกันข้ามกับปัจจุบันที่ใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมในการพัฒนาสายพันธุ์ให้ได้ในเวลาอันรวดเร็ว โดยการเลือกดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะตามที่ต้องการ นำมาต่อเชื่อมกับส่วนอื่นของดีเอ็นเอแล้วนำกลับเข้าไปใส่ในพืช หรือโดยการยิงอนุภาคของทองหรือทังสเตนที่เคลือบด้วยดีเอ็นเอที่ต้องการเข้าไปในพืช เซลล์จะซ่อมแซมตัวเอง เกิดดีเอ็นเอใหม่ในจีโนม (Genome) พืช ซึ่งการยิงดีเอ็นเอเข้าไปนี้ไม่ได้เป็นไปตามธรรมชาติ ดังนั้นบางครั้งอาจมีผลต่อลักษณะแสดงออกของยีน หรืออาจมีการผลิตสารพิษหรือสารที่ทำให้เกิดภูมิแพ้ หรือให้ลักษณะที่ไม่พึงประสงค์ได้ นอกจากนี้ดีเอ็นเอที่ใส่เข้าไปอาจมาจากพืชที่ไม่ได้เป็นอาหาร แบคทีเรีย สัตว์ หรือไวรัส เพื่อให้ได้พืชที่มีความต้านทานต่อศัตรูพืช โรค ยากำจัดวัชพืช รวมทั้งลักษณะด้านคุณภาพ เช่น รส กลิ่น สีและคุณค่าทางอาหาร ตัวอย่าง เช่น ฝ้ายบีที ที่มีความต้านทานต่อหนอนเจาะสมอฝ้ายเช่นเดียวกับข้าวโพดบีทีต้านทานต่อหนอนเจาะฝัก ข้าวทองที่เพิ่มสารเบต้าแคโรทีน

จีเอ็มโอ (Genetically Modified Organism หรือ GMOs) หมายถึง พืชหรือสัตว์ที่มีการดัดแปรยีนหรือสารพันธุกรรม ปัจจุบันเทคโนโลยีการดัดแปรยีนหรือสารพันธุกรรมมีความก้าวหน้าและมีส่วนเกี่ยวข้องกับชีวิตของเราอย่างมาก พืชดัดแปรพันธุกรรมหรือพืชจีเอ็มหลายชนิดมีวางจำหน่ายตามท้องตลาดในประเทศที่พัฒนา เช่น ข้าวโพด ถั่วเหลือง มันฝรั่ง มะเขือเทศ รวมทั้งผลิตภัณฑ์จากพืชจีเอ็ม เช่น มันฝรั่งทอดกรอบ แป้งขนมปัง เป็นต้น ซึ่งความปลอดภัยของอาหารที่มาจากพืชดัดแปรพันธุกรรมหรืออาหารจีเอ็มเป็นหัวข้อหลักในเรื่องพันธุวิศวกรรม ดังนั้นจึงต้องมีการทดสอบและประเมินความปลอดภัยก่อนวางจำหน่ายในท้องตลาด

อาหารที่มาจากพืชดัดแปรพันธุกรรมจึงมีทั้งผู้สนับสนุนและผู้ที่ต่อต้าน โดยผู้สนับสนุนได้โต้แย้งว่าพืชดัดแปรพันธุกรรมไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างเด่นชัด แต่ยังคงแสดงลักษณะอื่นๆ เหมือนที่เคยเป็น ดังนั้นพืชดัดแปรพันธุกรรมยังคงลักษณะทุกอย่างเทียบเท่า (Substantially equivalent) พืชต้นพ่อแม่และไม่มีความจำเป็นต้องทดสอบความปลอดภัย ผู้โต้แย้งกล่าวว่าสิ่งเหล่านี้เป็นสมมุติฐานที่ไม่มีการทดสอบ ด้วยเทคโนโลยี ใหม่นี้ อาจมีผลที่ไม่รู้หรือไม่ได้ตั้งใจเกิดขึ้นตามมา จึงต้องให้ความระมัดระวัง ต้องมีการทดสอบความปลอดภัยของอาหารที่มาจากพืชดัดแปรพันธุกรรมก่อนที่จะไปให้คนเป็นล้านๆ คนบริโภค (Carman, J., 2004) และหากการค้นคว้ามีการจดลิขสิทธิ์ ก็จะมีความเสี่ยงว่ามันแพงเกินไปสำหรับเกษตรกรที่ยากจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่กำลังพัฒนา ด้านเอกชนที่ลงทุนมักมองถึงการลงทุนในตลาดสำหรับคนร่ำรวยและให้ความสนใจต่อประเทศยากจนน้อย ทำให้การผลิตอยู่ในมือของบริษัทใหญ่ๆ ซึ่งอาจมีผลรบกวนต่อปัญหาความมั่นคงของอาหารโลก

พืชที่มีการถ่ายโอนยีนเริ่มจากนักวิจัย 4 กลุ่มที่ทำการวิจัยเป็นอิสระต่อกัน ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 เป็นต้นมาได้แก่ นักวิจัยของมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเมืองเซ็นต์หลุยส์ รัฐมิสซูรี ประเทศสหรัฐอเมริกา, Rijksuniversiteit ที่เมือง Ghent ประเทศเบลเยี่ยม มหาวิทยาลัยวิสคอนซินและบริษัทมอนซานโต้ เมืองเซนต์หลุยส์ รัฐมิสซูรี การค้นพบนี้ได้ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ และในปี ค.ศ. 1994 อาหารดัดแปลงพันธุกรรมได้เข้าสู่การตลาดของประเทศสหรัฐอเมริกาคือ มะเขือเทศที่ใช้เทคโนโลยีด้านพันธุวิศวกรรมและสามารถเก็บรักษาให้สุกช้าลงภายใต้ชื่อ The Flavr Savr

เป็นที่คาดกันว่าในปี ค.ศ. 2050 ประชากรโลกจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าดังนั้นการผลิตอาหารก็จะต้องเพิ่มขึ้นเป็น 2-3 เท่าเพื่อให้เพียงพอต่อประชากรที่เพิ่มขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในประเทศที่กำลังพัฒนา ในขณะที่พื้นที่เพาะปลูกยังคงมีเท่าเดิมจึงต้องหาวิธีเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร เช่น การใช้ปุ๋ยชีวภาพ ปรับปรุงวิธีการควบคุมศัตรูพืช ดินและน้ำ ตลอดจนการปรับปรุงพันธุ์พืชโดยวิธีดั้งเดิมหรือวิธีทางเทคโนโลยีชีวภาพ การใช้เทคโนโลยีชีวภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชที่มีการถ่ายโอนยีนหรือพืชจำแลงพันธุ์เป็นแนวทางที่คาดหวังว่าจะให้ผลผลิตการเกษตรเพิ่มขึ้นเมื่อมีการผสมผสานกับวิธีดั้งเดิมอย่างเหมาะสม ได้มีการแสดงให้เห็นว่าพืชที่มีการถ่ายโอนยีนมีประสิทธิภาพในการเพิ่มผลผลิตและลดต้นทุนการผลิต ในปี ค.ศ. 1996 และ 1997 พืชที่มีการดัดแปรให้ต้านทานต่อไวรัส แมลง และยากำจัดวัชพืช ทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น 5-10 % ประหยัดยากำจัดวัชพืชถึง 40 % (Herrera-Estrella, LR., 2000) ประเทศที่กำลังพัฒนาในเขตร้อนและใกล้เขตร้อนของโลก พืชได้รับความเสียหายจากศัตรูพืช โรคและดินที่ไม่สมบูรณ์ ทั้งนี้เนื่องจากภูมิอากาศในแถบนี้เป็นที่ชอบของพาหะของแมลงและโรค รวมทั้งขาดปัจจัยการผลิตที่ดี ได้แก่ เมล็ดพันธุ์ ยาฆ่าแมลง และปุ๋ย จึงทำให้ได้ผลผลิตต่ำ ผลผลิตหลังการเก็บเกี่ยวก็มีความเสียหายสูงเนื่องจากอากาศเขตร้อนเหมาะสมสำหรับเชื้อราและแมลง การเก็บรักษาที่ไม่เหมาะสม ปัญหาเหล่านี้สามารถทำให้ลดน้อยลงได้โดยเทคโนโลยีชีวภาพ ข้อดีของการใช้เทคโนโลยีชีวภาพในพืชก็คือ สามารถใช้วิธีการปรับปรุงพืชหนึ่งไปประยุกต์ใช้กับพืชอื่นได้ พันธุวิศวกรรมด้านต้านทานไวรัส ต้านทานแมลงและยืดอายุการสุก เป็นตัวอย่างที่ดีของการใช้เทคโนโลยีชีวภาพที่สามารถนำไปใช้กับพืชได้หลากหลาย ข้อดีที่สองคือ ไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงมากในการทำเกษตรกรรมของเกษตรกรรายย่อย ปัจจุบันการพัฒนาส่วนใหญ่ของเทคโนโลยี ถ่ายโอนยีนพืชและยุทธศาสตร์ในการปรับปรุงผลิตพันธุ์พืชถูกผลักดันโดยคุณค่าทางเศรษฐกิจของชนิดหรือลักษณะพืช

ปัจจุบันมีพืชที่ดัดแปรพันธุกรรมมากกว่าหนึ่งครั้งที่เรียกว่า “จีเอ็มสแทค” (GM stacked event) เพื่อให้ได้ลักษณะที่ต้องการมากกว่า 1 อย่างในพืชนั้น เช่น การผสมข้ามสายพันธุ์ของพืชจีเอ็มด้วยกันเพื่อให้มีความต้านทานต่อแมลงและทนต่อยากำจัดวัชพืช ในข้าวโพด ฝ้ายและถั่วเหลือง มีการประเมินความเสี่ยงไม่มากเท่าการประเมินพ่อแม่พันธุ์ที่เป็นพืชจีเอ็มที่มีความปลอดภัยต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมเทียบเท่าพืชต้นแบบทั่วไป ในกรณีพืชจีเอ็มลูกผสม หมายถึง ลูกผสมระหว่างลักษณะพันธุ์พ่อแม่ที่เป็นจีเอ็มกับสายพันธุ์ที่ไม่ได้เป็นจีเอ็ม มีการคัดด้านต่อการประเมินว่าหากพืชลูกผสมที่ไม่ใช่จีเอ็มไม่ต้องมีความทดสอบความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพคนและสัตว์แล้ว ทำไมถึงต้องมีการทดสอบความเสี่ยงของพืชลูกผสมจีเอ็มที่เกิดจากสายพันธุ์พ่อแม่ที่ได้ทดสอบความปลอดภัยแล้วและก็ยังไม่แน่ชัดว่าพืชลูกผสมระหว่างพืชจีเอ็มสองสายพันธุ์พืชจะให้พืชจีเอ็มใหม่ขึ้นมาซึ่งถ้าหากเป็นเช่นนั้นก็ควรจะมีการประเมินความเสี่ยง อย่างไรก็ตามคณะกรรมาธิการยุโรป ( European Commission) พิจารณาว่าหากมีการดัดแปรพันธุกรรมซ้ำ (GM stacked event) ถือว่าเป็นพืช/สัตว์ดัดแปรพันธุกรรมชนิดใหม่ ต้องมีการให้ข้อมูลด้านประเมินความเสี่ยงโดยมีข้อมูลของสายพันธุ์พ่อแม่จีเอ็มร่วมด้วย ซึ่งในอนาคตจะมีการรวมลักษณะเพิ่มมากขึ้น เพื่อให้มีคุณค่าด้านต่างๆ เช่น การต้านทานแมลง ทนต่อยากำจัดวัชพืชและลักษณะทางคุณภาพ รูปแบบของการทดสอบความปลอดภัยและวิธีการต้องสามารถประเมินความเทียบเท่าทางโมเลกุลระหว่างการรวมหลายลักษณะและลักษณะเดียวของพืชจีเอ็มได้ (Schrijver, AD., et al., 2007; Sesikeran, B. and Vasanthi, S., 2008)

การนำเทคโนโลยีการดัดแปรยีนหรือสารพันธุกรรมมาใช้ในพืชและการนำพืชดัดแปรพันธุกรรมไปใช้ประโยชน์ ต้องคำนึงถึงความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ที่ทำมาจากพืชดัดแปรพันธุกรรมนั้นๆ ดังนั้นจึงต้องมีการประเมินความปลอดภัยของอาหารหรือผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพืชดัดแปรพันธุกรรม

การประเมินความปลอดภัยของอาหารที่ผลิตจากพืชดัดแปรพันธุกรรม

การพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของผลิตภัณฑ์อาหารจีเอ็มมีความก้าวหน้าเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเจนตั้งแต่ได้ถูกนำเข้ามาสู่ห่วงโซ่อาหาร จึงทำให้เกิดระบบประเมินความปลอดภัยของอาหารจีเอ็ม ซึ่งเกี่ยวข้องกับนโยบาย ข้อกฎหมายและแนวทางที่จะต้องมีให้สอดคล้องกับการพัฒนาความก้าวหน้าของเทคโนโลยีรวมทั้งการประเมินความเสี่ยงและประโยชน์ที่ได้รับ การยอมรับและตลาดของอาหารจีเอ็มจึงขึ้นกับการทดสอบว่าปลอดภัยก่อนจำหน่าย เมื่อเปรียบเทียบกับอาหารเดิมที่ไม่ใช่จีเอ็ม นอกจากพันธุ์พืชใหม่ๆ ที่ถูกพัฒนาขึ้นมาแล้วยังมีสัตว์ที่ถูกดัดแปรยีน เช่น ปลา ซึ่งจะถูกนำเข้าไปสู่ห่วงโซ่อาหารในไม่ช้านี้ (Sesikeran, B. and Vasanthi, S., 2008) จากการพัฒนาเหล่านี้ยุทธศาสตร์และรูปแบบของการประเมินความปลอดภัยของอาหารจีเอ็มจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ โดยองค์กรระหว่างประเทศ เช่น FAO, WHO, OECD และ CODEX ได้วางแนวทางสำหรับประเมินความปลอดภัยอาหารจีเอ็มโดยตั้งอยู่บนพื้นฐานของการวิเคราะห์ความเสี่ยง องค์การค้าโลก (WTO) ก็อ้างถึงข้อแนะนำเหล่านี้หากสินค้านั้นเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย สมมุติฐานที่ใช้ในการประเมินคืออาหารดั้งเดิมที่มีประวัติว่าปลอดภัยในการบริโภคถูกใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานสำหรับประเมินอาหาร/พืชจีเอ็มโดยใช้แนวคิดที่ว่าทุกอย่างเทียบเท่า (Substantial equivalence : SE)

การประเมินความปลอดภัยอาหารที่มาจากพืชจีเอ็มโดย OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) หัวข้อการประเมินประกอบด้วย

• ลักษณะเฉพาะโมเลกุลของชิ้นส่วนจีนที่ใส่ในพืชและผลการเกิดโปรตีนใหม่หรือเมแทบอไลต์

• การวิเคราะห์ส่วนประกอบของพืชที่เป็นกุญแจสำคัญด้านสารอาหารและสารต้านโภชนาการ

• แนวโน้มของการถ่ายโอนยีนจากอาหารจีเอ็มไปยังจุลชีพในทางเดินอาหารของคนและสัตว์

• แนวโน้มการทำให้เกิดภูมิแพ้ของอาหารจีเอ็ม

• คาดปริมาณของระดับการบริโภคโปรตีนที่เกิดใหม่และ/หรือผลิตภัณฑ์สุดท้าย รวมทั้งส่วนประกอบที่เปลี่ยนไป

• ประเมินค่าความเป็นพิษและโภชนาการจากผลของข้อมูล

• ทดสอบความเป็นพิษของอาหารทั้งหมดเมื่อจำเป็น เป็นการทดสอบทั้งหมดของพืชหรือผลิตภัณฑ์ที่มาจากพืชนั้น เช่น ในกรณีที่ส่วนประกอบในพืชทั้งหมดเปลี่ยนแปลงเมื่อเทียบกับสิ่งที่เคยเป็นมาก่อน คำแนะนำเฉพาะของหัวข้อเหล่านี้ได้ถูกจัดทำโดยหน่วยงานต่างๆได้แก่ OECD, SFC ( The European Scientific Committee on Foodstuffs), FAO/WHO และ Codex (Kok, EJ. and Kuiper, HA., 2003; Kok, EJ., et al., 2008)

การใช้ความคิดเกี่ยวกับ substantial equivalence ในการประเมินความปลอดภัยได้จากข้อมูลพืชพันธุ์พ่อแม่ที่จะนำไปดัดแปรพันธุกรรม เช่น แหล่งที่มา ชนิด และแนวโน้มที่จะเป็นอันตราย สิ่งเหล่านี้ช่วยอำนวยความสะดวกของข้อมูลด้านลักษณะเฉพาะของโมเลกุลดีเอ็นเอที่ใส่เข้าไป ลักษณะแสดงออกของยีนในผลิตภัณฑ์ การเปลี่ยนแปลงด้านองค์ประกอบและสัณฐานวิทยา ความเป็นพิษ การเกิดภูมิแพ้ ความปลอดภัยและคุณค่าทางโภชนาการอาหารจีเอ็ม ผลต่อจุลินทรีย์ในกระเพาะอาหารของมนุษย์และสัตว์ ผลต่อเมแทบอลิซึมพืช (Sesikeran, B. and Vasanthi, S., 2008) ; Kok, EJ. and Kuiper, HA., 2003)

ขณะที่พืชอาหารจะมีเพิ่มมากขึ้นในอนาคตและมีการดัดแปลงเพิ่มขึ้น วิธีการประเมินความปลอดภัยจึงต้องปรับปรุงตามไปด้วย ขณะเดียวกัน WHO ได้ให้ความเห็นว่าอาหารจีเอ็มในท้องตลาดไม่ควรมีความเสี่ยงต่อสุขภาพและเน้นถึงเทคโนโลยีด้านอาหารจีเอ็มต้องมีการประเมินความปลอดภัยอย่างถูกต้องและเหมาะสมก่อนที่วางจำหน่าย เช่น ศึกษาการวิเคราะห์ด้านองค์ประกอบเทียบเท่า ตรวจวัดผลที่เกิดโดยไม่ได้ตั้งใจ การประเมินตัวชี้วัดทางชีวภาพสำหรับการเกิดภูมิแพ้ ความปลอดภัยของอาหารที่เพิ่มด้านโภชนาการหรือเป็นประโยชน์ต่อสุขภาพ คำแนะนำใหม่สำหรับประเมินอาหารที่มาจากสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรม

การพัฒนาวิธีวิเคราะห์จีเอ็มโอก็เป็นสิ่งสำคัญที่ใช้ในการเฝ้าระวังความปลอดภัยของอาหารจีเอ็ม โรคมากกว่า 200 โรคมาจากอาหารซึ่งมีอาการตั้งแต่อาการทางทางเดินอาหารที่ไม่รุนแรงจนถึงเสียชีวิตหรืออาจมีอาการเรื้อรังของโรค ความปลอดภัยของอาหารรวมทั้งคุณภาพในห่วงโซ่อาหารเป็นสิ่งต้องการหลักของประชากร การใช้พืชหรือสัตว์จีเอ็มในการผลิตอาหารเป็นสิ่งที่สังคมต้องการความชัดเจน วิธีการวิเคราะห์ทดสอบที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรับประกันความปลอดภัยอาหารและคุณภาพ การเฝ้าระวังจุลินทรีย์และสิ่งที่เป็นจีเอ็มโอในอาหารเป็นหัวข้อที่ต้องนำมาพิจารณา ปัจจุบันมีการพัฒนาและตรวจสอบความใช้ได้ของวิธี แต่อย่างไรก็ตามมักจะมีคำถามที่เกิดขึ้นในเรื่องของการควบคุมสิ่งมีชีวิตที่เป็นจีเอ็มโอ ได้แก่ 1) การแปลความหมาย/ผลของเปอร์เซ็นต์จีเอ็มโอที่มีอยู่อย่างไร 2) การลดค่าใช้จ่ายในการตรวจวัดจีเอ็มโอ 3) การเลือกใช้วัสดุอ้างอิงที่มีใบรับรอง 4) การตรวจวัดสิ่งที่ไม่รู้ หรือสิ่งที่ไม่คาดคิดและสิ่งที่ไม่ได้รับรองที่เป็นจีเอ็มโอ 5) การตรวจวัดพืชที่เป็น Stacked transgenes ดังนั้นจึงต้องมีการปรับปรุงเทคนิคการตรวจดีเอ็นเอสำหรับการคัดกรองที่รวดเร็วและการวิเคราะห์จีเอ็มโอที่ไม่รู้ว่าเป็นอะไร (Rodriguez-Lazaro, D., et al., 2007)

อาหารทุกอย่างรวมทั้งที่มาจากพืชจีเอ็มมีความเสี่ยงโดยธรรมชาติต่อสุขภาพ เนื่องจากสามารถทำให้เกิดภูมิแพ้ หรือเป็นพิษหรือขัดขวางการดูดซึมสารอาหาร ไม่สามารถรับประกันได้ว่าอาหารทั่วไปจะไม่มีความเสี่ยงเลย แม้ว่าอาหารจากพืชจีเอ็มบางชนิดประกอบด้วยสารก่อภูมิแพ้ สารพิษและสารต้านการดูดซึมสารอาหาร แต่ระดับของสารเหล่านี้ก็เทียบเท่ากับที่พบในพืชที่ไม่ได้ดัดแปรพันธุกรรม อาหารจีเอ็มจะถูกทดสอบตามกฎเกณฑ์ที่ตั้งไว้ โดยเริ่มจากแหล่งของยีนดัดแปร ตรวจสอบอาหารจีเอ็มเช่นเดียวกับอาหารที่มาจากพืชพันธุ์ที่รู้สารก่อภูมิแพ้ สารพิษและสารต้านโภชนาการหรือสารต้านการดูดซึมสารอาหาร อาจรวมทั้งทดสอบความปลอดภัยของโปรตีนดัดแปรจากอาหารจีเอ็มในระบบย่อยอาหาร ในแต่ละขั้นตอนเปรียบเทียบระดับความเสี่ยงที่พบในอาหารจากพืชปรกติ ถ้าอยู่ในระดับเดียวกันก็ถือว่าอาหารจีเอ็มนั้นปลอดภัยเช่นเดียวกับอาหารทั่วไป

การเกิดภูมิแพ้เป็นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันในร่างกาย ซึ่งบางครั้งอาจทำให้ช็อกหมดสติได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดภูมิแพ้ในอาหารปลอดภัย อุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพอาหารจึงได้ประเมินอาหารจีเอ็มว่ามีความปลอดภัยเท่ากับอาหารธรรมดาหรือไม่ เช่น ในปี ค.ศ. 1996 องค์กรอาหารและยาของประเทศสหรัฐอเมริกา (FDA) ได้ทบทวนความปลอดภัยของถั่วเหลืองจีเอ็มซึ่งให้น้ำมันถั่วเหลืองที่มีต่อสุขภาพมากกว่า โดยประเมินความปลอดภัยตามมาตรฐานเช่นเดียวกับถั่วเหลืองที่ไม่ได้ดัดแปรพันธุกรรม แม้ว่าถั่วเหลืองจีเอ็มจะมีสารก่อภูมิแพ้แต่ไม่ได้แสดงความแตกต่างระหว่างการทำให้เกิดภูมิแพ้ของถั่วเหลืองจีเอ็มและถั่วเหลืองดั้งเดิม

การเกิดพิษเป็นการตอบสนองต่อสารพิษในคนซึ่งแตกต่างจากปฏิกิริยาการเกิดภูมิแพ้คือ ทุกคนจะเกิดการตอบสนองต่อสารพิษ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ที่พัฒนาอาหารจีเอ็มจึงมุ่งเน้นให้ระดับความเป็นพิษในอาหารไม่เกินระดับที่มีในอาหารปรกติ ถ้าสารพิษมีเกินระดับปรกติ อาหารจีเอ็มนั้นก็ยอมรับไม่ได้ จนถึงปัจจุบันอาหารจีเอ็มได้พิสูจน์ให้เห็นว่าไม่มีความแตกต่างจากของเดิม ในบางกรณีพบว่าสารพิษที่เกิดตามธรรมชาติไม่ได้รับความสนใจแต่เมื่อมีการประเมินความปลอดภัยอาหารจีเอ็มจึงถูกตรวจพบ เช่น สารโทมาทีน (Tomatine) เป็นสารพิษธรรมชาติที่พบในมะเขือเทศที่ไม่ได้รับความสนใจจนกระทั่งมีการพัฒนามะเขือเทศจีเอ็ม FDA และบริษัททั้งหลายจึงให้ความสนใจที่จะวัดปริมาณโทมาทีน ซึ่งจากการตรวจสารโทมาทีนในมะเขือเทศดั้งเดิมและมะเขือเทศจีเอ็มพบว่าอยู่ในช่วงเดียวกัน

สารต้านโภชนาการ (Antinutrition) เป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ไปรบกวนการดูดซึมสารอาหารที่สำคัญในระบบย่อยอาหาร เช่นเดียวกันหากอาหารจีเอ็มมีสารต้านการดูดซึมอาหารต้องแน่ใจว่าไม่เกินระดับของที่มีในอาหารดั้งเดิม ถ้าระดับใกล้เคียงกันก็จะถือว่ามีความปลอดภัยเช่นเดียวกับของเดิม เช่น ในปี ค.ศ. 1995 บริษัทได้ยื่นประเมินความปลอดภัยของน้ำมันคาโนลาซึ่งได้มีการดัดแปลงองค์ประกอบของกรดไขมันในน้ำมัน บริษัทได้เปรียบเทียบองค์ประกอบสารต้านการดูดซึมสารอาหารของผลิตภัณฑ์กับน้ำมันคาโนลาต้นแบบที่ไม่ได้ดัดแปร และพบว่าน้ำมันคาโนลาที่ดัดแปรมีปริมาณสารดังกล่าวไม่เกินระดับที่มีในของต้นแบบ และเพื่อให้มั่นใจว่าอาหารจีเอ็มไม่ได้ลดคุณค่าทางโภชนาการ จึงได้วัดองค์ประกอบทางโภชนาการของอาหารจีเอ็มด้วย และมักรวมถึงการวัดกรดอะมิโน น้ำมัน กรดไขมันและวิตามิน ในหลายประเทศยอมรับและให้มีจำหน่ายอาหารดัดแปรพันธุกรรมพืชหรืออาหารจีเอ็มที่ได้ผ่านการทดสอบความปลอดภัยใต้กรอบการประเมินความปลอดภัยขององค์กรระหว่างประเทศ

การยอมรับของผู้บริโภคที่มีต่ออาหารและพืชดัดแปรพันธุกรรม

ประเทศต่างๆ ที่ยอมรับเทคโนโลยีนี้ขึ้นกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ความระมัดระวังเรื่องนโยบาย ระดับความเสี่ยงที่ยอมรับได้ ความสามารถที่จะประเมินความเสี่ยง การออกกฎหมายควบคุม ประโยชน์ที่ได้รับจากเทคโนโลยีนี้ ผลต่อการส่งสินค้าออก พื้นที่บนโลกที่ปลูกพืชจีเอ็มเพิ่มขึ้น 47 เท่าตั้งแต่ปี ค.ศ. 1996 และในปีค.ศ. 2004 มีพื้นที่ปลูก 81 ล้านเฮกแตร์โดยเกษตรกร 8.25 ล้านใน 17 ประเทศ (Zarrilli, S., 2005) พืชจีเอ็มที่ปลูกมากที่สุดคือ ถั่วเหลืองทนยาฆ่าแมลง รองลงมาคือ ข้าวโพดบีที ฝ้ายบีที ที่ต้านทานแมลงและคาโนลาทนต่อยาฆ่าแมลง แปดประเทศที่เป็นผู้นำการปลูกพืชจีเอ็มคือ สหรัฐอเมริกา (59%) อาร์เจนตินา (20%) แคนนาดาและบราซิล ( ประเทศ ละ 6%) จีน (5%) ปารากวัย (2%) อินเดีย (1%) และแอฟริกาใต้ (1%) นอกจากนี้ยังมีปลูกในประเทศอุรุกวัย ออสเตรเลีย โรมาเนีย เม็กซิโก สเปน ฟิลิปปินส์ ฮอนดูรัส โคลัมเบียและเยอรมันนี ในปี ค.ศ. 2004 พืชจีเอ็มที่ปลูกมาก ได้แก่ ถั่วเหลือง (56%) ฝ้าย ( 28%) คาโนลา (19%) และข้าวโพด (14%) และสินค้าพืชจีเอ็มทั่วโลกมีมูลค่าถึง 4.7 ล้านล้านเหรียญสหรัฐ ในปี ค.ศ. 2004 เช่นกัน

การนำพืชและอาหารจีเอ็มเข้ามาในระบบการผลิตอาหารทำให้เกิดคำถามตามมามากมายโดยเฉพาะด้านลบ ซึ่งมุ่งเน้นไปยังผลที่มีต่อสุขภาพ ความปลอดภัยและการรักษาสิ่งแวดล้อม สิทธิบัตร ฉลาก ทางเลือกของผู้บริโภคและด้านจริยธรรม ซึ่งก่อนหน้านี้พืชมักจะไม่ได้รับความสนใจด้านจริยธรรม จนกระทั่งมีอาหารพืชจีเอ็มเพราะสิ่งเหล่านี้มิได้เป็นไปตามธรรมชาติโดยเฉพาะการถ่ายโอนยีนของสัตว์ไปยังพืช จึงเป็นสิ่งที่หยิบยกขึ้นมาในหมู่พวกมังสวิรัติและศาสนา การทดลองอาหารจีเอ็มกับสัตว์ก็เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ของคนจำนวนมาก เทคนิคพันธุวิศวกรรมที่ใส่ยีนเข้าไปในพืชหรือสัตว์ก็ยังไม่ถูกต้องแน่นอน ลำดับดีเอ็นเออาจใส่ไปผิดที่ หรือผิดลำดับหรืออาจไปรบกวนลำดับดีเอ็นเอที่สำคัญที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตนั้นซึ่งอาจทำให้ได้สิ่งที่ไม่ตั้งใจตามมา ตัวอย่าง เช่น มะละกอจีเอ็มมีความต้านทานต่อโรคจุดวงแหวนที่เกิดจากไวรัส เมื่อเวลาผ่านไปสิ่งที่ตามมาคือมะละกอจีเอ็มมีความอ่อนแอต่อโรคจุดดำที่เกิดจากเชื้อรา ทั้งนี้ยีนไม่ได้ทำงานตามลำพังแต่ทำในรูปเครือข่ายหน้าที่ของแต่ละยีนขึ้นกับยีนอื่นๆ ในจีโนม (Asante, DKA., 2008) อาหารจีเอ็มมีความเสี่ยงต่ออาการแพ้เนื่องจากโปรตีนในอาหารที่เกิดจากดีเอ็นเอหรือยีนที่ยังไม่เคยรับประทานมาก่อนหรือทดสอบความปลอดภัย สารที่ก่อให้เกิดอาการแพ้ส่วนใหญ่คือ โปรตีน อาหารส่วนใหญ่ที่พบว่ามักจะทำให้เกิดอาการแพ้ ได้แก่ นม ปลา อาหารทะเล ถั่วเหลือง ถั่ว และข้าวสาลี

สารต้านปฏิชีวนะได้ถูกใช้เป็นตัวติดกับยีนเพราะสามารถตรวจจับได้ง่ายและรวดเร็วในระดับเซลล์ เพื่อใช้ในการคัดเลือกยีนจึงเรียกว่า “Antibiotic resistance marker genes” เป็นข้อยกขึ้นมาพิจารณาว่าพืชถ่ายโอนยีนนี้จะมีส่วนทำให้การรักษาความเจ็บป่วยด้วยยาปฏิชีวนะเสียไปหรือไม่ จากการศึกษาพบว่า อาสาสมัครที่กินถั่วจีเอ็มจะมีดีเอ็นเอดัดแปรในแบคทีเรียที่อยู่ในลำไส้เล็กปริมาณเล็กน้อย การกินอาหารจีเอ็มสามารถเปลี่ยนยีนในระบบย่อยอาหารของคนได้และสามารถทำให้คนเสี่ยงต่อโรคที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ

แม้ว่าพืชจีเอ็มเป็นทางเลือกหนึ่งที่ใช้ลดการใช้ยากำจัดศัตรูพืช แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าพืชจีเอ็มเหล่านี้จะปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม จะเห็นว่าในระบบนิเวศน์ มีพืชและสัตว์ชนิดใหม่ๆเกิดขึ้น ซึ่งสิ่งที่เกิดขึ้นใหม่นี้อาจเป็นอันตรายต่อสัตว์ป่าและเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์ระหว่างพืชและสัตว์ที่มีอยู่เดิมทำให้ความหลากหลายทางชีวภาพถูกรบกวน อาจมีการแพร่กระจายยีนของพืชจีเอ็มไปยังพืชพื้นเมืองทำให้พืชพื้นเมืองกลายพันธุ์ส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศน์ในระยะยาว

การต่อต้านการนำเข้าอาหารจีเอ็มในบางประเทศ นอกจากรัฐบาลตั้งกำแพงกั้นการนำเข้าแล้ว การต่อต้านก็มาจากสมาชิกตัดสินใจไม่นำเข้าอาหารที่เชื่อว่าลูกค้าในตลาดไม่ต้องการ ตลาดลูกค้าที่ยอมรับอาหารจีเอ็ม ได้แก่ จีนและอินเดีย ความเสี่ยงและประโยชน์ของกระบวนการผลิตและผลิตภัณฑ์เป็นสิ่งที่ลูกค้าใช้ตัดสินใจในการยอมรับอาหารจีเอ็ม การลองผิดลองถูกเปรียบเทียบระหว่างความเสี่ยงกับประโยชน์ที่ได้รับ แล้วชั่งน้ำหนักเพื่อตัดสินใจ นอกจากนี้ทัศนะคติเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม วิทยาศาสตร์เทคโนโลยี ความกลัวอาหารใหม่ๆ ความเชื่อใจในกฎระเบียบและราคาเป็นสิ่งที่มีอิทธิพลต่อเทคโนโลยีดัดแปรพันธุกรรมพืชอาหาร การรายงานของข่าวสารก็มีส่วนทำให้เกิดความกลัวและไม่ไว้ใจในอาหารจีเอ็มและพืชจีเอ็ม เช่น กลัวว่ามีความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อม การเป็นมะเร็ง และกลัวอาหารสุขภาพที่มาจากพืชจีเอ็ม แต่ประเทศสหรัฐอเมริกาเลือกที่ยอมรับพืชจีเอ็มโดยอยู่บนพื้นฐานของโอกาสความเสี่ยงที่จะเป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมโดยยึดถือแนวคิดว่าผลิตภัณฑ์จีเอ็มนั้นมีความปลอดภัยเทียบเท่าผลิตภัณฑ์ตามธรรมชาติ หรือ “ Substantial equivalence” ที่พัฒนาโดยFAO และ WHO ซึ่งปัจจุบันยุโรปประเมินความปลอดภัยด้วยแนวคิดนี้เช่นกัน (Knight, JG., Holdsworth, DK., and Mather, DW., 2008)

สหภาพยุโรปยอมรับอาหารและพืชจีเอ็มอย่างระมัดระวัง โดยการยอมรับนั้นขึ้นกับคุณภาพความปลอดภัยและความชอบของอาหารนั้น แม้ว่าจะมีการปฏิเสธจากผู้บริโภคส่วนใหญ่ในการบริโภคสัตว์จีเอ็มที่นำมาผลิตเป็นอาหาร แม้แต่หญ้าหรืออาหารสัตว์ที่เป็นจีเอ็มนำมาเลี้ยงสัตว์ แต่ที่จริงแล้วในสหภาพยุโรปก็มีการใช้อาหารสัตว์จีเอ็มมาเป็นเวลาหลายปี ประเทศสเปนปลูกข้าวโพดจีเอ็มเพื่อเลี้ยงสัตว์ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1998 ปัจจุบันข้าวโพดจีเอ็มปลูกในประเทศฝรั่งเศส เยอรมันนี สาธารณรัฐเชค และโปรตุเกส นอกจากนี้สหภาพยุโรปนำเข้าถั่วเหลืองปีละ 40 ล้านตันเพื่อเป็นอาหารสัตว์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นถั่วเหลืองจีเอ็ม จึงเห็นได้ว่าผู้บริโภคในสหภาพยุโรปบริโภคอาหารจีเอ็มมาเป็นเวลานานแล้ว และมีกฎข้อบังคับให้มีการติดฉลากอาหารคนและสัตว์ว่าเป็นอาหารจีเอ็มแต่ไม่ได้บังคับให้อาหารที่ผลิตจากสัตว์ที่เลี้ยงด้วยอาหารจีเอ็มต้องติดฉลาก (Knight, JG., Holdsworth, DK., and Mather, DW., 2008)

สำหรับประเทศจีนและอินเดีย การยอมรับเรื่องอาหารดัดแปรไม่ใช่สิ่งสำคัญของผู้บริโภค แต่นโยบายและทัศนะคติของรัฐบาลมีอิทธิพลอย่างมากต่อเทคโนโลยีดัดแปลงพันธุกรรมพืชอาหาร ซึ่งจะเห็นว่าทั้งสองประเทศยอมรับพืชและอาหารจีเอ็มได้อย่างรวดเร็ว

ประโยชน์จากการใช้เทคโนโลยีการดัดแปรพันธุกรรมพืชในการผลิตอาหาร

วัตถุประสงค์หลักของพืชดัดแปรพันธุกรรมคือ เพิ่มผลผลิตจึงต้องการลักษณะที่ดีด้านการเกษตร เช่น ทนต่อสารกำจัดวัชพืช ทนต่อแมลงและสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม แต่ต่อมามีแนวโน้มที่มุ่งไปยังการปรับปรุงด้านคุณภาพ เช่น รสชาติและคุณสมบัติด้านโภชนาการให้ได้ตามความต้องการของผู้บริโภค นอกจากนี้ยังปรับปรุงคุณภาพโภชนาการตามความต้องการของประเทศที่กำลังพัฒนา เช่น ข้าวทองเป็นพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีวิตามินเอและธาตุเหล็กสูงสำหรับประเทศที่มีภาวะขาดวิตามินเอและธาตุเหล็ก ทุกปีประชากรประมาณสองล้านคนและเด็กทารกหลายแสนตาบอดเนื่องจากขาดวิตามินเอในอาหาร ขณะเดียวกันหนึ่งในสามของประชากรโลกเป็นโรคโลหิตจางเพราะไม่ได้รับธาตุเหล็กเพียงพอ การดัดแปรพันธุกรรมพืชในปัจจุบันใช้กับพืชทางการเกษตรและพืชอุตสาหกรรม ดังนี้

1. พืชทางการเกษตร (Agriculture crops) เนื่องจากประชากรโลกเพิ่มแต่พื้นที่เพาะปลูกมีปริมาณเท่าเดิม เทคโนโลยีดัดแปรพันธุกรรมพืชจึงเป็นเครื่องมืออันหนึ่งที่ให้ความมั่นใจด้านอาหารพอเพียง จึงได้มีการนำยีนที่เกี่ยวข้องกับความสามารถต้านทานแมลง โรค ไวรัส ยากำจัดวัชพืช และสภาพแวดล้อมที่ไม่สมบูรณ์ใส่ลงในพืชที่ต้องการ (Transgenic plants) ปัจจุบันมีการดัดแปรพันธุกรรมพืชให้เป็นพืชที่ทนต่อสารกำจัดศัตรูพืช ต้านทานแมลง และต้านทานไวรัส เชื้อรา และแบคทีเรีย ดังนี้

- ทนต่อสารกำจัดศัตรูพืช (Herbicide tolerance) พืชดัดแปiพันธุกรรม 93% เป็นพืชที่ทนต่อสารกำจัดศัตรูพืชและแมลง วัชพืชเป็นศัตรูที่สำคัญของพืชหากไม่ได้รับการควบคุม 20-60% ของผลผลิตจะสูญเสียไป พืชที่ทนต่อวัชพืชทำได้โดยใส่ยีนที่มีรหัสสำหรับเอนไซม์เป้าหมายเพื่อทำให้ไม่ไวต่อยากำจัดวัชพืชหรือโดยใส่ยีนเข้าไปในเอ็นไซม์ที่เป็นเมแทบอไลต์ และทำให้พืชสามารถกำจัดฤทธิ์ของยากำจัดวัชพืช เช่น ทนต่อไกลโฟเซต (Glyphosate) และกลูโฟซิเนต (Glufosinate) ซึ่งเป็นยากำจัดวัชพืชที่นิยมใช้กันมาก พืชที่ทนต่อยากำจัดวัชพืช 74% เป็นพืชถ่ายโอนยีน เช่น ถั่วเหลือง ยาสูบ ข้อดีของพืชที่ทนต่อยากำจัดวัชพืชคือ การเพิ่มผลผลิต ลดต้นทุน ลดการกัดกร่อน และสูญเสียความชื้นในดิน (Engel, KH., Frenzel, T., and Miller, A., 2002)

- ต้านทานต่อแมลง (Insect resistance) ด้วยเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมทำให้พืชสามารถผลิตสารที่เป็นพิษต่อแมลงได้ เช่น การใส่ยีนที่ได้จากแบคทีเรียบาซิลลัส ทูรินจิเอ็นซิส (Bacillus thuringiensis, Bt) ไปในพืช ผลผลิตพืชในโลกมากกว่า 15% เสียหายจากการทำลายของแมลงซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในประเทศที่กำลังพัฒนา วัตถุประสงค์หลักคือ ปรับปรุงผลผลิต ลดการใช้สารกำจัดแมลง รักษาหรือเพิ่มปริมาณประชากรแมลงที่เป็นประโยชน์ พืชที่ผลิต Endotoxin จาก Bt 19% เป็นพืชที่ถ่ายโอนยีน ตัวอย่างพืชจีเอ็มที่ต้านทานต่อแมลง ได้แก่ คาโนลา (Canola) ข้าวโพด ฝ้ายและมันฝรั่ง

- ต้านทานต่อไวรัส เชื้อรา และแบคทีเรีย (Resistance to viruses, fungi and bacteria) การป้องกันเชื้อไวรัสที่ทำให้เกิดโรคโดยใช้ยีนโปรตีนที่ห่อหุ้มไวรัสหรือทำให้เกิดยีนจำลองของไวรัส การต้านเชื้อราเป็นการดัดแปรพืชให้เกิดชีวสังเคราะห์ของสารต้านเชื้อราโดยเอนไซม์ไคติเนส (Chitinases) เบต้ากลูคาเนส (ß-glucanases) หรือสร้างโปรตีนที่ไปยับยั้งการสร้างไรโบโซม (Ribosome) ที่จำเพาะต่อไรโบโซมของเชื้อรานั้น สำหรับแบคทีเรียก็เช่นเดียวกันจะอยู่ในรูปของเอนไซม์ที่ต้านแบคทีเรีย นอกจากการมียุทธศาสตร์เพื่อปรับปรุงพันธุ์พืชที่ต้านทานต่อโรค แมลง และยากำจัดวัชพืชแล้ว ยังมีปัญหาทางด้านสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น ความแห้งแล้ง ภาวะความเค็มที่มีผลต่อการสังเคราะห์แสง และเพิ่มการเกิดอนุมูลอิสระของออกซิเจนที่ทำให้พืชเจริญไม่เต็มที่ ความเป็นกรด-ด่างของดินที่มีผลต่อการดูดซึมธาตุอาหารพืช จึงมีการดัดแปรพืชด้วยเทคนิคทางพันธุวิศวกรรมเพื่อให้ได้พืชที่ทนต่อสภาพที่มีน้ำไม่เพียงพอ การปรับปรุงพันธุ์พืชที่ปลดปล่อยคีเลตเพื่อไปละลายธาตุอาหารทำให้พืชดูดไปใช้ได้ สำหรับสภาพพื้นที่มีความเค็มใช้เทคนิคการเพิ่มเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการออสโมซิส หรือสร้างเอนไซม์ที่ต้านการเกิดออกซิเดชัน

2. พืชอุตสาหกรรม (Industrial crops) พืชดัดแปiพันธุกรรมที่เป็นอุตสาหกรรม ได้แก่ พืชที่ให้น้ำมันคือถั่วเหลือง น้ำมันลินสีด (Linseed oil) เรพสีด (Rapeseed) และคาโนลา (Canola) ถั่วเหลืองจีเอ็มโอให้น้ำมันที่มีคุณค่าต่อสุขภาพเพิ่มขึ้น พืชอุตสาหกรรม 3 ชนิดที่ปลูกในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ ข้าวโพด ถั่วเหลืองและฝ้าย เกษตรกรส่วนใหญ่เลือกใช้พืชจีเอ็มโอ พืชเหล่านี้เป็นแหล่งของส่วนผสมในกระบวนการผลิตอาหาร เช่น น้ำเชื่อมข้าวโพด (Corn syrup) น้ำมันถั่วเหลือง และน้ำมันจากเมล็ดฝ้าย และเป็นสินค้าส่งออกหลักของประเทศสหรัฐอเมริกา (GOA, 2002 ; McKeon, TA., 2003) พืชอาหารจีเอ็มที่ทำเป็นการค้าพืชแรกในประเทศสหรัฐอเมริกาคือ มะเขือเทศ ที่มีชื่อการค้าว่า “ Flavr Savr” เป็นมะเขือเทศที่สุกช้า เนื่องจากการยับยั้งเอนไซม์พอลิกาแลคทูโรเนส (Polygalacturonase) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการอ่อนตัวของผนังเซลล์ จึงทำให้ชะลอการสุก ยืดอายุการวางจำหน่ายและสะดวกต่อการขนส่ง นอกจากนี้ยังมีการดัดแปรเอนไซม์ที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับชีวสังเคราะห์กลิ่นและรสชาติ เช่น การผลิตน้ำมันหอมระเหยในมินต์ หรือดัดแปรเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างและทำลายกรดไขมันที่ไม่อิ่มตัว การใช้พันธุวิศวกรรมดัดแปรพืชเพื่อผลิตอาหารที่มีคุณค่าทางอาหารหลักหรือสารอาหารหลัก (Macronutrients) และคุณค่าทางอาหารรองหรือสารอาหารรอง (Micronutrients) (Engel, KH., Frenzel, T., and Miller, A., 2002)

สารอาหารหลักนั้นใช้เทคนิคพันธุวิศวกรรมในกระบวนการลิพิดเมแทบอลิซึม (Lipid metabolism) ของพืชน้ำมันเพื่อให้ได้น้ำมันและไขมันสำหรับเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมเคมี ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตน้ำมันหรือไขมันที่ใช้เป็นอาหาร มีการดัดแปรความยาวและจำนวนไม่อิ่มตัวของกรดไขมันเพื่อทำเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพขายเป็นการค้า เช่น น้ำมันคาโนลา และน้ำมันจากเมล็ดทานตะวัน นอกจากนี้มีการปรับปรุงคุณภาพของโปรตีนของพืชที่เป็นอาหารคนและสัตว์ ส่วนสารอาหารรอง โดยตัวอย่างพืชจีเอ็มโอที่รู้จักกันดีคือ ข้าวทอง “Golden Rice” เป็นพันธุ์ข้าวที่มี ß-carotene และธาตุเหล็กสูง ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการขาดวิตามินเอ และธาตุเหล็กของประชากรโลก

ผลของอาหารดัดแปรพันธุกรรมพืช

1. ผลทางด้านโภชนาการของมนุษย์ (Effect on human nutrients) เทคโนโลยีชีวภาพด้านการดัดแปรพันธุกรรมพืชมีแนวโน้มที่จะใช้ปรับปรุงคุณภาพอาหารด้านโภชนาการสำหรับผู้บริโภคในประเทศที่กำลังพัฒนา ในประเทศที่ร่ำรวยในทวีปยุโรป อเมริกาและอื่นๆ ผู้บริโภคใช้จ่ายเพียง 10% ของรายได้สำหรับอาหาร ผู้บริโภคส่วนใหญ่ของประเทศที่พัฒนาแล้วจะไม่มีภาวะขาดสารอาหารแต่อาจมีการบริโภคมากเกินจนทำให้เกิดปัญหาในบางคน ซึ่งต่างจากประเทศที่ยากจนที่ภาวะขาดอาหารและสุขภาพเจ็บป่วยพบเห็นได้บ่อย ผู้บริโภคในประเทศยากจนใช้จ่าย 70% ของรายได้ในอาหารและอาหารส่วนใหญ่ก็เป็นอาหารประจำประเทศที่ขาดวิตามิน แร่ธาตุ และส่วนประกอบที่สำคัญช่วยรักษาสุขภาพที่ดีและลดความเสี่ยงของโรคเรื้อรังที่เกิดจากอาหาร นอกจากนี้การมีรายได้ต่ำทำให้คนขาดโอกาสที่จะดูแลสุขภาพได้อย่างพอเพียง การใช้เทคโนโลยีชีวภาพในประเทศที่กำลังพัฒนาเป็นเครื่องมือหนึ่งในการปรับปรุงผลผลิตของพืชโดยใช้วิธีการใส่ยีนที่ต้องการเข้าไปในพืช เช่น พืชทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมต่อดินเค็ม พืชบีทีที่ทนต่อแมลงทำให้การใช้ยากำจัดแมลงลดลง สุขภาพเกษตรกรดีขึ้น การใช้การถ่ายโอนยีนในพืชเพื่อปรับปรุงสารอาหารรองและ /หรือ สาระสำคัญอื่นๆ ในอาหารบริโภคทั่วไปในประเทศ

นอกจากสารอาหารหลักและสารอาหารรองแล้ว ยังมีสารอาหารอื่นที่มีความจำเป็นต่อสุขภาพและชีวิตที่ดี ในประเทศที่ยากจนการได้รับสารอาหารรองไม่เพียงพอมากกว่าครึ่งของประชากร ซึ่งสภาวการณ์นี้เนื่องมาจากอาหารที่มีคุณภาพด้านโภชนาการต่ำ ประชากรต้องการอาหารที่ไม่ใช่อาหารประจำ เช่น ผลิตภัณฑ์จากสัตว์และปลา ผลไม้ ถั่วและผัก ซึ่งอาหารเหล่านี้เป็นแหล่งของวิตามิน เกลือแร่และสารอาหารรองเป็นจำนวนมาก ส่วนใหญ่มีขายในตลาดท้องถิ่น แต่อาหารเหล่านี้มักมีราคาแพงสำหรับคนจนที่จะต้องบริโภคเป็นจำนวนมาก เนื่องจากการบริโภคอาหารที่ไม่มีคุณภาพสิ่งที่ตามมาคือ เกิดภาวะขาดสารอาหาร ด้วยเหตุนี้เทคโนโลยีชีวภาพจึงเป็นเครื่องมือสำคัญที่สามารถปรับปรุงด้านโภชนาการและสุขภาพของผู้บริโภคในประเทศที่กำลังพัฒนาโดยเพิ่มวิตามิน แร่ธาตุ และสารอาหารในอาหารบริโภคประจำหรืออาหารอื่น

การเพิ่มธาตุเหล็กในข้าวเพื่อป้องกันโรคโลหิตจางที่เกิดจากการขาดธาตุเหล็ก โดยถ่ายโอนยีนเฟอริทิน (Ferritin) จากถั่วเหลืองใส่ในข้าว ทำให้เมล็ดข้าวมีธาตุเหล็กเพิ่มเป็น 2-3 เท่าของข้าวปรกติ การเพิ่มระดับของสารช่วยดูดซึมและใช้ประโยชน์ของสารอาหารโดยการเพิ่มระดับของไลซีน (Lysine) ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นและมีจำกัดในข้าว ไลซีนจะช่วยการดูดซึมสารอาหารรองสามารถปรับปรุงได้ด้วยวิธีแปรพันธุ์ (Transgenic method) เช่น การใช้ยีนจากแบคทีเรียสองชนิดผลิตพืชจีเอ็มที่มีไลซีนในเมล็ดสูงเป็น 5 เท่าของเดิม ได้แก่ เมล็ดคาโนลา และถั่วเหลือง การเพิ่มเบต้าแคโรทีนที่เป็นสารเริ่มต้นของวิตามินเอในเมล็ดข้าว (ข้าวทอง) เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดวิตามินเอในประเทศที่กำลังพัฒนา (Bouis, HE., Chassy, BM., and Ochanda, O., 2003) นอกจากนี้ยังมีการดัดแปรพันธุกรรมเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการพืชอาหารอื่นๆ เช่น เพิ่มคุณภาพของน้ำมันและโปรตีนในถั่วเหลือง วิตามินในผลไม้ ดังแสดงในตารางที่ 1

2. ผลทางด้านสุขภาพของมนุษย์ (Effect on human health) พืชอาหารดัดแปรพันธุกรรมมีอัตราเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตั้งแต่ ปี ค.ศ. 1995 จนถึงปัจจุบัน ในปี ค.ศ. 2000 16% ของพื้นที่เพาะปลูกของโลกมีการปลูกถั่วเหลือง คาโนลา ฝ้ายและข้าวโพดแปลงพันธุ์ โดยส่วนใหญ่ของพืชเหล่านี้มีลักษณะที่ทนต่อสารกำจัดวัชพืช ต้านทานแมลง ทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ทำให้ลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชซึ่งเป็นผลดีต่อสุขภาพ ตัวอย่างเช่น เกษตรกรในประเทศออสเตรเลียที่ปลูกฝ้ายสามารถลดการฉีดพ่นยากำจัดศัตรูพืชลดลงประมาณครึ่งหนึ่งของที่ใช้กับพืชดั้งเดิม เช่นเดียวกับในประเทศสหรัฐอเมริกาเกษตรกรปลูกฝ้ายได้ผลผลิตเพิ่มขึ้นและลดการใช้ยาฆ่าแมลง ซึ่งการลดสารพวกออกาโนฟอสเฟตจะเป็นการลดผลกระทบของสารเคมีเหล่านี้กับสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมายและสิ่งที่ตามมาคือ มีผลบวกต่อสุขภาพของเกษตรกร (Barton and Dracup, 2000) โภชนาการด้านสุขภาพของประชากร ได้แก่ การปรับปรุงคุณภาพของอาหาร การป้องกันและควบคุมโรคที่เกี่ยวข้องกับโภชนาการโดยเฉพาะผู้ยากไร้ เช่น ข้าวทองเป็นข้าวที่ใช้สำหรับประชากรโลกที่ขาดวิตามินเอที่เป็นสาเหตุของการมองไม่เห็นทำให้คุณภาพชีวิตดีขึ้น พืชจีเอ็มที่ใช้เป็นแหล่งของอาหารแล้วยังมีการจัดการด้านพืชเพื่อให้ผลิตวัคซีนและยา วัคซีนจากผลไม้และผัก เช่น ไวรัส (Tobacco mosaic virus) ได้ถูกใส่เข้าไปในผักโขม (Spinacia oleracea) ด้วยเทคนิคพันธุวิศวกรรม เพื่อให้พืชผลิตชิ้นส่วนของสารก่อภูมิต้านทานที่ต้องการสำหรับพัฒนาเป็น Anthrax vaccine (Darnton-Hill, I., Margettes, B., and Deckelbaum, R., 2004)

ตารางที่ 1 พืชอาหารดัดแปรพันธุกรรมที่ได้รับการประเมินโดย FDA

ต้านทานแมลง

ต้านทานไวรัส

ทนต่อสารกำจัด

วัชพืช

น้ำมันพืชที่ดัดแปลง

หยุดการเจริญพันธุ์

ยืดเวลาการสุก/ทำให้นิ่ม

ข้าวโพด

มะเขือเทศ

มันฝรั่ง

ฝ้าย

สควอช

มะละกอ

มันฝรั่ง

ข้าวโพด ข้าว

คาโนลา(canola)

ซูก้าบีท (sugar beet)

แฟ๊กซ์(Flax)

ฝ้าย

แรดิช(radish)

ถั่วเหลือง

คาโนลา

ข้าวโพด

คาโนลา

แรดิช

แคนตาลูป

มะเขือเทศ

ที่มา : GOA (2002)

3. ผลทางด้านคุณภาพของอาหาร (Effect on food quality) พืชอาหารจีเอ็มนอกจากมีลักษณะด้านการเกษตรคือ ทนต่อโรค แมลง ยากำจัดวัชพืชและสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมแล้ว ลักษณะด้านคุณภาพ เช่น รสชาติและคุณค่าทางอาหารเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นตามมา เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมได้ทำให้มีอาหารมีคุณภาพดีขึ้นและช่วยลดการขาดสารอาหารรองของประชากรในประเทศที่กำลังพัฒนา สารอาหารเป็นสิ่งที่สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้โดยเฉพาะเพื่อประชากรยากจนที่ขาดสารอาหาร การเพิ่มสารอาหารรองในอาหารประจำท้องถิ่น (Staple foods) อาจทำได้ 4 วิธีคือ (1) เพิ่มแร่ธาตุและวิตามินในอาหารประจำท้องถิ่นด้วยการผสมพันธุ์พืชแบบดั้งเดิม (2) เพิ่มแร่ธาตุและวิตามินด้วยการใส่ยีนที่มีรหัสสำหรับโปรตีนที่มีพันธะกับธาตุรอง (3) ลดระดับของสารยับยั้งหรือสารต้านการดูดซึมสารอาหาร (4) เพิ่มสารประกอบที่จะไปเพิ่มสภาพพร้อมใช้ทางชีวภาพของสาร (Darnton-Hill, I., Margettes, B., and Deckelbaum, R., 2004)

4. ผลทางด้านสิ่งแวดล้อม (Effect on environment) แม้ว่าพืชอาหารจีเอ็มจะให้คุณประโยชน์ในด้านการเกษตร เกษตรกรและผู้บริโภค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่กำลังพัฒนาแต่เทคโนโลยีนี้ก็ไม่ได้ปราศจากความเสี่ยงและความไม่แน่นอน ยังคงมีความกลัวว่าจะมีผลต่อ คน สัตว์ วงจรชีวิตพืช ความหลากหลายทางชีวภาพและสิ่งแวดล้อม แม้ว่ายังไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่แน่ชัดแต่ก็ยังมีความคิดว่าอาจมีได้ในอนาคต สิ่งที่คำนึงมากเรื่องสิ่งแวดล้อมคือ การเคลื่อนย้ายยีนจากพืชจีเอ็มไปยังพืชที่ไม่ใช่จีเอ็มของพืชชนิดเดียวกันหรืออาจข้ามชนิด บ้างก็อ้างว่าการที่พืชจีเอ็มทนต่อยากำจัดวัชพืช ทำให้เกิดวัชพืชที่ดื้อยาขึ้นเรียกว่า “Super weed” หรือการทำให้แมลงปรับตัวให้ทนทานต่อยากำจัดแมลง (GAO, 2002 ; Thomson, J., 2003)

กฎระเบียบของอาหารดัดแปรพันธุกรรมพืชในประเทศต่างๆ

1. ประเทศสหรัฐอเมริกา พืชอาหารจีเอ็มได้นำออกจำหน่ายเป็นการค้าครั้งแรกปี ค.ศ. 1994 และ 2004 สหรัฐอเมริกามีพื้นที่ปลูก 47.6 ล้านเฮกแตร์ (ถั่วเหลือง ข้าวโพด ฝ้ายและคาโนลา) จึงถือได้ว่าเป็นประเทศผู้นำด้านเทคโนโลยีชีวภาพการเกษตรของโลก รัฐบาลมีกฎหมายที่ให้ความมั่นใจต่อความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์จีเอ็ม โดย FDA รับผิดชอบความปลอดภัยด้านอาหารและอาหารสัตว์ Plant Health Inspection Service (APHIS) รับผิดชอบด้านการประเมินความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมของพืชจีเอ็มและThe Environmental Protection Agency (EPA) รับผิดชอบต่อการพัฒนาและปล่อยพืชจีเอ็มที่มีคุณสมบัติในการควบคุมแมลง กฎหมายที่ใช้ในการควบคุมผลิตภัณฑ์ที่มาจากเทคโนโลยีใหม่ ได้แก่ พระราชบัญญัติต่างๆ เช่น The Plant Protection Act (PPA), the Federal Food, Drug and Cosmetic Act (FFDCA), the Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act (FIFRA) และ the Toxic Substance Control Act (TSCA) ในปี ค.ศ. 1992 FDA ได้ออกนโยบายเกี่ยวกับอาหารที่มาจากพืชพันธุ์ใหม่ ผู้พัฒนาจะต้องรับผิดชอบที่จะให้ความมั่นใจต่อผู้บริโภคว่าอาหารนั้นปลอดภัยและสอดคล้องกับข้อกำหนด ในปี ค.ศ. 2001 FDA ได้เสนอกฎและร่างเอกสารข้อแนะนำสำหรับอาหารจีเอ็ม (Zarrilli, S., 2005)

การใช้เทคโนโลยีชีวภาพดัดแปรพันธุกรรมพืช ได้มีการคำนึงถึงแนวโน้มของความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ ดังนั้นขณะที่เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมกำลังพัฒนา นักวิทยาศาสตร์ของประเทศสหรัฐอเมริกา ผู้วางกฎระเบียบและผู้วางนโยบายเห็นพ้องต้องกันว่า พืชจีเอ็มควรได้รับการประเมินอย่างระมัดระวังก่อนที่จะนำไปใช้กันอย่างกว้างขวาง สหรัฐอเมริกาได้ตีพิมพ์ Coordinated Framework for Regulation of Biotechnology วางแนวทาง กฎระเบียบ ข้อกฎหมายและนิยามของสิ่งมีชีวิตที่ดัดแปลงพันธุกรรม โดยมี 3 หน่วยงานที่เกี่ยวข้อง คือ USDA, EPA และ FDA เพื่อประเมินความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์อันเนื่องมาจากพืชจีเอ็ม บริษัทต้องยื่นอาหารจีเอ็มใหม่ให้กับ FDA เพื่อทำการประเมินโดยทดสอบความปลอดภัยตามกฎระเบียบที่จัดตั้งขึ้น ซึ่งต้องมีการวิเคราะห์แหล่งที่มา โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประวัติที่จะทำให้เกิดภูมิแพ้ เป็นพิษหรือต้านการดูดซึมสารอาหารหรือไม่ (GAO, 2002) โดย FDA ได้ประเมินอาหารจากพืชดัดแปรสำหรับมนุษย์ที่สามารถบริโภคได้ ดังแสดงในตารางที่ 2

2. ประเทศออสเตรเลีย พืชดัดแปรพันธุกรรมที่ได้รับการรับรองจากมาตรฐานอาหารของออสเตรเลียและนิวซีแลนด์ (Food Standards Australia New Zealand, FSANZ) ยอมให้ขายได้ในประเทศออสเตรเลีย ได้แก่ ถั่วเหลือง คาโนลา (canola) ข้าวโพด มันฝรั่ง ซูการ์บีท (sugarbeet) และฝ้าย อาหารจากพืชดัดแปรพันธุกรรมได้แก่ ขนมปัง ของขบเคี้ยว น้ำมัน ขนมหวาน เครื่องดื่ม และ sausage skin ตั้งแต่เดือนธันวาคม ปี ค.ศ 2001 อาหารเหล่านี้ต้องมีฉลากระบุแต่ไม่ครอบคลุมถึงอาหารที่มาจากสัตว์เลี้ยงด้วยพืชดัดแปรพันธุกรรม เช่น เนื้อ นม ไข่ และน้ำผึ้ง (Carman, J., 2004)

ตารางที่ 2 การดัดแปรพันธุกรรมเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของพืชอาหาร

สารโภชนาการ

พืชเป้าหมาย

ผลผลิตยีนเป้าหมาย

ไขมันและน้ำมัน

โปรตีน

คาร์โบไฮเดรต

แคโรตินอยด์ และวิตามิน อี

ถั่วเหลือง

คาโนล่า

ทานตะวัน

ข้าว

ถั่วเหลือง

มันเทศ

มันฝรั่ง

มันสำปะหลัง

กล้วย

ผลไม้และผัก

ถั่วเหลือง

Omega-3-fatty acid

Stearidonic acid (SDA)

Docosahexaenoic

Beta-phaseolin

Methionine enriched glycinin

Essential amino acid rich protein

Amylose and amylopectin (structure/ratio)

Beta-carotene

Alpha-tocopherol

ที่มา : Bouis, HE., Chassy, BM., and Ochanda, O. (2003)

3. สหภาพยุโรป อาหารชนิดใหม่ (ของคนและสัตว์) และส่วนประกอบอาหารชนิดใหม่ที่เป็นจีเอ็มต้องขึ้นทะเบียนอาหารตาม EU Regulation 1829/2003 ซึ่งต้องมีการประเมินก่อนที่จะวางจำหน่าย Regulation 1830/2003 จะว่าด้วยการตรวจสอบย้อนกลับและการติดฉลากของสิ่งมีชีวิตที่ดัดแปรพันธุกรรม (Thomson, J., 2003 ; Zarrilli, S., 2005)

4. ประเทศกรีซ มีหน่วยงานที่ทำหน้าที่ตรวจสอบจีเอ็มโอในอาหารคือ Hellenic Food Safety Authority ผู้ที่นำเข้าและดำเนินการด้านจีเอ็มโอโดยไม่ได้รับอนุญาตและการไม่ติดฉลากผลิตภัณฑ์จะต้องถูกลงโทษ หากบริษัทใดให้ใบรับรองไม่ถูกต้องก็ต้องถูกลงโทษเช่นกัน (Varzakas, th., Chryssochoidis, g., and Argyropoulos, D., 2007) แต่ละประเทศจะมีหน่วยงานที่รับผิดชอบและมีกฎระเบียบบังคับสำหรับพืชและสัตว์ที่มาจากการดัดแปรพันธุกรรมและผลิตภัณฑ์จีเอ็มว่าจะอนุญาตให้มีการนำเข้า วางจำหน่ายหรือไม่ (Zarrilli, S., 2005)

บทสรุป

จากการคาดการณ์ว่าประชากรโลกจะเพิ่มขึ้นในขณะที่พื้นที่เพาะปลูกเท่าเดิม การผลิตอาหารจึงต้องเพิ่มขึ้นสองเท่าเป็นอย่างน้อยเพื่อความมั่นคงด้านอาหารสำหรับประชากรโลก เทคโนโลยีด้านพันธุวิศวกรรมพืชจึงเป็นทางหนึ่งที่ช่วยแก้ไขปัญหาขาดแคลนอาหารโดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่กำลังพัฒนาจึงได้เร่งพัฒนาการผลิตพืชดัดแปรพันธุกรรมหรือพืชจีเอ็ม เนื่องจากพืชจีเอ็มให้ผลผลิตสูง ทนต่อโรค แมลง ไวรัส ยากำจัดวัชพืช และทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม รวมทั้งให้ลักษณะคุณภาพตามต้องการ เช่น รสชาติ คุณค่าทางโภชนาการ อย่างไรก็ตาม อาหารที่มาจากพืชดัดแปรพันธุกรรมนั้นมีทั้งผู้สนับสนุนและผู้ที่ต่อต้าน ในขณะที่พืชอาหารจะมีเพิ่มมากขึ้นในอนาคตและมีวิธีการดัดแปรเพิ่มขึ้น การทดสอบและการประเมินความปลอดภัยจึงต้องมีการปรับปรุงตามไปด้วย อาหารจีเอ็มในท้องตลาดไม่ควรมีความเสี่ยงต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจึงต้องมีการทดสอบและประเมินความปลอดภัยอย่างถูกต้องและเหมาะสมก่อนที่จะวางจำหน่าย ในบางประเทศกำหนดให้มีการติดฉลากอาหารที่มาจากพืชและสัตว์จีเอ็ม แต่ละประเทศจะมีหน่วยงานที่รับผิดชอบและมีกฎระเบียบบังคับสำหรับพืชและสัตว์ที่มาจากการดัดแปรพันธุกรรมและผลิตภัณฑ์จีเอ็มว่าจะอนุญาตให้มีการนำเข้า และวางจำหน่ายหรือไม่

อ้างอิง

Asante, DKA. Genetically modified food-The dilemma of Africa. African Journal of Biotechnology, May, 2008, vol. 7, no. 9, p. 1204-1211.

Barton, JE. And Dracup, M. Genetically modified crops and the environment. Agronomy Journal, July-August, 2000, vol. 92, p. 797-803.

Bouis, HE. ,Chassy, BM. , and Ochanda, O. Genetically modified food crops and their contribution to human nutrition and food quality.

Trends in Food Science & Technology, 2003, vol. 14, p. 191-209.

Carman, J. Is GM food safe to eat? Edited by Hindmarsh, R; and Lawrence, G. In Recording nature critical perspectives on genetic engineering.

Sydney:UNSW Press, 2004, p. 82-93.

Darnton-Hill, I. , Margetts, B. , and Deckelbaum, R. Public health nutrition and genetics: implications for nutrition policy and promotion.

Proceedings of the Nutrition Society, 2004, vol. 63, p. 173-185.

Engel, KH. , Frenzel,T. , and Miller, A. Current and future benefits from the use of GM technology in food production. Toxicology Letters, 2002,

vol. 127, p. 329-336.

GAO. Genetically modified foods experts view regimen of safety test as adequate, but FDA’s evaluation process could be enhanced. 2002,

May 23; United State general accounting office: Washington, DC. 2002, p. 4-11.

Herrera-Estrella, LR. Genetically modified crops and developing countries. Plant Physiology, November, 2000, vol. 124, p. 923-925.

Knight, JG. ,Holdsworth, DK. , and Mather, DW. Perspective GM food and neophobia:connecting with the gatekeepers of consumer choice.

Journal of the Science of Food and Agriculture, 2008, vol. 38, p. 739-744.

Kok, EJ., and Kuiper, HA. Comparative safety assessment for biotech crops. Trends in Biotechnology, October, 2003, vol. 21, no. 10, p. 439-444.

Kok, EJ., et al. Comparative safety assessment of plant-derived food. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2008, vol. 50, p. 98-113.

McKeon, TA. Genetically modified crops for industrial products and processes and their effects on human health.

Trends in Food Science & Technology, 2003, vol. 14, p. 229-241.

Rodriguez-Lazaro, D. , et al. Trends in analytical methodology in food safety and quality: monitoring microorganisms and genetically

modified organisms. Trends in Food Science & Technology, 2007, vol. 18, p. 306-319.

Schrijver, AD. , et al. Risk assessment of GM stacked events obtained from crosses between GM events. Trends in Food Science & Technology,

2007, vol. 18, p. 101-109.

Sesikeran, B. , and Vasanthi, S. Constantly evolving safety assessment protocols for GM foods. Asia Pac J Clin Nutr, 2008, vol. 17(SI), p. 241-244.

Thomson, J. Genetically modified food crops for improving agricultural practice and their effects on human health.

Trends in Food Science & Technology, 2003, vol. 14, p. 210-228.

Varzakas, TH. , Chryssochoidis, G. , and Argyropoulos, D. Approaches in the risk assessment of genetically modified foods by the Hellenic

Food Safety Authority. Food and Chemical Toxicology, 2007, vol. 45, p. 530-542.

Zarrilli, S. International trade in GMOs and GM products: national and multilateral legal frameworks. 2005, United nations: New York and Geneva,

2005, p. 1-22.

พลังงานจากชีวมวล

บทนำ

ปัจจุบันมนุษย์มีความต้องการใช้พลังงานเพิ่มมากขึ้น โดยนำไปใช้ในกิจกรรมเพื่อพัฒนาและสร้างความเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจของประเทศต่างๆในโลก พลังงานส่วนใหญ่ที่ใช้ในปัจจุบันเป็นพลังงานที่ได้มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรรมชาติและถ่านหิน เป็นที่ทราบกันว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลไม่สามารถผลิตขึ้นมาทดแทนได้ทันกับความต้องการในการใช้พลังงานที่มีมากขึ้น ทำให้การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลมีไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องมองหาพลังงานทางเลือก (Alternative energy) ชนิดใหม่มาทดแทนพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีอยู่เดิม พลังงานทางเลือกที่สามารถนำมาใช้ทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้มีอยู่หลายชนิดด้วยกัน เช่น พลังงานจากชีวมวล (Biomass) ซึ่งเป็นพลังงานที่ได้จากอินทรีย์สารของพืชและสัตว์ต่างๆ ได้แก่ พืชเกษตรกรรม วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรและอุตสาหกรรม เศษไม้ ขยะมูลฝอย ฯลฯ โดยใช้กระบวนการ แปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ ได้แก่ การเผาไหม้โดยตรง การผลิตก๊าซ การหมัก และการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากพืช นอกจากพลังงานจากชีวมวลแล้ว ยังมีพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานน้ำ พลังงานลม และพลังงานนิวเคลียร์ โดยคุณสมบัติที่สำคัญของพลังงานทางเลือกคือ เป็นพลังงานสะอาด มีการปลดปล่อยก๊าซพิษน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล และสามารถสร้างทดแทนได้ตลอดเวลา พลังงานจากชีวมวลจึงมีความน่าสนใจและได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก เนื่องจากเป็นพลังงานที่มีราคาถูกเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้น้ำมัน อีกทั้งประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมทำให้มีผลผลิตทางการเกษตรเป็นจำนวนมาก จึงส่งผลให้ต้นทุนในการผลิตเชื้อเพลิงจากชีวมวล มีราคาไม่สูงมากนัก นอกจากนี้การใช้เชื้อเพลิงจากชีวมวลยังสามารถช่วยรักษาสภาพแวดล้อมได้ เนื่องจากการใช้พลังงานจากชีวมวลจะไม่ก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมเหมือนกับการใช้เชื้อเพลิง ฟอสซิล ก๊าซเหล่านี้ ได้แก่ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) ซึ่งมีความเป็นพิษโดยตรงต่อสิ่งมีชีวิตและทำให้เกิดปัญหาภาวะโลกร้อน (Global warming) นอกจากนี้ การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ยังปลดปล่อยสารที่เป็นพิษอื่นๆ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ฝุ่นละอองขนาดเล็กและไอระเหยของสารประกอบอินทรีย์ชนิดต่างๆ ออกมา ทำให้แต่ละประเทศมีการศึกษาเกี่ยวกับพลังงานจากชีวมวลกันมากขึ้นเพื่อนำชีวมวลประเภทต่างๆ มาใช้ผลิตเป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล นอกจากนี้ ภายหลังจากการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานแล้วส่วนที่เหลือยังสามารถนำไปทำปุ๋ยให้กับพืชได้ เนื่องจากยังคงมีแร่ธาตุต่างๆ อย่างสมบูรณ์ เช่น แคลเซียม (Ca) แมกนีเซียม (Mg) โพแทสเซียม (K) และฟอสฟอรัส (P) ดังนั้นพลังงานจากชีวมวลจัดเป็นพลังงานสีเขียวที่มีส่วนสำคัญในการลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ เช่น CO₂ และ NO₂ และช่วยให้เศรษฐกิจของโลกมีความสมดุลมากยิ่งขึ้น เนื่องจากส่งผลให้ราคาพืชผลทางการเกษตรสูงขึ้นและสามารถแข่งขันกับราคาน้ำมันที่สูงขึ้นได้ทำให้ประเทศเกษตรกรรมลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลจากประเทศผู้ผลิตน้ำมันได้ การนำชีวมวลมาใช้ประโยชน์โดยไปผสมหรือใช้ร่วมกับเชื้อเพลิงฟอสซิลสามารถลดการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล อีกทั้งยังสามารถนำไปใช้ในบ้านเรือน หรือภาคเกษตรกรรมได้ เช่น ใช้กับเครื่องยนต์ในฟาร์ม ใช้ในการปั้มน้ำ การให้แสงสว่างและให้ความร้อน นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เพื่อให้ความร้อนได้อีกด้วย การนำไปใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เป็นการพัฒนาที่ยั่งยืนให้กับหลายๆ ด้าน เช่น สิ่งแวดล้อม สังคม และเศรษฐกิจ รวมทั้งการสร้างคุณภาพชีวิตที่ดีให้กับมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ บทความนี้ได้กล่าวถึงวิธีการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงาน รวมถึงความแตกต่างของพลังงานที่ได้จากการแปรรูปและการนำพลังงานจากชีวมวลไปใช้ประโยชน์

แหล่งสำคัญของพลังงานจากชีวมวล

ชีวมวล หมายถึง วัสดุที่ได้จากธรรมชาติซึ่งอาจเป็นสิ่งมีชีวิตหรือส่วนประกอบของธรรมชาติรวมทั้งสิ่งเหลือทิ้งจากสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างทดแทนได้ ชีวมวลที่นำไปแปรรูปเป็นพลังงานส่วนใหญ่เป็นพืชหรือส่วนประกอบของพืช โดยพืชจะนำ CO₂ไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสงเพื่อผลิตก๊าซออกซิเจน (O₂) ดังนั้นเมื่อนำชีวมวลที่ได้จากพืชมาใช้ในการแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงโดยการนำไปเผา จึงทำให้ไม่มีการปลดปล่อยก๊าซ CO₂ เพิ่มสู่ชั้นบรรยากาศ ชีวมวลที่ได้จากธรรมชาติมีอยู่หลายชนิดด้วยกัน สามารถจำแนกแหล่งที่มาของชีวมวลได้ดังนี้ (Laohalidanond, K., 2007)

1. พืชเกษตรกรรม (Agricultural crop) เช่น อ้อย มันสำปะหลัง ข้าวโพด ฯลฯ ซึ่งเป็นแหล่งสำคัญของคาร์โบไฮเดรต แป้งและน้ำตาลสามารถปลูกเป็นพืชที่ให้พลังงานและผลิตเป็นน้ำมันพืช (Vegetable oil) ได้ นอกจากนี้ยังมีพืชที่ปลูกเพื่อนำไปผลิตเป็นเชื้อเพลิงโดยเฉพาะ เช่น ปาล์มน้ำมัน และสบู่ดำ

2. วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร (Agricultural residues) เช่น ฟางข้าว รากมันสำปะหลัง ซังข้าวโพด กากถั่วเหลือง

3. เนื้อไม้และเศษเหลือทิ้งของเนื้อไม้ (Wood and wood residues) เช่น ไม้โตเร็วและไม้ยืนต้นทั่วไป เศษเหลือทิ้งจากโรงงานผลิตไม้ รวมทั้งเศษเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ ฯลฯ

4. เศษเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรม (Waste streams) เช่น แกลบจากโรงสีข้าว กากน้ำตาลและชานอ้อยจากอุตสาหกรรมผลิตน้ำตาล และเศษเหลือทิ้งจากการสกัดปาล์มน้ำมัน

5. ขยะมูลฝอยและมูลสัตว์ เช่น ขยะที่เป็นของสดและมูลสัตว์ต่างๆ (Choorit, W. and Wisarnwan, P., 2007)

6. สิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่น สาหร่ายนำไปใช้ประโยชน์ได้หลายรูปแบบ ได้แก่ การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน ไบโอดีเซลจากสาหร่ายและการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจน (Hossain, ABMS., et al., 2008)

ประเทศไทยมีการปลูกพืชเกษตรกรรมหลายชนิด แต่จากการสำรวจพบว่ามีพืชเกษตรกรรมอยู่ 4 ชนิดหลักที่มีปริมาณมากเพียงพอต่อการนำมาผลิตพลังงานจากชีวมวลได้คือ อ้อย ข้าว มันสำปะหลัง และปาล์มน้ำมัน ดังแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ปริมาณชีวมวล 4 ชนิด(หน่วยเป็นกิโลตัน) ที่มีปริมาณมากในประเทศไทยตั้งแต่ปี 2001-2006

	00/01	01/02	02/03	03/04	04/05	05/06
อ้อย	49,563	60,013	74,263	70,101	67,900	63,621
ข้าว	25,844	26,523	26,057	26,841	24,977	26,493
มันสำปะหลัง	19,064	18,396	16,868	19,718	16,977	18,246
ปาล์มน้ำมัน	3,256	4,089	4,001	4,903	5,192	5,513

ที่มา : Laohalidanond, K. (2007)

เทคโนโลยีที่สำคัญในการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงาน

การแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานนั้นมีอยู่ด้วยกันหลายวิธี จำแนกได้เป็น 3 วิธีหลักคือ

1. วิธีเคมีความร้อน (Thermochemical process) เป็นการแปรรูปชีวมวลให้เป็นพลังงานโดยการใช้ความร้อนจนเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เช่น การเผาไหม้โดยใช้ออกซิเจนหรือการสันดาป (Combustion) การเผาไหม้โดยไม่ใช้ออกซิเจนหรือไพโรลิซิส (Pyrolysis) และการทำให้เกิดก๊าซ (Gasification)

2. วิธีชีวเคมี (Biochemical process) เป็นการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานโดยอาศัยปฏิกิริยาทางชีวเคมีซึ่งต้องพึ่งพาจุลชีพชนิดต่างๆ เช่น แบคทีเรียและรา โดยนำไปหมักจนเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นสารอินทรีย์ที่นำไปใช้เป็นพลังงานได้ในรูปของเอทานอลและก๊าซมีเทน (CH₄)

3.วิธีปฏิกิริยาเคมี (Chemical process) เป็นการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานโดยการใช้ปฏิกิริยาเคมี เช่น การผลิตไบโอดีเซล (Hertzmark, D., 1982) โดยลักษณะและผลิตภัณฑ์ที่ได้จากเทคโนโลยีการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงานของแต่ละวิธีมีรายละเอียดดังนี้

A. การเผาไหม้หรือการสันดาป (Combustion) (Yang, YB., et al., 2008 ; Malatak, J., et al., 2007)

การเผาไหม้หรือการสันดาป เป็นวิธีการเก่าแก่และง่ายที่สุดในการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงาน การเผาไหม้ส่วนใหญ่จะใช้วัตถุดิบที่เป็นไม้หรือเปลือกไม้ชนิดต่างๆ ในรูปของฟืน พลังงานที่ได้มีค่าประสิทธิภาพความร้อน (Heating value ซึ่งหมายถึง ค่าพลังงานที่ผลิตได้/ค่าพลังงานที่ให้) ประมาณ 35-40% ซึ่งถือว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานน้อยที่สุด ซึ่งต่อมาได้มีการพัฒนาวิธีในการเพิ่มประสิทธิภาพให้กับการเผาไหม้โดยการเพิ่มความดันในการเผาไหม้และการจำกัดออกซิเจนในเตาเผา

นอกจากการเผาไหม้แล้วยังมีการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการให้พลังงาน โดยเริ่มจากการนำ ชีวมวลชนิดต่างๆ ที่มีอยู่ในธรรมชาติ เช่น แกลบ ฟางข้าว กาบมะพร้าว ใยมะพร้าว ชานอ้อย และซังข้าวโพด รวมทั้งขี้เลื่อยมาทำให้แห้งก่อน แล้วจึงนำชีวมวลนั้นมาเผาซึ่งเป็นการให้ความร้อนโดยตรง แต่เนื่องจากชีวมวลเหล่านั้นมีความชื้นมากและมีความหนาแน่นน้อยทำให้ได้ค่าประสิทธิภาพความร้อนต่ำ จึงไม่เหมาะที่จะนำมาเผาไหม้โดยตรงและทำให้เกิดความไม่สะดวกในด้านต่างๆ เช่น การขนส่งและการจัดเก็บ ซึ่งต้องใช้พื้นที่มาก ดังนั้นจึงได้มีการนำชีวมวลมาอัดเป็นก้อนเพื่อเพิ่มความหนาแน่นและประสิทธิภาพด้านความร้อนให้สูงขึ้น โดยการนำชีวมวลไปบดแล้วอัดเป็นก้อน ผลที่ได้คือ มีประสิทธิภาพความร้อนเพิ่มขึ้น นอกจากนี้มีการพัฒนาโดยใช้ชีวมวลตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปนำมาผสมให้เข้ากันในอัตราส่วนต่างๆ แล้วใส่ตัวประสานเข้าไปเพื่อช่วยให้ชีวมวลยึดติดกันมากขึ้น เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพความร้อนให้สูงขึ้น โดยประสิทธิภาพความร้อนที่ได้ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น วัตถุดิบที่ใช้ ปริมาณของการผสมวัตถุดิบ ชนิดและปริมาณของตัวประสาน ขนาดของก้อนเชื้อเพลิงซึ่งการนำพลังงานที่ได้จากการเผาไหม้ไปใช้ประโยชน์มีหลายลักษณะดังนี้ (Chomcharn, A., 1982)

- สำหรับการหุงต้มอาหาร เป็นที่นิยมมากในชนบท เช่น ทำเป็นฟืน ถ่าน ไม้ และเศษเหลือทิ้งทางเกษตรกรรม

- สำหรับอุตสาหกรรมท้องถิ่น เช่น นำไปเป็นตัวให้ความร้อนในเตาเผาสำหรับการทำอิฐ เซรามิก ยาสูบ

- สำหรับอุตสาหกรรมขนาดกลาง การแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานโดยอาศัยการเผาไหม้ถือว่ามีประสิทธิภาพน้อยเมื่อเทียบกับวิธีอื่นที่ใช้ในปัจจุบัน กล่าวคือ ถ้าต้องการพลังงานจากการเผาไหม้มากจะต้องสิ้นเปลืองวัตถุดิบ รวมทั้งการขนส่งและพื้นที่ในการจัดเก็บมากตามไปด้วย และยังไม่สามารถจัดเก็บพลังงานที่ได้เพื่อนำไปใช้ประโยชน์หรือขนส่งพลังงานไปใช้ในที่อื่นๆ ได้ นอกจากนี้การเผาไหม้โดยตรงยังก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากสารเคมีในชีวมวลเหล่านั้นเมื่อได้รับความร้อนสูงขึ้นในระดับหนึ่งจะเกิดการแปรสภาพเป็นสารพิษ ก่อให้เกิดอันตรายแก่คนที่อยู่ข้างเคียง โดยเฉพาะโรคระบบทางเดินหายใจและโรคมะเร็ง นอกจากนี้ ยังไม่รวมถึงหมอกควันที่เกิดจากการเผาไหม้ที่สร้างทัศนวิสัยที่ไม่ดีให้กับผู้ที่อยู่รอบข้าง โดยมีตัวอย่างที่เกิดขึ้นในประเทศจีนที่ประสบปัญหาอยู่ในขณะนี้ (Jingjing, L., et al., 2001)

B.ไพโรลิซิส (Pyrolysis) (Bhattacharya, SC., 1982; Bridgwater, AV., 1999)

ไพโรลิซิส (Pyrolysis) หรือ การเผาโดยไม่ใช้ออกซิเจน เป็นการสลายวัตถุดิบที่มีองค์ประกอบของคาร์บอนโดยใช้อุณหภูมิสูงระหว่าง 400-800 เคลวิน โดยไม่เกิดการออกซิไดซ์ซึ่งชีวมวลที่ใช้ในกระบวนการนี้คือ พืชที่มีเซลลูโลส หรือ ไม้ยืนต้นต่างๆ เศษไม้ ฟาง ฯลฯ

วิธีในการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงานเริ่มจากการลำเลียงและการทำให้ชีวมวลแห้ง เมื่อชีวมวลแห้ง ดีแล้วจึงนำไปหั่นเป็นชิ้นเล็กๆ จากนั้นนำไปใส่ในส่วนที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาไพโรลิซิส ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกนำไปแยกส่วนที่เป็นของแข็งและเถ้าออกจากของเหลว จากนั้นจึงนำส่วนที่เป็นของเหลวไปเก็บไว้ในถังเก็บ ซึ่งความร้อนที่ใช้ในปฏิกิริยาไพโรลิซิสเป็นความร้อนแบบทางตรงและทางอ้อม ความร้อนทางอ้อม หมายถึง การให้ความร้อนภายนอก ได้แก่ การเผาด้วยก๊าซ ส่วนความร้อนทางตรงคือ การใช้ลมร้อนจากเหล็ก ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาไพโรลิซิสจะเป็นของผสมระหว่างก๊าซ ของเหลวและถ่าน ซึ่งสัดส่วนของก๊าซ ของเหลวและถ่านนั้นจะขึ้นอยู่กับวิธีและรูปแบบของปฏิกิริยาไพโรลิซิส และปัจจัยต่างๆ ดังแสดงในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 รูปแบบของปฏิกิริยาไพโรลิซิสแบบต่างๆ

รูปแบบของปฏิกิริยาไพโรลิซิส	เวลา	ความร้อนที่ให้	สภาพในการทำปฏิกิริยา	ความดัน (บาร์)	อุณหภูมิ (เคลวิน)	ผลิตภัณฑ์
การทำถ่าน	ชม./วัน	ต่ำมาก	สิ่งที่ได้จาก การเผาไหม้	1	400	ของแข็ง
แบบเดิม	5-30 นาที	ต่ำ	สิ่งที่ได้จากผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ	1	600	ก๊าซ ของเหลว ของแข็ง
แบบเร็ว	< 1 วินาที	สูง	สิ่งที่ได้จาก ผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิ	1	< 600	ของเหลว
แบบเร็ว	< 1 วินาที	สูง	สิ่งที่ได้จากผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิ	1	> 700	ก๊าซ
สูญญากาศ	2-30 วินาที	กลาง	สูญญากาศ	< 0.1	400	ของเหลว
ไฮโดรไพโรลิซิส	< 10 วินาที	สูง	ไฮโดรเจนและสิ่งที่ได้จากผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิ	20	< 500	ของเหลว
เมทาโนไลซิส	0.5-1.5 วินาที	สูง	มีเทนและสิ่งที่ได้จากผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิ	3	1050	เบนซิน โทลูอีน ไซลีน อีทีน

ที่มา : Bridgwater, AV. (1999)

เดิมปฏิกิริยาไพโรลิซิสเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ และใช้อุณหภูมิต่ำเพื่อให้ได้ผลผลิตถ่านออกมามากที่สุด ต่อมามีการปรับปรุงการให้อัตราความร้อนเพิ่มขึ้นและใช้อุณหภูมิปานกลางอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งเกิดก๊าซ ซึ่งก๊าซนั้นจะถูกควบแน่นต่อไป และมีการสลายตัวของสารโมเลกุลใหญ่เพื่อให้ได้ปริมาณก๊าซที่มากขึ้น เชื้อเพลิงเหลวซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาไพโรลิซิสจะถูกนำไปวิเคราะห์ค่าต่างๆ เช่น ความหนาแน่น ความหนืด แรงตึงผิว ค่าความร้อน ผลพลอยได้จากปฏิกิริยาไพโรลิซิสที่อยู่ในรูปของก๊าซและของแข็งซึ่งเป็นสารไฮโดรคาร์บอนจำนวนมาก รวมทั้งสารโมเลกุลต่ำที่ไม่ได้ควบแน่นเป็นของเหลว การแยกเชื้อเพลิงเหลวในปฏิกิริยาไพโรลิซิสมีหลายวิธี ได้แก่ การสกัดด้วยตัวละลาย การกลั่นลำดับส่วน การชะด้วย ตัวทำละลาย ซึ่งวิธีดังกล่าวจะทำให้เชื้อเพลิงเหลวที่ได้จากปฏิกิริยาไพโรลิซิสมีสิ่งเจือปนประเภทต่างๆ ดังนี้

ก. น้ำ - ทำให้ค่าความร้อน ความหนืด ความเสถียรทางเคมีและกายภาพลดลงและการเอาน้ำออกจากเชื้อเพลิงเหลวนั้นทำได้ยาก

ข. ของแข็ง - เป็นพวกถ่านหรือเถ้า ซึ่งสามารถแยกของแข็งเหล่านี้ออกมาจากเชื้อเพลิงเหลว โดยการใช้ไอร้อนก่อนนำเชื้อเพลิงไปกลั่นตัวเป็นของเหลว

ค. ด่าง - เป็นผลมาจากเถ้าที่มีอยู่ในปฏิกิริยาซึ่งสามารถกำจัดได้โดยการกรองไอร้อนก่อนนำเชื้อเพลิงไปควบแน่นเป็นของเหลว

ง. กรด - เป็นผลมาจากสารอินทรีย์ในชีวมวลซึ่งอาจจะทำให้ถังปฏิกิริยาเกิดสนิมได้ ดังนั้น ถังปฏิกิริยาควรทำมาจากเหล็กกล้า หรือการใช้ระบบความดันเข้าช่วย

นอกจากนี้ เชื้อเพลิงเหลวที่ได้อาจมีปัญหาเกี่ยวกับคุณสมบัติในเรื่องความเสถียรเนื่องจากเชื้อเพลิงเหลวสามารถเกิดพอลิเมอร์เป็นสายยาวได้ที่อุณหภูมิมากกว่า 100 เคลวิน ซึ่งมีผลต่อความหนืดของเชื้อเพลิงเหลวที่ได้ ดังนั้นจึงควรเก็บเชื้อเพลิงเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 เคลวิน รวมทั้งหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับออกซิเจน

ปฏิกิริยาไพโรลิซิสแบบเร็ว เป็นวิธีการที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากเป็นการแปรรูปชีวมวล โดยอาศัยความร้อนเพื่อให้เกิดเชื้อเพลิงเหลวมากที่สุด อีกทั้งง่ายต่อการจัดการ การจัดเก็บ การขนส่งและการนำไปใช้งาน ซึ่งถือเป็นข้อได้เปรียบมากกว่าวิธี Gasification และการเผาไหม้โดยตรง ซึ่ง 2 วิธีนี้ไม่สามารถจัดเก็บหรือขนส่งได้ทันที ตลอดจนสามารถนำพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาไพโรลิซิสไปใช้ประโยชน์ได้อย่างกว้างขวาง อาทิ การผลิตขนาดเล็กเพื่อใช้เองในชนบท ซึ่งให้ค่าพลังงานความร้อนน้อยและการผลิตขนาดใหญ่ ซึ่งใช้วัตถุดิบเป็นไม้ มีการพัฒนาเรื่องของการเก็บและการแยกให้บริสุทธิ์ ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์เป็นของเหลวได้แก่ เมทานอล น้ำมันดินและกรดน้ำส้ม ปัญหาที่พบได้จากปฏิกิริยาไพโรลิซิสแบบเร็วคือ การถ่ายเทความร้อนสูงให้กับวัตถุดิบ การควบคุมอุณหภูมิที่มีผลดีต่อปริมาณและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้และระยะเวลาในการเกิดไอควรมีค่าน้อยเพื่อให้ปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์เกิดน้อยที่สุด ตลอดจนการควบคุมปฏิกิริยาการควบแน่นและการเก็บส่วนที่เป็นของเหลว

C. การทำให้เกิดก๊าซ (Gasification) (Chomcharn, A., 1982; Bridgwater, AV., 1999; Ptasinski, KJ., Prins, MJ., and Pierik, A., 2006)

Gasification เป็นการย่อยสลายชีวมวลโดยการให้ความร้อนกับองค์ประกอบทางเคมีของชีวมวลโดยใช้กระบวนการออกซิเดชันบางส่วน (Partial oxidation) โดยใช้ตัวออกซิไดซ์ ได้แก่ อากาศ ออกซิเจนหรือไอน้ำ จนกระทั่งเกิดผลิตภัณฑ์เป็น CO₂ CO CH₄ ก๊าซไฮโดรเจน (H₂) ก๊าซไนโตรเจน (N₂) (ในกรณีที่ใช้อากาศเป็นตัวออกซิไดซ์) และก๊าซที่มีองค์ประกอบของไฮโดรคาร์บอนเกิดขึ้นเล็กน้อย เช่น ก๊าซอีเทน ก๊าซอีทีน ตลอดจน น้ำ เขม่า เถ้า และน้ำมันดิน การให้ความร้อนกับชีวมวลโดยไม่เกิดการออกซิไดซ์จะเรียกว่า Pyrolysis แต่เมื่อนำผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาไพโรลิซิสไปทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์ (ปกติเป็นอากาศ) จะเกิดก๊าซ CO, CO₂, H₂ และอื่นๆ การเกิด Char gasification เป็นการรวมตัวกันของปฏิกิริยาระหว่างก๊าซและของแข็ง และปฏิกิริยาระหว่างก๊าซและก๊าซหลายๆ ปฏิกิริยารวมกันเพื่อที่จะเปลี่ยนถ่านไปเป็น CO, CO₂, และ H₂ โดยผ่านปฏิกิริยา Water-gas shift ซึ่งเป็นการออกซิไดซ์เพื่อเปลี่ยนจากก๊าซไปเป็นของแข็งโดยปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่เกิดช้าที่สุดและเป็นตัวกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยา gasification ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาจะเป็นก๊าซผสม โดยสัดส่วนของก๊าซแต่ละชนิด ซึ่งขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของวัตถุดิบ ปริมาณน้ำ อุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยา และระยะเวลาในการออกซิไดซ์ ดังแสดงในตารางที่ 3

ตารางที่ 3 องค์ประกอบของก๊าซชนิดต่างๆ ที่ได้จากการทำให้เกิดก๊าซ (gasification) ของชีวมวลแต่ละชนิด

ชนิดเชื้อเพลิง	อุณหภูมิ(^๐C)	ปริมาณอากาศ กก./กก.ชีวมวล	องค์ประกอบของก๊าซจากgasification (เศษส่วนโมล)
ชนิดเชื้อเพลิง	อุณหภูมิ(^๐C)	ปริมาณอากาศ กก./กก.ชีวมวล	H₂O	N₂	H₂	CO	CO₂	CH₄	H₂S
ถ่านหิน	832	2,836	0.005	0.500	0.158	0.324	0.009	0.001	0.003
น้ำมันพืช	875	3,837	0.003	0.467	0.251	0.275	0.003	0.001	0.000
ฟางข้าว	659	1,401	0.063	0.384	0.225	0.205	0.113	0.010	0.000
ไม้ยืนต้นมีการปรับปรุง	655	1,628	0.062	0.409	0.213	0.194	0.112	0.010	0.000
ไม้ยืนต้นไม่มีการปรับปรุง	642	1,452	0.076	0.380	0.227	0.177	0.126	0.013	0.000
ไม้ล้มลุก	621	1,240	0.097	0.363	0.232	0.146	0.145	0.018	0.000
น้ำทิ้ง	600	1,237	0.186	0.412	0.192	0.056	0.147	0.004	0.003
มูลสัตว์	600	1,247	0.246	0.395	0.171	0.018	0.147	0.002	0.001

ที่มา : Ptasinski, KJ., Prins, MJ., and Pierik, A. (2006)

การเกิดปฏิกิริยา Gasification มีด้วยกันหลายระบบโดยแยกตามการเข้า-ออกของชีวมวลและก๊าซที่เข้าไปในปฏิกิริยาดังนี้

- Updraft gasification เป็นการป้อนชีวมวลจากด้านบนลงด้านล่างของถังปฏิกิริยา (Gasifier) เพื่อให้ทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์ทางด้านล่างเพื่อให้เกิดผลิตภัณฑ์เป็นถ่าน จากนั้นถ่านจะถูกนำไปทำปฏิกิริยาต่อไปจนเกิดเป็นก๊าซผสมระหว่างน้ำมันดินและไฮโดรคาร์บอนที่มีค่าความร้อนสูงซึ่งจะออกทางด้านบน และสุดที่เป็นเถ้าจะออกทนำไปทิ้งทางด้านล่างของ Gasifier ซึ่งก๊าซที่ได้นี้จะถูกนำไปทำให้บริสุทธิ์ต่อไป วิธีนี้เชื้อเพลิงที่ได้มีราคาถูกเหมาะกับการนำไปผลิตเป็นกระแสไฟฟ้า ต้องการพื้นที่น้อย การดำเนินการง่าย มีประสิทธิภาพสูง ก๊าซที่ได้มีอุณหภูมิต่ำและความร้อนที่ได้จากก๊าซสามารถนำไปให้ความร้อนกับวัตถุดิบได้โดยตรง

- Downdraft gasification คล้ายกับการเกิดปฏิกิริยา Updraft gasification แต่เนื่องจากการที่ให้ไอน้ำมันดินออกทางด้านบนจะไปรบกวนการเผาไหม้ภายใน ดังนั้นวิธีการนี้จึงให้ก๊าซผสมระหว่างน้ำมันดินและไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยานี้ออกด้านล่างโดยการให้อากาศลงด้านล่างผ่านถังหมักแล้วให้ก๊าซออกด้านล่าง เป็นการให้วัตถุดิบและก๊าซผ่านจุดที่แคบซึ่งเป็นจุดที่เกิดปฏิกิริยา ซึ่งวิธีการนี้เป็นวิธี ที่ง่ายและน่าเชื่อถือ อีกทั้งมีปริมาณเถ้าและน้ำมันน้อย สามารถนำไปใช้กับการเผาไหม้ในรถยนต์และการผลิตกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่ไม่มากได้ (Chomcharn, A., 1982; Bridgwater, AV., 1999)

กระบวนการ Gasification มักมีสิ่งปนเปื้อนอยู่ด้วย จึงจำเป็นต้องนำก๊าซผสมที่ได้ไปทำให้บริสุทธิ์ก่อนจึงจะนำก๊าซไปใช้ประโยชน์ได้ต่อไป ซึ่งปริมาณของสิ่งปนเปื้อนนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการ Gasification และวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิต การทำให้ก๊าซบริสุทธิ์เป็นการป้องกันการกัดกร่อน การระเบิด และผลกระทบที่จะเกิดต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้แล้วยังมีการปนเปื้อนของน้ำมันดินซึ่งปริมาณของน้ำมันดินนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและวัตถุดิบในกระบวนการ Gasification โดยน้ำมันดินจะมีปริมาณลดลงเมื่ออุณหภูมิในการทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น และพบว่า วัตถุดิบที่เป็นไม้จะให้ปริมาณน้ำมันดินมากกว่าวัตถุดิบที่เป็นถ่านหิน ซึ่งการลดปริมาณน้ำมันดินสามารถทำได้หลายวิธีคือ ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โดโลไมด์ (Dolomite) นิกเกิล (Nickel) การให้ความร้อน การถูด้วยน้ำ น้ำมัน และการตกตะกอนด้วยวิธีทางไฟฟ้าสถิตย์ นอกจากนี้ ยังมีสารปนเปื้อนอื่นๆ ออกมากับก๊าซซึ่งสามารถกำจัดได้โดยใช้วิธีที่แตกต่างกันดังนี้

- โลหะแอลคาไลด์ (alkali metal) ทำให้เกิดการกัดกร่อนของใบพัด ซึ่งสามารถกำจัดออกได้โดยใช้การถูด้วยน้ำ

- ไนโตรเจน เป็นสารที่ก่อให้เกิดก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งสามารถกำจัดออกได้โดยใช้การถูด้วยน้ำ

- กำมะถัน สร้างความเสียหายแก่ใบพัด กำจัดออกได้โดยใช้ dolomite

- คลอรีน เป็นสารปนเปื้อนจากยาฆ่าแมลงที่มีอยู่ในชีวมวล กำจัดออกได้โดยการดูดในถังหรือการละลายในระบบเปียก

ก๊าซบริสุทธิ์ที่ได้ต้องมีการเติมไอน้ำลงไปในก๊าซเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา Shift conversion ซึ่งจะเปลี่ยนจาก CO₂ ไปเป็น H₂ โดยปริมาณไอน้ำที่เติมลงไปขึ้นอยู่กับสัดส่วนของที่ก๊าซผสมใน Gasification จากนั้นจึงทำการแยก H₂ ให้บริสุทธิ์ โดยใช้วิธีทางเคมีคือ ตัวดูดซับทางเคมีและวิธีการทางฟิสิกส์ เพื่อให้ได้ไอน้ำและ H₂ ก่อนเอาน้ำออกด้วยการควบแน่น (Bridgwater, AV., 1999) กระบวนการ Gasification เมื่อใช้อากาศเป็นตัวออกซิไดซ์จะทำให้เชื้อเพลิงที่ได้มีค่าความร้อนต่ำถึงปานกลางคิดเป็น 10-15% ของพลังงานที่ได้จากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเหมาะสำหรับการนำไปใช้ประโยชน์ในการหุงต้มอาหาร ให้ความร้อน ใช้ในเครื่องยนต์ ใบพัด หม้อต้มน้ำ แต่ไม่เหมาะในการขนส่งทางท่อ นอกจากนี้ ก๊าซที่ได้นี้ยังสามารถนำไปเปลี่ยนเป็นน้ำมันเบนซิน เมทานอล H₂ และใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งจะให้ค่าทางความร้อนปานกลาง วิธีการนี้ใช้กันอย่างกว้างขวางเพราะราคาถูกและ ไม่มีอันตราย ไม่ซับซ้อน กระบวนการ gasification นี้นิยมใช้กันอย่างมากในทวีปยุโรปและอเมริกาเหนือ

ปัจจุบันมีการนำ H₂ และ CO ที่อุณหภูมิสูง (700-1500°C) ซึ่งเป็นก๊าซที่ได้จากกระบวนการ Gasification นำมาทำให้บริสุทธิ์และปรับสภาพให้เหมาะสม จากนั้นนำไปผลิตเป็นน้ำมันดีเซลโดยวิธี Fischer-Tropsch process ซึ่งวิธีการนี้เป็นการนำเอาก๊าซที่ได้ไปสร้างเป็นไฮโดรคาร์บอนสายยาว เช่น LPG เบนซิน ดีเซล น้ำมันเตา โดยใช้เหล็กและโคบอลต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง จากนั้นนำไฮโดรคาร์บอนที่ได้ไปกลั่นเพื่อทำให้บริสุทธิ์สำหรับใช้เป็นน้ำมันเชื้อเพลิง โดยเชื้อเพลิงที่ได้มีคุณภาพดีและเป็นเชื้อเพลิงสะอาดเนื่องจากมีกำมะถันและสารประกอบอะโรเมติกส์น้อย (Laohalidanond, K., 2007)

D. กระบวนการหมัก (fermentation) (Hertzmark, D., 1982; Choorit, W. and Wisarnwan, P., 2007)

การหมัก เป็นวิธีการที่รู้จักกันมาเป็นเวลานานแล้ว ดังมีหลักฐานปรากฏในสมัยก่อนที่มนุษย์ได้นำการหมักมาใช้ประโยชน์มากมาย เช่น การหมักข้าว ผลไม้ เพื่อผลิตเบียร์และไวน์ การทำขนมปังและนม มีการพัฒนาวิธีในการหมักอย่างต่อเนื่อง โดยนำการกลั่นเข้ามาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการหมัก สำหรับการหมักเพื่อผลิตพลังงานนี้ เริ่มจากนำชีวมวล เช่น มันสำปะหลัง กากของปาล์มน้ำมันและสาหร่าย มาทำการหมักโดยไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อให้ได้สารโมเลกุลเล็ก เช่น เอทานอล และ CH₄ การหมักเป็นการย่อยสลายชีวมวลโดยไม่ใช้ออกซิเจน จัดเป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่เปลี่ยนสารประกอบอินทรีย์ไปเป็น CH₄ และ CO₂ ปัจจัยสำคัญของการหมักคือ ความคงตัว ลักษณะของถังหมัก เวลา อัตราการป้อนวัตถุดิบ ความเป็นกรด-ด่าง (pH) อุณหภูมิ ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ ความเข้มข้นของกรดไขมัน และส่วนประกอบของวัตถุดิบ เมื่อเสร็จสิ้นการหมักแล้วยังสามารถนำชีวมวลจากการหมักไปใช้ทำปุ๋ยได้ การหมักสามารถจำแนกได้ 2 วิธีตามผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ

1. การหมักเพื่อให้ได้เอทานอล (Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999) การหมักเอทานอลเป็นการแก้ปัญหาเรื่องน้ำมันแพงและช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับชีวมวล เอทานอลที่ได้นี้เป็นพลังงานสะอาดและไม่ก่อให้เกิดก๊าซพิษ สามารถไปใช้ในเครื่องยนต์ได้ การหมักเพื่อให้ได้เอทานอลสามารถใช้วัตถุดิบได้หลายชนิด เช่น อ้อย มันสำปะหลัง และพืชที่มีองค์ประกอบของเซลลูโลส ซึ่งแต่ละวิธีมีรายละเอียดดังนี้

- การผลิตเอทานอลจากอ้อย หรือ ข้าวโพด ซึ่งอ้อยและข้าวโพด เป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตเอทานอลโดยการนำอ้อยหรือข้าวโพดไปหมักแบบต่อเนื่องด้วยยีสต์ จากนั้นนำไปกลั่นภายใต้ความดันต่ำ ซึ่งเอทานอล 1 ลิตรให้กระแสไฟฟ้า 0.15-0.18 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง (Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999)

- การผลิตเอทานอลจากพืชที่มีองค์ประกอบของเซลลูโลส จะต้องมีการย่อย 2 วิธีด้วยกัน คือการย่อยด้วยกรด (Acid hydrolysis) ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่ดีกับไม้เนื้ออ่อนและไม้เนื้อแข็ง ในขณะที่อีกวิธีหนึ่ง คือ การย่อยด้วยเอนไซม์ (Enzymatic hydrolysis) จะให้ผลดีกับไม้เนื้อแข็งและพืชสมุนไพร การใช้เอนไซม์มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการใช้กรดและให้ผลผลิตสูงกว่า การหมักในโรงงานอุตสาหกรรมนิยมใช้การย่อยด้วยกรดมากกว่าการใช้เอนไซม์ และการใช้เอนไซม์จะต้องมีการบ่มก่อนจึงจะให้ผลผลิตที่สูงแต่การบ่มจะทำให้เสียค่าใช้จ่ายสูง หลังจากผ่านการย่อยแล้ว ผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นคาร์โบไฮเดรตซึ่งจะถูกนำไปหมักด้วยจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ และราต่อไป จุลินทรีย์เหล่านี้จะทำหน้าที่เปลี่ยนคาร์โบไฮเดรตไปเป็นเอทานอลภายใต้สภาวะที่ไม่มีออกซิเจน (Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999)

- การผลิตเอทานอลจากพืชมันสำปะหลัง โดยเริ่มต้นจากการนำแป้งมันสำปะหลังไปต้มเคี่ยวด้วยเอนไซม์อะไมเลสที่อุณหภูมิ 120-150°C แล้วให้อุณหภูมิคงที่ที่ 95°C เพื่อลดเชื้อแบคทีเรียในน้ำแป้งต้มสุกนั้นเรียกกระบวนการนี้ว่า Liquefaction จากนั้นนำไปผ่านกระบวนการ Saccharification ซึ่งเป็นการนำแป้งต้มสุกที่เย็นตัวแล้ว นำไปย่อยด้วยเอนไซม์กลูโคอะไมเลสเพื่อย่อยแป้งให้กลายเป็นน้ำตาลก่อนนำไปหมัก การหมักจะใช้ Saccaromycese cerevisiae บ่มเป็นเวลา 48 ชั่วโมงที่ pH 4-5 แล้วนำไปกลั่นจนได้เอทานอล 95% นอกจากการกลั่นแล้ว ยังมีวิธีในการทำให้เอทานอลบริสุทธิ์ได้หลายวิธี เช่น การใช้เมมเบรน หรือ ตัวดูดซับ และการสกัดด้วยตัวทำละลาย (สิทธิศักดิ์ อุปริวงศ์, ปิยะเมธ ทองละมุน และสำรวย นางทะราช, 2548)

- การผลิตเอทานอลจากการหมักก๊าซ โดยใช้เชื้อแบคทีเรียในกลุ่ม Clostridium โดยก๊าซที่นำมาหมักนี้ได้ผ่านกระบวนการ Gasification ประกอบด้วยก๊าซ CO, CO₂ ,CH₄ , H₂ , N₂ ซึ่งก๊าซเหล่านี้จะถูกเปลี่ยนไปเป็นเอทานอลโดยวิธีการหมัก การหมักมีความเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาชีวเคมีภายในเซลล์ที่เรียกว่า Acetyl-CoA pathway ดังสมการต่อไปนี้

จากสมการที่ (1) และ (2) พบว่า เมื่อมี CO ซึ่งเกิดจากกระบวนการ gasification เพียงอย่างเดียว จำนวนคาร์บอนที่จะเปลี่ยนไปเป็นเอทานอลมีเพียง 1 ใน 3 เท่านั้น โดยใช้เอนไซม์ carbonmoxoxide dehydrogenase กับ CO₂ ส่วนปฏิกิริยาระหว่าง H₂ กับ CO₂ นั้น พบว่า คาร์บอนทุกตัวสามารถเปลี่ยนไปเป็นเอทานอลได้ทั้งหมดและเมื่อนำสมการที่ (1) และ (2) มารวมกันจะได้เป็นสมการที่ (3) ดังนี้

จากสมการที่ (3) พบว่า มีคาร์บอนจำนวน 2 ใน 3 ถูกเปลี่ยนไปเป็นเอทานอลโดย 2 สมการหลังนี้จะเกิดขึ้นจากการใช้เอนไซม์ Hydrogenase ดังนั้นปริมาณเอทานอลที่ได้จะขึ้นอยู่กับสัดส่วนขององค์ประกอบของก๊าซที่นำมาหมัก อีกทั้งปริมาณ H₂ มีค่าน้อยกว่าที่คาดไว้เนื่องจากมีบางส่วนทำปฏิกิริยากับชีวมวลที่เป็นคาร์บอนเพื่อเปลี่ยนเป็นเอทานอล (Datar, RP., et al., 2004)

2. การหมักเพื่อให้ได้ก๊าซมีเทน การหมักเพื่อให้ได้ CH₄ นั้นสามารถนำชีวมวลต่างๆ มาหมักได้ เช่น มูลสัตว์และขยะสด ในที่นี้จะขอยกตัวอย่างการผลิต CH₄ จากการหมักเศษเหลือทิ้งจากปาล์มน้ำมัน ซึ่งน้ำมันที่มีอยู่ในปาล์มนั้นจะถูกเปลี่ยนไปเป็นกรดไขมันโดยจุลินทรีย์ จากนั้นกรดไขมันจะถูกเปลี่ยนไปเป็น CH₄ เศษเหลือทิ้งที่มีองค์ประกอบเป็นกรดไขมันสายยาว เช่น Palmitic oleate จะเป็นตัวยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย และการเกิดก๊าซมีเทน การลดค่า COD จะทำให้เกิดไบโอก๊าซและ CH₄ ซึ่งจะทำให้ต้นทุนการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนลดลง (Choorit, W. and Wisarnwan, P., 2007)

E. การผลิตไบโอดีเซล (Hossain, ABMS., et al., 2008)

สาหร่ายสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลได้เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการให้ผลผลิตที่สูงกว่าชีวมวลชนิดอื่น โดยให้ผลผลิตสูงกว่าน้ำมันถั่วเหลืองถึง 250 เท่าและผลผลิตสูงกว่าปาล์ม 7-31 เท่า อีกทั้งการแยกน้ำมันให้บริสุทธิ์สามารถทำได้ง่าย โดยการนำสาหร่ายมาผลิตเป็นเชื้อเพลิงมีขั้นตอนดังนี้

1. เก็บตัวอย่างสาหร่ายสายพันธุ์ Oedogonium และ Spirogyra sp. จำนวน 26.5 กรัม และ 20.0 กรัม ตามลำดับ

2. นำสาหร่ายมาบด แล้วทำให้แห้งที่อุณหภูมิ 80 °C เป็นเวลา 20 นาที

3. ใช้ตัวทำละลายผสมของเฮกเซนและอีเทอร์เป็นตัวสกัดน้ำมัน โดยตั้งทิ้งไว้ 24 ชั่วโมง

4. กรองเพื่อแยกส่วนที่เป็นสาหร่ายออกไป

5. แยกชั้นของตัวทำละลายและทำการระเหยให้แห้ง

6. ใส่โซเดียมไฮดรอกไซด์ 0.25 กรัมผสมลงไปในเมทานอล 24 มิลลิลิตร คนให้เข้ากันเป็นเวลา 20 นาที

7. นำตัวทำละลายผสมในข้อ 5 เติมลงในสิ่งสกัดจากสาหร่าย นำไปเขย่าเป็นเวลา 16 ชั่วโมง เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา Transesterification ดังสมการที่แสดงข้างล่างนี้

8. นำไปโอดีเซลที่ได้ไปล้างด้วยน้ำ 5% จนกว่าจะสะอาด แล้วนำไปทำให้แห้ง 12 ชั่วโมง

การนำพลังงานจากชีวมวลไปใช้ประโยชน์ (Hinrich, RA. and Kleinbach, M., 2002; Loehr, J., et al., 1984)

ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากชีวมวลด้วยเทคโนโลยีต่างๆนั้นมีอยู่หลายชนิดด้วยกัน ดังนี้

1. เอทานอล (C₂H₅OH) เป็นของเหลวไม่มีสีมีจุดเดือดอยู่ที่ 78 °C ในที่นี้หมายถึง เกรนแอลกอฮออล์(Grain alcohol) หรือเอทิลแอลกอฮอล์ (Ethyl alcohol) ซึ่งผลิตได้จากอ้อย ข้าวโพดและไม้ เอทานอลช่วยปรับปรุงสมรรถนะของเครื่องยนต์ (Vehicle performance) ปล่อยก๊าซพิษน้อยกว่าน้ำมันเบนซิน แต่ต้นทุนการผลิตเอทานอลสูงกว่าปิโตรเลียม เอทานอลสามารถนำมาใช้เป็นพลังงานเชื้อเพลิงได้เลยหรือสามารถนำไปใช้ร่วมกับน้ำมันเบนซินได้ ยกตัวอย่าง เช่น น้ำมัน E10 หมายถึง น้ำมันที่มีส่วนผสมของเอทานอลอยู่ 10% และน้ำมันเบนซิน 90% ซึ่งจะช่วยลดการปลดปล่อย CO ได้ถึง 25-30% อีกทั้งช่วยลดการปลดปล่อย CO₂ และ NO₂ ได้ 10 และ 20% ตามลำดับ นอกจากนี้เอทานอลยังถูกนำมาใช้แทน MTBE (Methyl tertiary butyl ether) ซึ่งใช้เป็นสารตัวเติมในน้ำมันเบนซินได้อีกด้วย ในประเทศบราซิลจะใช้แอลกอฮอล์บริสุทธิ์ในการเติมรถยนต์ โดยไม่มีการปรับเปลี่ยนเครื่องยนต์ และในประเทศอเมริกามีการใช้พลังงานจากข้าวโพดถึง 1 ใน 8 ของปริมาณข้าวโพดทั้งหมด ในประเทศอาร์เจนตินามีการผลิตเอทานอลในระดับใหญ่ รวมทั้งอีกหลายประเทศมีการผลิต เอทานอลระดับเล็ก เช่น ประเทศเยอรมัน อิตาลี สวีเดน ฝรั่งเศส เคนยาและประเทศซิมบับเว ส่วนในประเทศจีนมีการกระตุ้นให้มีการนำพลังงานทดแทนมาใช้ทางการค้าและใช้ในทางอุตสาหกรรม (Datar, RP., et al., 2004)

ข้อดีของการใช้เอทานอลมาผลิตเป็นพลังงาน (Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999) คือ

(1)ได้จากชีวมวลหลากหลายชนิดเช่น อ้อย บีท ข้าวโพด ข้าวฟ่าง และมันสำปะหลัง

(2) ทำให้มีการจ้างงานมากขึ้นและลดการอพยพย้ายถิ่นฐานเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล

(3) เทคโนโลยีเริ่มเป็นที่รู้จักและเปิดกว้างให้สามารถเข้าถึงได้ทำให้สามารถมีการพัฒนาเทคโนโลยีให้กว้างหน้ามากยิ่งขึ้นได้

(4) ความสมดุลของพลังงานในชีวมวลต่างๆ มีค่าสูง

(5) ผลพลอยได้ (ฺBy product) สามาถนำไปทำประโยชน์ได้ เช่น นำไปทำปุ๋ย

(6) เอทานอลเป็นพลังงานทดแทนที่สามารถหาใหม่ได้ไม่มีวันหมดและลดการปลดปล่อย CO₂ออกสู่ชั้นบรรยากาศ

(7) มีความปลอดภัยในการดำเนินงานและดูแลจัดเก็บได้ง่ายกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล

(8) สามารถนำไปผสมกับน้ำมันชนิดอื่นได้ เช่น น้ำมันเบนซิน

(9) สามารถเพิ่มค่าออกเทนในน้ำมันเบนซินโดยนำมาใช้ทดแทนสารตะกั่วเพื่อลดสารประกอบอะโรมาติกส์ ซึ่งจะเป็นการช่วยลดมลพิษและเป็นการลดต้นทุนได้อีกด้วย

การหมักเพื่อให้เกิดเอทานอลยังต้องมีการพัฒนาต่อไปเพื่อทำให้มีต้นทุนในการผลิตน้อยที่สุด ซึ่งเป็นแรงจูงใจให้คนหันมาใช้พลังงานจากเอทานอลกันมากขึ้นแต่จะต้องมีการพัฒนาอีกหลายประการ เช่น การหาสายพันธุ์แบคทีเรียชนิดใหม่ที่สามารถให้ผลผลิตเอทานอลในปริมาณสูง การทำเอทานอลให้บริสุทธิ์ เทคโนโลยีการกลั่น การลดการเกิดกรดในกระบวนการหมัก การใช้วัตถุดิบในกระบวนการหมักให้ยาวนานขึ้น การลดต้นทุนในการบ่มของเอนไซม์ให้น้อยลง การพัฒนาวิธีในการแยกลิกนินออกจากวัตถุดิบได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการหมักพืชที่มีลิกนินเป็นองค์ประกอบ และการสร้างโรงงานผลิตแบบต่อเนื่องและลดต้นทุนด้านการดำเนินการ

2. เมทานอล (CH₃OH) เป็นของเหลวไม่มีสีมีจุดเดือดอยู่ที่ 65 °C เรียกอีกอย่างว่า วู๊ดแอลกอฮอล์ (Wood alcohol) หรือเมทิลแอลกอฮอล์ (Methyl alcohol) สามารถผลิตได้จากชีวมวลที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ ประเทศเยอรมันใช้เมทานอลตั้งแต่ในสงครามโลกครั้งที่ 2 สำหรับเครื่องบินและเรือดำน้ำและใช้เพื่อการเผาไหม้ภายในเครื่องยนต์ หรือ เป็นเชื้อเพลิงในรถแข่ง เมทานอลจากก๊าซธรรมชาติ ถือได้ว่าราคาถูกที่สุด เชื้อเพลิงเมทานอลสามารถผลิตได้จากชีวมวลเกือบทุกชนิดและสามารถนำไปผสมกับน้ำมันเบนซินร้อยละ 15 เพื่อใช้ในเครื่องยนต์โดยไม่ต้องมีการปรับแต่ง แต่เมทานอลไม่สามารถใช้ทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้เนื่องจากวัตถุดิบมีราคาสูงและความไม่คุ้มทุน แต่มีการศึกษาการนำเมทานอลไปใช้ในรถยนต์ ซึ่งในทวีปยุโรปจะมีการนำใช้ในรถยนต์ปี ค.ศ. 2010 (Hinrich, RA. and Kleinbach, M., 2002; Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999)

3. เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (Hydrogen fuel) เป็นเชื้อเพลิงสะอาดผลิตได้จากก๊าซธรรมชาติ (จากการที่นำ CH₄ ทำปฏิกิริยากับไอน้ำแล้วได้ CO₂ และ H₂) ถ่านหินหรือการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis of water) ซึ่งเชื้อเพลิงที่ได้จากก๊าซธรรมชาติมีราคาถูกที่สุด เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถใช้กับเครื่องยนต์เบนซินปกติได้แต่จะให้ประสิทธิภาพที่ดีมากขึ้นเมื่อใช้กับเครื่องยนต์ที่ผ่านการดัดแปลงแล้ว เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะถูกเก็บในรูปของก๊าซภายใต้ความดันสูง ไฮโดรเจนเหลวหรือโลหะไฮไดรด์ (Metal hydride) การใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะต้องศึกษาต้นทุนและผลผลิตที่ได้ ซึ่งจะต้องทำให้มีต้นทุนที่ต่ำและให้ผลผลิตสูงจึงสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในการขนส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังต้องมีการพัฒนาวิธีการผลิต การเปลี่ยนรูปพลังงาน การจัดเก็บ การขนส่งและการนำไปใช้ประโยชน์ (Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999)

4. เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cell) เป็นการสร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้การรวมตัวกันของ H₂ และ O₂ พบว่ามีการใช้กันอย่างกว้างขวางในรถยนต์ (Hinrich, RA. and Kleinbach, M., 2002)

5. ไดเมทิลอีเทอร์ (Dimethyl ether) เป็นเชื้อเพลิงที่น่าสนใจเนื่องจากมีความเหมาะสมกับความต้องการที่หลากหลาย เช่น การนำไปหุงต้มอาหาร การให้ความร้อน การนำไปผลิตเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งและการนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า ในประเทศจีนมีการนำ Dimethyl ether จากถ่านหินมาใช้ประโยชน์ในการหุงต้มอาหารซึ่งมีคุณสมบัติเหมือนกับ LPG โดยในสภาวะปกติ Dimethyl ether จะมีสถานะเป็นก๊าซ ซึ่งสามารถนำไปเก็บภายใต้ความดันที่ไม่รุนแรง นอกจากนี้ Dimethyl ether ยังใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ได้เนื่องจาก Dimethyl ether มีค่าซีเทนสูง (การจุดติดด้วยแรงอัด) การเผาไหม้ที่ปราศจากเขม่าและมีการปลดปล่อย NO₂ น้อยซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (Jingjing, L., et al., 2001)

6. ไบโอดีเซล (Biodiesel) มีสมบัติคล้ายดีเซลปกติโดยสามารถนำไปใช้กับเครื่องยนต์ปกติได้ ซึ่งไบโอดีเซลสามารถผลิตได้จากพืชในตระกูลละหุ่ง ถั่วเหลือง ปาล์ม ดอกทานตะวัน น้ำมันจากสาหร่าย นอกจากนี้ ไบโอดีเซลยังสามารถผลิตได้จากน้ำมันประเภทต่างๆ ข้างต้นที่ผ่านการใช้งานมาแล้วได้อีกด้วย แต่มีการจำกัดอยู่เฉพาะในบางพื้นที่เท่านั้นเนื่องจากตลาดมีขนาดเล็กและใช้ในบางท้องถิ่นเนื่องจากมีต้นทุนสูงและความสามารถในการผลิตไม่เพียงพอ โดยนำไปใช้ในการให้แสงสว่าง ปั้มน้ำ ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงที่ป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากไม่มีกำมะถันและอนุภาคขนาดเล็ก รวมทั้งยังสามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติด้วย ไบโอดีเซลเป็นสารในกลุ่ม Monoalkylester ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยา Transesterification ระหว่าง Triglyceride และ Monohydric alcohol (Hossain, ABMS., et al., 2008; Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999)

7. ไบโอก๊าซ (Biogas) สามารถผลิตได้จากการหมักโดยไม่ใช้ออกซิเจนของอินทรีย์วัตถุ มีระบบการผลิตที่ง่ายไม่สลับซับซ้อน สามารถผลิตได้ทั้งในระดับเล็กและใหญ่ ไบโอก๊าซนำไปใช้ประโยชน์ได้ในการให้ความร้อนและใช้ในเครื่องยนต์ สามารถผลิตจากวัตถุดิบหลายชนิดเช่น มูลสัตว์และกากอุตสาหกรรรมในประเทศจีนประสบความสำเร็จในการผลิตไบโอก๊าซจากชีวมวลในระดับกลางและระดับใหญ่จากโรงงานอุตสาหกรรมและกากเหลือทิ้งอินทรีย์ ซึ่งทำในฟาร์มเลี้ยงสัตว์โดยการหมักที่อุณหภูมิห้องและมีการกำจัดกำมะถันออกก่อนนำไปใช้ จากนั้นนำสิ่งที่เหลือจากการผลิตไบโอก๊าซไปทำเป็นปุ๋ยได้อีกด้วยแต่ยังต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมในเรื่องประสิทธิภาพของพลังงานเทคโนโลยีและความคุ้มทุน (Hall, DO. and Rosillo – Calle, F., 1999)

คุณสมบัติที่สำคัญของเชื้อเพลิงชีวมวลที่จะนำมาใช้ผลิตพลังงาน

1. พลังงานและค่าความร้อนของเชื้อเพลิงชีวมวล (Energy content , heating value or calorific value) ค่าความร้อนสามารถวัดได้ง่ายที่สุดสำหรับการเผาไหม้โดยตรงโดยทำการวัดอุณหภูมิบริเวณเตาเผา แต่ค่าความร้อนที่นิยมนำมาเปรียบเทียบประสิทธิภาพความร้อนสำหรับการเผาไหม้โดยตรง คือ Heating value หรือ Calorific value ซึ่งหมายถึงการนำชีวมวลไปเผาแล้ววิเคราะห์ว่าชีวมวลนั้นให้พลังงานปริมาณเท่าไร มีหน่วยเป็นกิโลจูล หรือ แคลอรี่ต่อชีวมวล 1 กิโลกรัม สหภาพยุโรปได้มีการแบ่งมาตรฐานประสิทธิภาพในการให้พลังงานออกเป็น 4 ระดับ ดังแสดงในตารางที่ 4 (Malatak, J., et al., 2007)

ตารางที่ 4 ระดับการปลดปล่อยพลังงานของชีวมวล

ระดับ	ประสิทธิภาพการปลดปล่อยพลังงาน (%)
ระดับ 1	≥70
ระดับ 2	≥60 <70
ระดับ 3	≥50 <60
ระดับ 4	≥30 < 50

ที่มา : Malatak, J., et al (2007)

สำหรับการทำให้เกิดก๊าซนั้นค่าที่นิยมนำมาเปรียบเทียบเพื่อแสดงถึงประสิทธิภาพของชีวมวลนั้น ได้แก่ ค่าความร้อน (Heating value) ระหว่างชีวมวลที่ให้เข้าไปกับก๊าซที่ปล่อยออกมารวมทั้งพลังงานทางเคมี (Chemical energy) ซึ่งคำนวณจากค่าความร้อนและอัตราส่วนขององค์ประกอบทางเคมี (Mass fraction) ถ้าจะพิจารณาลงไปให้ละเอียดยิ่งขึ้นจำเป็นต้องคำนึงถึงค่าต่างๆ ทาง Stoichiometry ด้วย เช่น ปริมาณออกซิเจนที่ได้จากการคำนวณ (Theoretical amount of oxygen) ปริมาณของอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้แบบสมบูรณ์ (Air for ideal combustion) ปริมาณก๊าซแห้งที่ไม่ได้ใช้ในการคำนวณ (Theoretical volume amount of dry waste gas) และค่าอื่นๆ ควรตรวจสอบองค์ประกอบชีวมวลที่มีผลต่อค่าทาง Stoichiometry ได้แก่ คาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) ออกซิเจน (O) ซัลเฟอร์ (S) ไนโตรเจน (N) และน้ำ แล้วดูค่าการเผาไหม้ เช่น การวัดอุณหภูมิที่อยู่ล้อมรอบ (Temperature of surrounding) และอุณหภูมิของก๊าซที่ไม่ได้ใช้ (Waste gas temperature) แล้วนำไปวัดสมบัติการเผาไหม้ เช่น เชื้อเพลิงที่สูญเสียไป (Flue loss ) ประสิทธิภาพทางความร้อนในการเผาไหม้ (Thermal technical effective of combustion) และปริมาณอากาศที่ต้องเติมเพิ่ม (Air surplus amount) ซึ่งเป็นค่าที่สำคัญสำหรับวัดการปลดปล่อยและประสิทธิภาพในการให้ความร้อน รวมทั้งยังทำให้ทราบถึงปริมาณออกไซด์ และอุณหภูมิของเตาอีกด้วย

2. ความหนาแน่นของเชื้อเพลิงชีวมวล (Density) เชื้อเพลิงชีวมวลส่วนมากจะมีความหนาแน่นต่ำและมีความชื้นสูงไม่เหมาะสำหรับการนำไปเผาไหม้ทันที ต้องผ่านการทำให้มีความหนาแน่นสูงก่อน โดยการบีบอัดเป็นก้อนซึ่งจะทำให้จัดการได้ง่ายขึ้น อีกทั้งลดจำนวนการขนส่ง และการจัดเก็บลงได้ด้วย (Jamradloedluk, J. and Wiriyaumpaiwong, S., 2007)

3. ลักษณะทางเคมีของเชื้อเพลิงชีวมวล (Chemical characteristic of biomass) (Laohalidanond, K., 2007) สำหรับการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงานโดยความร้อนวิธีใดก็ตาม เช่น การเผาไหม้โดยตรง การทำให้เกิดก๊าซ และการเผาไหม้โดยไม่ใช้ออกซิเจน จะต้องมีการนำชีวมวลไปวิเคราะห์หาองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีก่อนทุกครั้ง ส่วนกระบวนการหมักและการใช้ปฏิกิริยาเคมีนั้นไม่ได้มีการวิเคราะห์ โดยองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีนี้สามารถแบ่งเป็น 2 ประเภทคือ

(1) องค์ประกอบพื้นฐานของธาตุต่างๆ (Elemental analysis) เช่น ร้อยละของ C, H, O และ N บางครั้งมีการหาค่าร้อยละของ S ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีน้อยและก่อให้เกิดสารพิษขณะเผาไหม้

(2) องค์ประกอบทั่วไป (Proximate analysis) ที่นิยม คือ ความชื้นและปริมาณเถ้า รวมทั้งส่วนองค์ประกอบอื่นๆ ที่สามารถหาได้ เช่น สารหอมระเหยและปริมาณคาร์บอนพื้นฐาน (Fixed carbon) ดังแสดงในตารางที่ 5

ตารางที่ 5 ตัวอย่างการวิเคราะห์หาองค์ประกอบทางเคมีของชีวมวลชนิดต่างๆ (Laohalidanond, K., 2007)

4. ลักษณะทางกายภาพของเชื้อเพลิงชีวมวล (Physical characteristic of biomass) สำหรับการนำชีวมวลมาอัดเป็นก้อนเพื่อใช้เป็นพลังงานต้องมีการวิเคราะห์ค่าความคงทนและความแข็งแรงของมวลชีวภาพก้อนซึ่งค่าดังกล่าวเรียกว่า ค่าความทนต่อแรงอัด (Compressive strength ,Ulimate stress) เป็นค่าความแข็งแรงทนทานของก้อนชีวมวลที่สร้างขึ้น ซึ่งค่านี้หาได้จากใช้น้ำหนัก 2 กิโลนิวตัน กดลงไปด้วยอัตรา 0.5 มิลลิเมตร/นาที จนกระทั่งชีวมวลมีการแตกหรือหัก ค่าความทนต่อแรงอัดขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้โดยพบว่า ชีวมวลที่มีค่าความทนต่อแรงอัดเรียงลำดับจากมากไปน้อยได้ดังนี้ คือ แกลบ ชานอ้อย ฟางข้าว และผักตบชวา จะเห็นได้ว่าแกลบมีค่าความทนต่อแรงอัดสูง เนื่องจากซิลิกาในแกลบเปลี่ยนเป็นซิลิเกตซึ่งเป็นโครงสร้างที่แข็งแรง นอกจากค่าความทนต่อแรงอัดแล้ว ยังมีค่าทางกายภาพที่สำคัญของก้อนชีวมวลคือ ค่าความเหนียว (Toughness) ซึ่งหมายถึง ความสามารถของชีวมวลในการดูดพลังงานก่อนเกิดการแตก โดยความเหนียวนี้หมายรวมถึงความแข็งแรงและความยืด (% ความยาวก่อนการแตก) (Jamradloedluk, J. and Wiriyaumpaiwong, S., 2007)

5. ปริมาณก๊าซที่ปลดปล่อยออกมา (amount of gas emission) เนื่องจากการใช้พลังงานจากชีวมวลมีเป้าหมายที่สำคัญคือ การลดปริมาณก๊าซพิษที่ปล่อยออกสู่บรรยากาศ ดังนั้นจึงต้องมีการวิเคราะห์หาปริมาณก๊าซต่างๆ ที่ปล่อยออกมา เช่น CO₂, CO, NOx , O₂ และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) ซึ่งก๊าซเหล่านี้ก่อให้เกิดผลเสียต่อสภาพแวดล้อมแตกต่างกัน ปัจจุบันในทวีปยุโรปมีการกำหนดมาตรฐานไว้เป็นระดับต่างๆ สำหรับการปลดปล่อย CO จากการเผาไหม้ชีวมวล ดังแสดงในตารางที่ 6 เนื่องจาก CO เป็นตัวชี้วัดที่สำคัญสำหรับ การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ส่วนการปลดปล่อย NO_x นั้นไม่ได้มีกำหนดไว้เป็นมาตรฐานแต่อย่างใด แต่การปลดปล่อย NO_x และก๊าซชนิดอื่นๆ ควรจะให้มีปริมาณน้อยที่สุด โดยพบว่า การใช้ชีวมวลที่เป็นผลิตภัณฑ์จากพืชจะมีค่าการปลดปล่อย NO_x ที่ใกล้เคียงกัน (Malatak, J., et al., 2007)

ตารางที่ 6 ระดับการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์

ระดับการปลดปล่อย CO	ปริมาณการปลดปล่อย CO (%)ที่ O₂ 13 %
ระดับ 1	≤0.3*
ระดับ 2	>0.3 ≤0.8*
ระดับ 3	>0.8 ≤1.0*

หมายเหตุ * 1 mg/m3 = 0.0001 %

ที่มา : Malatak, J., et al (2007)

บทสรุป

การนำชีวมวลมาใช้เพื่อผลิตพลังงานนั้น สามารถแก้ปัญหาเรื่องของราคาน้ำมันแพงได้และช่วยลดปัญหาสภาวะแวดล้อมให้กับโลก การนำชีวมวลมาเปลี่ยนเป็นพลังงานนั้นมีหลายวิธีด้วยกัน ซึ่งแต่ละวิธีนั้นมีความเหมาะสมในการนำพลังงานไปใช้ประโยชน์แตกต่างกัน โดยสามารถแบ่งได้เป็น 3 วิธีคือ 1. การให้ความร้อน เช่น การเผาไหม้โดยตรง (Combustion) การเผาไหม้โดยไม่ใช้ออกซิเจน (Pyrolysis) และการทำให้เกิดก๊าซ (Gasification) 2. การใช้กระบวนการทางชีวเคมี เช่น การหมักชีวมวลเพื่อให้เกิดเอทานอล หรือ ก๊าซมีเทน และ 3. การใช้ปฏิกิริยาเคมี เช่น การผลิตไบโอดีเซล ซึ่งการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานแต่ละวิธีนั้นมีประโยชน์ที่แตกต่างกัน แต่วิธีที่น่าสนใจ คือ วิธีการต่างๆ ที่เปลี่ยนให้เชื้อเพลิงที่ได้จากชีวมวลอยู่ในรูปของของเหลว เช่นการเผาโดยไม่ใช้ออกซิเจนแบบเร็ว การหมักเพื่อผลิตเอทานอล และการผลิตไบโอดีเซล โดยเชื้อเพลิงเหลว มีข้อดี คือ สามารถขนย้ายและจัดเก็บได้สะดวกกว่าเชื้อเพลิงแข็งและก๊าซ พลังงานจากชีวมวลสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในส่วนต่างๆได้ เช่น การนำไปใช้ในบ้านเรือน อุตสาหกรรมขนาดเล็กและอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การที่พลังงานจากชีวมวลมีราคาถูกกว่าพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลนั้นถือเป็นแรงจูงใจให้กับนักลงทุนพร้อมที่จะลงทุน แต่ทั้งหมดนี้จะต้องคำนึงถึงความคุ้มค่าในเชิงพาณิชย์ รวมทั้งต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยี การจัดการและแหล่งของชีวมวลต่างๆ โดยมีการสนับสนุนของรัฐบาลอย่างจริงจัง

อ้างอิง

สิทธิศักดิ์ อุปริวงศ์, ปิยะเมธ ทองละมุน และ สำรวย นางทะราช. การผลิตเอทธานอลจากมันสำปะหลังเพื่อพลังงานทดแทน.

2548. 11-13 พฤษภาคม; ชลบุรี : โรงแรมแอมบาสเดอร์ ซิตี้ จอมเทียน. 2548. หน้า. RE02-1- RE02-4.

Bhattacharya, SC. Pyrolysis and gasification of biomass. In Hertzmark, DI. US-ASEAN seminar on energy

technology : biomass • coal • solar/wind • energy planning. LIPI : Asean Institute of Technology, 1982, p. 95-100.

Bridgwater, AV. Thermal biomass conversion technologies for energy and energy carrier production. In Parmon, VN., et al.

Chemistry for the energy future. London : Blackwell Science, 1999, p.137-186.

Chomcharn, A. Biomass uses, conversions, and productions in Thailand. In Hertzmark, DI. US- ASEAN seminar on

energy technology : biomass • coal • solar/wind • energy planning. LIPI : Asean Institute of Technology, 1982, p. 207-222.

Choorit, W. and Wisarnwan, P. Effect of temperature on the anaerobic digestion of palm oil mill effluent. Electronic Journal of Biotechnology,

July, 2007, vol. 10, no. 3, p. 376-385.

Datar, RP., et al. Fermentation of biomass-generated producer gas to ethanol. Biotechnology and Bioengineering, June, 2004, vol. 86,

no. 5, p. 587-594.

Hall, DO., and Rosillo-Calle, F. Biological conversion of biomass to high-quality chemical carriers. In Parmon, VN., et al.

Chemistry for the energy future. London : Blackwell Science, 1999, p.121-135.

Hertzmark, D. State of the art lecture : Biomass. In Hertzmark, DI. US-ASEAN seminar on energy

technology : biomass • coal • solar/wind • energy planning. LIPI : Asean Institute of Technology, 1982, p. 62-84.

Hinrich, RA. and Kleinbach, M. Energy-its use and the environment. 3rd ed. United States : Thomson Learning, Inc., 2002, p. 540-571.

Hossain, ABMS., et al. Biodiesel fuel production from algae as renewable energy. American Journal of Biochemistry and Biotechnology,

2008, vol. 4, no. 3, p. 250-254.

Jamradloedluk, J. and Wiriyaumpaiwong, S. Production and characterization of rice husk based charcoal briquettes.

KKU Engineering Journal, July/August, 2007 vol. 34, no. 4 , p. 391-398.

Jingjing, L., et al. Biomass energy in China and its potential. Energy for Sustainable Development, December, 2001, vol. 5, no. 4, p. 66-80.

Laohalidanond, K. The production of synthetic diesel from biomass. CMU. J. Nat. Sci., 2007, vol. 6, no.1, p. 127-139.

Loehr, RC. Diffusion of biomass energy technology in developing countries. 2nd ed. Washigton, D.C. : National Academy Press, 1984, p. 36-44.

Malatak, J., et al. Heat-emission characteristic of some energy plants. J. of. Fac. of Agric., OMU, 2007, vol. 22, no. 2, p. 202-206.

Ptasinski, KJ., Prins, MJ., and Pierik, A. Exergetic evaluation of biomass gasification. Energy, 2006, vol. 32, no. 4, p. 568-574.

Yang, YB., et al. Combustion of a single particle of biomass. Energy & Fuel, 2008, vol. 22, p. 306-316.

อาหารฉายรังสี

บทนำ

การฉายรังสีอาหารได้รับการยอมรับจากประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกกว่า 40 ประเทศ แต่ยังคงมีปริมาณการใช้ไม่มากนัก เนื่องจากปัญหาในการยอมรับของผู้บริโภค กรรมวิธีการฉายรังสีอาหารเป็นการนำประโยชน์ของพลังงานที่เกิดการไอออไนซ์ส่งผ่านไปยังอาหารเพื่อทำลายแบคทีเรียและจุลินทรีย์ที่เป็นสาเหตุให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ แหล่งของรังสีที่เป็นต้นกำเนิด ได้แก่ รังสีแกมมา รังสีเอ็กซ์ และรังสีอิเล็กตรอน การฉายรังสีอาหารช่วยให้เก็บรักษาอาหารได้นานขึ้น ควบคุมการงอกและชะลอการสุกของผลิตผลทางการเกษตร อาหารที่ผ่านการฉายรังสีจะไม่สูญเสียคุณค่าทั้งด้านโภชนาการและคุณภาพทางประสาทสัมผัส เนื่องจากไม่ผ่านการใช้ ความร้อนและไม่ทำให้คุณสมบัติของอาหารเปลี่ยนแปลง เช่น ผลไม้ที่ผ่านการฉายรังสีจะยังคงมีความชุ่มฉ่ำเหมือนเดิม เนื้อสดและเนื้อแช่แข็งสามารถนำมาฉายรังสีได้โดยไม่จำเป็นต้องทำให้สุกและอาหารที่ผ่านการฉายรังสีจะไม่มีรังสีตกค้างเช่นเดียวกับการฉายเอ็กซเรย์ฟันและกระดูก ปริมาณรังสีที่ใช้ในการฉายรังสีอาหารเกี่ยวข้องกับชนิดของอาหารและประสิทธิภาพในการฉายรังสีอาหาร ซึ่งอาหารที่ผ่านการฉายรังสีแล้ว ต้องระบุวัตถุประสงค์ของการฉายรังสี วันเดือนและปีที่ทำการฉายรังสีด้วย ในประเทศไทยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อ.ย.) เป็นหน่วยงานที่ทำหน้าที่ควบคุมและกำกับดูแลอาหารฉายรังสี ส่วนประเทศสหรัฐอเมริกามีคณะกรรมาธิการอาหารสากล (Codex Alimentarius General Standards for Irradiated Foods) ทำหน้าที่กำกับดูแลการฉายรังสีอาหาร ทั้งนี้ในส่วนของผู้ประกอบการไทยควรมีการส่งเสริมศักยภาพการผลิตอาหารฉายรังสีพร้อมกับผลักดันให้หน่วยงานผู้เชี่ยวชาญของสหภาพยุโรปให้การรับรองแหล่งผลิตหรือโรงงานฉายรังสีอาหารไปพร้อมกัน เพื่อขยายโอกาสในการส่งออกสินค้าอาหารสู่ตลาดสหภาพยุโรป โดยมีมาตรฐาน CODEX 106-1983 ซึ่งได้รับการรับรองจากคณะกรรมาธิการในปี ค.ศ. 1983 จากสมาชิกองค์การอาหารและเกษตร (FAO) และองค์การอนามัยโลก (WHO) ที่กำหนดให้ปริมาณรังสีดูดกลืนสำหรับอาหารฉายรังสีมีได้สูงถึง 10 กิโลเกรย์ และรับรองว่าปลอดภัยต่อผู้บริโภค ไม่เป็นพิษ ไม่ก่อปัญหาทั้งด้านโภชนาการและจุลชีววิทยา นอกจากนี้หากผู้บริโภคเข้าใจถึงการฉายรังสีอาหารอย่างถูกต้องแล้ว จะทำให้ผู้บริโภคให้การยอมรับอาหารฉายรังสีมากขึ้น

ความหมายของอาหารฉายรังสีและวัตถุประสงค์ในการฉายรังสี

อาหารฉายรังสี (Irradiated foods) เป็นอาหารที่แปรรูปโดยการผลิตด้วยกรรมวิธีการฉายรังสี (กระทรวงสาธารณสุข, 2549) เพื่อกำจัดหรือควบคุมเชื้อโรคและแมลงในผลิตภัณฑ์อาหาร ทั้งยังเป็นวิธีการถนอมอาหารที่เกิดจากการไอออไนซ์โดยใช้รังสี (Ionizing radiation) การฉายรังสีอาหารเพื่อทำลายจุลินทรีย์ที่ปนเปื้อนมาในอาหารเป็นการลดการเน่าเสียและคงคุณภาพ ช่วยลดจำนวนแบคทีเรีย จึงทำให้เก็บรักษาได้นานขึ้น การฉายรังสีอาหารเป็นกระบวนการที่ไม่ทำให้คุณสมบัติของอาหารเปลี่ยนแปลง เช่น ผลไม้ที่ผ่านการฉายรังสีจะยังคงมีความชุ่มฉ่ำเหมือนเดิม เนื้อสดและเนื้อแช่แข็งสามารถนำมาฉายรังสีได้โดยไม่จำเป็นต้องทำให้สุก และอาหารที่ผ่านการฉายรังสีจะไม่มีรังสีตกค้างเช่นเดียวกับการฉายเอ็กซเรย์ฟันและกระดูก แม้ว่าการฉายรังสีอาหารจะได้รับการรับรองจากประเทศต่างๆ กว่า 40 ประเทศแล้วก็ตาม แต่ก็ยังเป็นปัญหาในการยอมรับของผู้บริโภค

วัตถุประสงค์ของการฉายรังสีอาหาร มีดังนี้

1. เพื่อฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค เช่น แหนมจะฉายรังสีปริมาณ 2 กิโลเกรย์ เพื่อกำจัดเชื้อโรคซัลโมเนลลาที่ทำให้เกิดโรคท้องร่วง กะปิจะฉายรังสีปริมาณ 6 กิโลเกรย์ เป็นการปรับปรุงคุณภาพด้านจุลินทรีย์และไข่จะฉายรังสีเพื่อกำจัดเชื้อซัลโมเนลลาเช่นเดียวกับแหนม

2. ช่วยยืดอายุการเก็บรักษาโดยช่วยชะลอการเน่าเสียของผลไม้ เช่น สตรอเบอรี่ โดยการฉายรังสีปริมาณ 2 กิโลเกรย์ และเก็บที่อุณหภูมิในตู้เย็น จะช่วยชะลอการเน่าเสียจากการเกิดเชื้อราสีเทา ผลไม้แอปเปิ้ล พีช แพร์ ฉายรังสีปริมาณ 2 กิโลเกรย์ ช่วยชะลอการเน่าเสียจากเชื้อรา ช่วยชะลอการเน่าเสียของผัก ยืดอายุการเก็บรักษาผัก เช่น แครอท ขึ้นฉ่าย ดอกกะหล่ำ และหอมหัวใหญ่ รังสีช่วยยืดอายุการเก็บรักษาเนื้อสัตว์และอาหารทะเล เช่น เนื้อหมู เนื้อไก่สด ปลาทูนึ่ง กุ้งและปลาหมึกสด

3. ช่วยชะลอการสุกของผลไม้ เช่น ชะลอการสุกของมะม่วงหนังกลางวัน โดยจุ่มน้ำร้อนที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส นาน 5 นาที ทำการฉายรังสีปริมาณ 0.6 กิโลเกรย์ และเก็บที่อุณหภูมิ 18 องศาเซลเซียส สามารถเก็บไว้ได้นาน 10 วัน และช่วยลดการเน่าเสียจากการเกิดโรคแอนแทรคโนส (Anthracnose) กล้วยหอมทองฉายรังสีปริมาณ 0.2-0.4 กิโลเกรย์ เก็บที่อุณหภูมิ 17 องศาเซลเซียส สามารถชะลอการสุกได้ 3-5 วัน

4. ช่วยลดปริมาณปรสิต เช่น การกำจัดพยาธิในปลาทะเลด้วยการใช้รังสีปริมาณ 6 กิโลเกรย์ การกำจัดพยาธิตัวจี๊ดในปลาน้ำจืด เช่น ปลาส้มฟัก และแหนมปลา ใช้รังสีปริมาณ 8 กิโลเกรย์ การกำจัดพยาธิใบไม้ตับ ในปลาน้ำจืด ใช้รังสีปริมาณ 0.6 กิโลเกรย์

5. ช่วยยับยั้งการงอกระหว่างการเก็บรักษา เช่น ยับยั้งการงอกของหอมหัวใหญ่ นำหอมหัวใหญ่มาฉายรังสีปริมาณ 0.09 กิโลเกรย์ ร่วมกับการเก็บในห้องเย็นจะเก็บได้นานกว่า 5 เดือนโดยไม่งอก มันฝรั่งที่ผ่านการฉายรังสีปริมาณ 0.08-0.15 กิโลเกรย์ และเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส สามารถเก็บได้นานประมาณ 6 เดือน เห็ดฟางผ่านการฉายรังสีปริมาณ 1 กิโลเกรย์ เก็บที่อุณหภูมิ 17 องศาเซลเซียส สามารถชะลอการบานของดอกเห็ดได้นาน 4 วัน สำหรับเห็ดต่างประเทศฉายรังสีปริมาณ 1-2 กิโลเกรย์เก็บที่อุณหภูมิ 0-40 องศาเซลเซียส สามารถชะลอการบานได้นาน 10-14 วัน

6. ทำลายและยับยั้งการแพร่พันธุ์ของแมลง เป็นการกำจัดโดยทางอ้อม ด้วยการฉายรังสีเพื่อควบคุมและกำจัดแมลงโดยเทคนิคการใช้แมลงที่เป็นหมัน เช่น แมลงวันผลไม้และหนอนเจาะสมอฝ้าย

การฉายรังสีอาหารต้องใช้ปริมาณรังสีดูดกลืน (Absorbed dose) ในระดับต่ำสุดให้เพียงพอตามวัตถุประสงค์ที่ทำการฉายและต้องปลอดภัยต่อผู้บริโภค โดยคงคุณค่าทางโภชนาการของอาหารไว้ ไม่ทำให้โครงสร้างและคุณสมบัติของอาหารเปลี่ยนแปลง และยังคงคุณลักษณะทางประสาทสัมผัสของอาหาร (กระทรวงสาธารณสุข, 2549)

ข้อควรรู้เกี่ยวกับกรรมวิธีการฉายรังสีอาหาร หลักเกณฑ์และเงื่อนไข

มีรายละเอียดดังต่อไปนี้

1. ชนิดของรังสี (CODEX, 2008; กระทรวงสาธารณสุข, 2549) ชนิดของรังสีที่อนุญาตให้ใช้ได้ในกระบวนการฉายรังสีอาหารต้องได้จากแหล่งของรังสีที่เป็นต้นกำเนิดดังต่อไปนี้

- รังสีแกมมา จากเครื่องฉายรังสีที่มีโคบอลต์-60 (⁶⁰Co) หรือซีเซียม-137 (¹³⁷Cs) เป็นต้นกำเนิดรังสี

- รังสีเอ็กซ์ จากเครื่องผลิตรังสีเอกซ์ที่ทำงานด้วยระดับพลังงานที่ต่ำกว่าหรือเท่ากับ 5 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์

- รังสีอิเล็กตรอน จากเครื่องเร่งอนุภาคอิเล็กตรอนที่ทำงานด้วยระดับพลังงานที่ต่ำกว่าหรือเท่ากับ 10 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์

2. ชนิดของอาหาร การฉายรังสีอาหารได้รับการรับรองจากประเทศต่าง ๆ กว่า 40 ประเทศ แต่ยังคงมีปริมาณการใช้ไม่มากนัก เนื่องจากปัญหาในการยอมรับของผู้บริโภค และการก่อสร้างโรงงานฉายรังสีต้องใช้การลงทุนสูง องค์การอาหารและยาในสหรัฐอเมริกา หรือ FDA (Food and Drug Administration) ได้รับรองว่าการฉายรังสี สามารถกำจัดแมลงจากข้าวสาลี มะเขือเทศ แป้งสาลี เครื่องเทศ ชา พืชผักและผลไม้ การฉายรังสีสามารถใช้ในการควบคุมการงอกและการสุกของผลิตผลทางการเกษตร ในปี ค.ศ. 1985 ได้มีการรับรองว่าการฉายรังสีสามารถทำลายพยาธิ trichinosis ในเนื้อหมูได้ มีการรับรองในเดือนเมษายน ปี ค.ศ. 1990 ว่าวิธีการฉายรังสีสามารถใช้ในการควบคุมเชื้อ Salmonella และเชื้อแบคทีเรียที่เป็นอันตรายชนิดอื่นในเนื้อไก่ ไก่งวง และเนื้อสัตว์ปีกชนิดอื่นทั้งแบบสดและแช่แข็ง โดยประสิทธิภาพของการฉายรังสีในอาหารแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ประสิทธิภาพของการฉายรังสีอาหารชนิดต่างๆ

ชนิดของอาหาร	ผลของการฉายรังสี
เนื้อวัว เนื้อหมู เนื้อสัตว์ปีก	ทำลายเชื้อจุลินทรีย์และพยาธิ เช่น Salmonella, Clostridium botulinum and Trichinae
อาหารที่เน่าเสียได้	ชะลอการเน่าเสีย ชะลอการเจริญของเชื้อรา ลดปริมาณเชื้อจุลินทรีย์
ธัญพืช เมล็ดข้าว ผลไม้	ควบคุมแมลงในพืชผัก ผลไม้แห้ง เครื่องเทศ และเครื่องปรุงรส
หัวหอม แครอท มะเขือเทศ กระเทียม ขิง	ยับยั้งการงอก
กล้วย มะม่วง มะละกอ ฝรั่ง ผลไม้ไม่เปรี้ยว	ชะลอการสุก
ข้าว ผลไม้	ลดเวลาในการอบแห้ง

ที่มา : สมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทย (2551 ก)

3. ปริมาณรังสีดูดกลืน (Radiation absorbed dose) ปริมาณรังสีดูดกลืน หมายความว่า ปริมาณพลังงานที่อาหารดูดกลืนไว้ต่อหนึ่งหน่วยน้ำหนักของผลิตภัณฑ์อาหารเมื่อได้รับรังสี มีหน่วยเป็นเกรย์ และต้องเป็นไปตามวัตถุประสงค์ของการฉายรังสีตามแต่กรณี ทั้งนี้ปริมาณรังสีดูดกลืนต้องไม่เกินที่กำหนดไว้ในประกาศกระทรวงสาธารณสุข เว้นแต่มีเหตุผลทางวิชาการหรือความจำเป็นทางเทคนิคที่สมควรต้องได้รับความเห็นชอบจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา หรือตามที่สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาประกาศกำหนด โดยความเห็นชอบของคณะกรรมการอาหาร (กระทรวงสาธารณสุข, 2549)

4. การติดฉลาก การแสดงฉลากของอาหารฉายรังสี นอกจากต้องปฏิบัติตามประกาศกระทรวงสาธารณสุขว่าด้วยเรื่อง ฉลาก และประกาศกระทรวงสาธารณสุขว่าด้วยเรื่องของอาหารนั้น ๆ แล้ว ต้องแสดงรายละเอียดดังต่อไปนี้

- ชื่อและที่ตั้งของสำนักงานใหญ่ของผู้ผลิตและผู้ฉายรังสี

- แสดงข้อความว่า “ผ่านการฉายรังสีแล้ว” หรือข้อความที่สื่อความหมายในทำนองเดียวกัน

- ระบุวัตถุประสงค์ของการฉายรังสี ด้วยข้อความดังนี้ “เพื่อ.....” (ความที่เว้นไว้ให้ระบุวัตถุประสงค์ของการฉายรังสี)

- การแสดงเครื่องหมายการฉายรังสีอาจจะแสดงหรือไม่ก็ได้ แต่หากจะแสดงต้องใช้ตามรูปแบบที่กำหนดไว้ในเอกสารท้ายประกาศใกล้กับชื่อของอาหาร

- วันเดือนและปีที่ทำการฉายรังสี

อาหารฉายรังสีหากถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบในอาหารอื่นและส่วนประกอบของอาหารมีเพียงอย่างเดียว ซึ่งได้มาจากวัตถุดิบที่ผ่านการฉายรังสีต้องแสดงข้อความ “ผ่านการฉายรังสีแล้ว” (ยุทธพงศ์ ประชาสิทธิศักดิ์, 2551)

อาหารฉายรังสีในสหภาพยุโรปและประเทศไทย

งานวิจัยด้านอาหารฉายรังสีมีความก้าวหน้ามาก ซึ่งมีการพิสูจน์แล้วว่าปลอดภัยต่อผู้บริโภค โดยในปี พ.ศ. 2523 คณะกรรมาธิการด้านอาหารฉายรังสีประกาศว่า อาหารใดที่ผ่านการฉายรังสีปริมาณเฉลี่ยไม่เกิน 10 กิโลเกรย์ จะไม่ก่อให้เกิดโทษอันตราย ไม่ก่อเกิดปัญหาทางโภชนาการและจุลชีววิทยา ไม่จำเป็นต้องทดสอบเรื่องความปลอดภัยอีกต่อไป ต่อมาในปี พ.ศ. 2529 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา ประกาศอนุญาตให้อาหารสดฉายรังสีได้ไม่เกิน 1 กิโลเกรย์ และอาหารแห้งฉายรังสีได้ไม่เกิน 30 กิโลเกรย์ เพื่อจำหน่ายแก่ประชาชน (ยุทธพงศ์ ประชาสิทธิศักดิ์ , 2551)

1. กฎหมายอาหารฉายรังสีในประเทศไทย (ยุทธพงศ์ ประชาสิทธิศักดิ์, 2551) สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อ.ย.) เป็นหน่วยงานที่ทำหน้าที่ควบคุมและกำกับดูแลอาหารฉายรังสี ได้ออกกฎหมายบังคับใช้กับอาหารฉายรังสี ดังนี้

(1) ประกาศกระทรวงสาธารณสุขฉบับที่ 6 (พ.ศ. 2515) เรื่อง “กำหนดอาหารอาบรังสีเป็นอาหารที่ควบคุม” ต่อมามีการออกประกาศเพิ่มอีก 1 ฉบับ คือ ประกาศกระทรวงสาธารณสุขฉบับที่ 1 (พ.ศ. 2516) เรื่อง “กำหนดหอมหัวใหญ่อาบรังสีเป็นอาหารที่ควบคุม กำหนดคุณภาพหรือมาตรฐาน หลักเกณฑ์และวิธีการผลิตเพื่อจำหน่ายหรือจำหน่าย และฉลากสำหรับหอมหัวใหญ่อาบรังสี” ประกาศกระทรวงฯ ทั้ง 2 ฉบับ ออกตามความในพระราชบัญญัติควบคุมคุณภาพอาหาร พ.ศ. 2507

(2) พระราชบัญญัติอาหาร พ.ศ. 2522 มีผลให้ยกเลิกประกาศกระทรวงฯ ที่เกี่ยวข้องกับอาหารอาบรังสีทั้ง 2 ฉบับ และให้ใช้ประกาศกระทรวงสาธารณสุขฉบับที่ 9 และ 10 (พ.ศ. 2522) แทน

(3) ประกาศกระทรวงสาธารณสุขฉบับที่ 103 (พ.ศ. 2529) เรื่อง “กำหนดวิธีการผลิตอาหารซึ่งมีการใช้กรรมวิธีการฉายรังสี” ในปี 2529 ประเทศสหรัฐอเมริกาออกประกาศรับรองอนุญาตให้ฉายรังสีอาหารแห้งโดยใช้ความแรงรังสีถึง 30 กิโลเกรย์ เพื่อจำหน่ายแก่ประชาชนได้ นอกจากนั้นยังมีการปรับปรุงกฎเกณฑ์และข้อบังคับที่ใช้อยู่เดิมให้สอดคล้องกับมาตรฐานสากลของคณะกรรมาธิการอาหารสากล (Codex Alimentarius General Standards for Irradiated Foods) ตลอดจนข้อแนะนำการปฏิบัติเกี่ยวกับการใช้เครื่องมือและอุปกรณ์การฉายรังสีเพื่อใช้กับอาหาร (Recommended Code of Practice for Operation of Radiation Facilities for the Treatment of Food) ประกาศกระทรวงสาธารณสุข ฉบับที่ 103 (พ.ศ. 2529) นี้ ได้เพิ่มชนิดของอาหารที่อนุญาตให้ฉายรังสีเป็น 18 ชนิด เพิ่มจากเดิมซึ่งมีเพียงหอมหัวใหญ่เท่านั้นหรืออนุญาตให้ฉายรังสีได้ นอกจากนี้ยังให้อำนาจแก่เจ้าหน้าที่คณะกรรมการอาหารและยาพิจารณาเพิ่มชนิดของอาหารที่ต้องการฉายรังสีได้

(4) สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาได้ปรับปรุงแก้ไขประกาศกระทรวงฯ ตามนโยบายของรัฐบาลที่ต้องการให้ทุกส่วนราชการพิจารณาปรับปรุงแก้ไขกฎระเบียบและข้อกำหนดต่าง ๆ ให้มีความทันสมัยและสอดคล้องกับสากล ประกอบกับประเทศไทยได้ทำข้อตกลงการค้าเสรีกับประเทศต่าง ๆ หลายประเทศ ดังนั้นเพื่อให้ข้อกำหนดในประกาศกระทรวงสาธารณสุข (ฉบับที่ 103) พ.ศ. 2529 มีความสอดคล้องกับมาตรฐานอาหารฉายรังสีในระดับสากล (Codex) สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาจึงออกประกาศกระทรวง (ฉบับที่ 297) พ.ศ. 2549 เรื่อง อาหารฉายรังสี แทนฉบับเดิม โดยอ้างอิงข้อกำหนดมาตรฐานสากล Codex General Standard for Irradiation Food (CODEX-STAN 106-1983, Rev. 1-2003) และ Recommended International Code of Practice for Radiation Processing of Food (CAC/RCP 19-1979, Rev. 2-2003)

ประกาศกระทรวง (ฉบับที่ 297) พ.ศ. 2549 เรื่อง อาหารฉายรังสี มีผลใช้บังคับตั้งแต่วันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2550 โดยมีสาระสำคัญพอสรุปได้ดังนี้

(1) กำหนดคำนิยามต่าง ๆ เช่น อาหารฉายรังสี การฉายรังสีอาหาร วัตถุประสงค์ของการฉายรังสีและผู้ฉายรังสีอาหาร

(2) ชนิดของรังสีที่ใช้ ต้องได้จากแหล่งกำเนิดรังสี ดังต่อไปนี้

ก. รังสีแกมมา ได้จากเครื่องฉายรังสีที่มีโคบอลต์-60 หรือซีเซียม-137

ข. รังสีเอ็กซ์ ได้จากเครื่องผลิตรังสีเอ็กซ์ทำงานที่ระดับพลังงานต่ำกว่าหรือเท่ากับ 5 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์

ค. รังสีอิเล็กตรอน ได้จากเครื่องเร่งอนุภาคอิเล็กตรอนที่ทำงานด้วยระดับพลังงานที่ต่ำกว่าหรือเท่ากับ 10 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์

(3) กำหนดปริมาณรังสีดูดกลืนต้องเป็นไปตามวัตถุประสงค์ของการฉายรังสีตามแต่กรณี และต้องไม่เกินปริมาณที่กำหนดในเอกสารแนบท้ายประกาศ จะเห็นได้ว่าประกาศฉบับนี้ไม่กำหนดชนิดของอาหารที่อนุญาตให้ฉายรังสี แต่เน้นที่วัตถุประสงค์ของการฉายรังสี

(4) การควบคุมกรรมวิธีการผลิต กำหนดให้การฉายรังสีอาหารต้องดำเนินการในสถานที่และใช้เครื่องมือที่ได้รับอนุญาตจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง บุคลากรที่ดำเนินการต้องผ่านการฝึกอบรมการใช้เครื่องฉายรังสีมาแล้ว ข้อมูลเกี่ยวกับการฉายรังสีและปริมาณรังสีดูดกลืนของอาหารต้องมีระบบควบคุมข้อมูลและเก็บไว้อย่างน้อย 3 ปี และพร้อมให้ตรวจสอบได้

(5) อาหารที่ผ่านการฉายรังสีมาแล้วจะนำมาฉายรังสีซ้ำอีกไม่ได้ ยกเว้นอาหารที่มีความชื้นต่ำ เช่น ผลิตภัณฑ์ประเภทธัญพืช ถั่วเมล็ดแห้ง อาหารแห้ง และอาหารอื่นในทำนองเดียวกัน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อกำจัดแมลงที่เข้าไปภายหลังจากที่ได้มีการฉายรังสีแล้ว ทั้งนี้ปริมาณรังสีดูดกลืนสูงสุดต้องไม่เกิน 10 กิโลเกรย์ ยกเว้นมีความจำเป็นหรือมีเหตุผลทางวิชาการ หากปริมาณรังสีดูดกลืนเกินกว่าที่กล่าวมา จะต้องได้รับความเห็นชอบจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา

(6) อาหารที่ได้รับการฉายรังสีในกรณีต่อไปนี้ ไม่ถือว่าเป็นการฉายรังสีซ้ำ ได้แก่

(6.1) อาหารที่เตรียมจากวัตถุดิบซึ่งได้รับการฉายรังสีในระดับต่ำมาแล้ว เช่น เพื่อควบคุมการแพร่ พันธุ์ของแมลง เพื่อป้องกันการงอกของรากและพืชหัว แล้วนำมาฉายรังสีซ้ำเพื่อวัตถุประสงค์อื่น

(6.2) อาหารที่มีส่วนประกอบผ่านการฉายรังสีแล้ว น้อยกว่าร้อยละ 5 ถูกนำมาฉายรังสีซ้ำอีก

(6.3) อาหารที่ไม่สามารถฉายรังสีให้ได้รับปริมาณรังสีตามกำหนดในครั้งเดียว เพื่อให้ได้วัตถุประสงค์ตามที่ต้องการ

(7) ห้ามนำวิธีการฉายรังสีมาใช้ทดแทนหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิตอาหาร (good manufacturing practices) หรือหลักเกณฑ์การปฏิบัติที่ดีทางการเกษตร (good agricultural practices)

(8) อาหารฉายรังสีต้องแสดงฉลาก นอกจากต้องปฏิบัติตามประกาศกระทรวงสาธารณสุขว่าด้วยเรื่อง ฉลากแล้ว ยังต้องแสดงรายละเอียดเพิ่มเติมดังต่อไปนี้

(8.1) ที่ตั้ชื่อและงของสำนักงานใหญ่ของผู้ผลิตและผู้ฉายรังสี

(8.2) ต้องแสดงข้อความว่า “ผ่านการฉายรังสีแล้ว” หรือข้อความที่สื่อความหมายในทำนองเดียวกัน

(8.3) ระบุวัตถุประสงค์ของการฉายรังสี ด้วยข้อความ “เพื่อ.............” (ความที่เว้นไว้ให้ระบุวัตถุประสงค์ของการฉายรังสี) เช่น “เพื่อทำลายและยับยั้งการแพร่พันธุ์ของแมลง”

(8.4) จะแสดงเครื่องหมายการฉายรังสีหรือไม่ก็ได้ แต่หากต้องการแสดงต้องใช้เครื่องหมายตามที่กำหนดในเอกสารท้ายประกาศกระทรวงสาธารณสุข

(8.5) แสดงวันเดือนและปีที่ทำการฉายรังสี

(9) ส่วนประกอบในอาหารที่ผ่านการฉายรังสี ต้องแสดงข้อความ “ผ่านการฉายรังสีแล้ว” หรือข้อความที่สื่อความหมายในทำนองเดียวกันกำกับชื่อส่วนประกอบของอาหารนั้น

(10) กรณีที่ส่วนประกอบของอาหารเพียงอย่างเดียวที่ได้มาจากวัตถุดิบที่ผ่านการฉายรังสี ต้องแสดงข้อความ “ผ่านการฉายรังสีแล้ว” หรือข้อความที่สื่อความหมายในทำนองเดียวกันกำกับชื่อส่วนประกอบของอาหารนั้นด้วย

2. กฎหมายของอาหารฉายรังสีในสหภาพยุโรป (อรอนงค์ มหัคฆพงศ์, 2551) ผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านการฉายรังสีโดยไม่ติดฉลากแจ้งให้ผู้บริโภคทราบ และการใช้ปริมาณรังสีไม่เป็นไปตามกำหนดอาจถูกปฏิเสธการนำเข้าจากประเทศในสหภาพยุโรป ดังนั้นเพื่อเป็นการเตรียมความพร้อมและป้องกันการเกิดปัญหา ผู้ประกอบการควรเตรียมความพร้อม และติดตามสถานการณ์เพื่อให้สินค้าผลิตภัณฑ์อาหารที่ส่งไปจำหน่ายไม่เกิดปัญหาและเสียหายต่อภาคการผลิตและส่งออกสินค้าเกษตรและอาหารของไทย

อาหารฉายรังสีจะได้รับอนุญาตให้นำเข้าและจำหน่ายในตลาดสหภาพยุโรปจนกว่าจะมีการปฏิบัติตามเงื่อนไขภายใต้ Directive 1999/2/EC และ Directive 1999/3/EC ได้แก่ ต้องมีฉลากกำกับอาหารฉายรังสี มีเอกสารรับรองโดยระบุชื่อ สถานที่ตั้ง และจัดเก็บบันทึกข้อมูลการใช้รังสีเป็นเวลา 5 ปี และสถานที่ฉายรังสีต้องได้รับการตรวจสอบรับรองและขึ้นบัญชีจากผู้เชี่ยวชาญของอียู โดยผู้ประสงค์ส่งออกสินค้าเพื่อจำหน่ายในตลาดสหภาพยุโรปสามารถแจ้งและยื่นเอกสารข้อมูลให้ Directorate-General of Health and Consumer Protection (DG-SANCO) พิจารณาโดยคณะกรรมาธิการยุโรป หลังจากนั้นคณะเจ้าหน้าที่หน่วยงาน Food and Veterinary Office (FVO) จะมาตรวจสอบรับรองและอนุญาต ผู้ประกอบการไทยควรได้รับการส่งเสริมศักยภาพการผลิตอาหารฉายรังสีพร้อมกับผลักดันให้หน่วย งานผู้เชี่ยวชาญของสหภาพยุโรปให้การรับรองแหล่งผลิตหรือโรงงานฉายรังสีอาหาร ซึ่งจะเป็นช่องทางขยายโอกาสการส่งออกสินค้าอาหารสู่ตลาดสหภาพยุโรปได้มากขึ้นและยังช่วยลดปริมาณการกักกันสินค้าอาหารของไทย

ระเบียบเกี่ยวกับอาหารฉายรังสีในสหภาพยุโรป ได้แก่

(1) Directive 1999/2/EC เป็นกฎหมายของประเทศสมาชิกสหภาพยุโรป เรื่อง อาหารและส่วนผสมอาหารที่ผ่านการฉายรังสี ซึ่งระบุขั้นตอนของกรรมวิธีฉายรังสี การติดฉลากและเงื่อนไขในการอนุญาตให้ฉายรังสีอาหาร โดยอนุญาตให้ฉายรังสีได้เมื่อมีความจำเป็น ต้องไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ เป็นประโยชน์ต่อผู้บริโภค และไม่ใช้การฉายรังสีแทนหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการรักษาสุขอนามัยในการผลิต (Hygiene and health practices for good manufacturing) อาหารที่ผ่านการฉายรังสีกำหนดให้ต้องติดฉลากแสดงข้อความ “Irradiated” หรือ “Treated with ionizing radiation” หากเป็นอาหารที่ไม่อยู่ในบรรจุภัณฑ์ต้องติดป้ายหรือระบุบนเมนูให้ผู้บริโภคทราบว่าเป็นอาหารฉายรังสี เช่น ในร้านอาหาร นอกจากนั้นยังต้องขออนุมัติจากคณะกรรมการวิทยาศาสตร์ด้านอาหาร (SCF : Scientific Committee for Food of EU) หากต้องการเพิ่มรายการผลิตภัณฑ์ที่อนุญาตให้ฉายรังสีได้

(2) Directive 1999/3/EC เป็นกฎหมายที่ระบุรายการอาหารที่อนุญาตให้ฉายรังสีได้ ซึ่งปัจจุบันมีเพียงชนิดเดียว คือ เครื่องเทศ (Dried aromatic herbs, spices and vegetable seasonings) ปัจจุบันสหภาพยุโรปอนุโลมให้ประเทศสมาชิก ออกกฎหมายภายในประเทศอนุญาตให้ฉายรังสีอาหารบางประเภทได้ เช่น มันฝรั่ง กระเทียม มันเทศ แป้งข้าวเจ้า เนื้อสัตว์ปีก กุ้ง ปลา ขากบแช่แข็ง ผักและผลไม้อบแห้ง

มาตรฐานของ CODEX 106-1983 (CODEX, 2008)

มาตรฐานของ CODEX 106-1983 ปรับปรุงจากมาตรฐาน CAC/RS 106-1979 โดยได้รับการรับรองจากคณะกรรมาธิการ ในปี ค.ศ. 1983 ด้วยการยอมรับจากสมาชิกขององค์การอาหารและเกษตร (FAO) และองค์การอนามัยโลก (WHO) กำหนดให้ต้องวัดและคำนวณปริมาณรังสีดูดกลืนให้เป็นไปตาม Recommended International Code of Practice for the Operation of Radiation Facilities Used for Treatment of Foods กำหนดให้ปริมาณรังสีดูดกลืนสำหรับอาหารฉายรังสีสูงถึง 10 กิโลเกรย์ ปริมาณรังสีดังกล่าวได้รับการรับรองว่าปลอดภัยต่อผู้บริโภค ไม่เป็นพิษ ไม่ก่อปัญหาทั้งด้านโภชนาการและจุลชีววิทยา

สาระสำคัญของมาตรฐาน CODEX 106-1983 มีดังนี้

1. ขอบข่ายของมาตรฐานการฉายรังสีอาหาร (Scope)

2. ข้อปฏิบัติทั่วไปสำหรับการฉายรังสีอาหาร ได้แก่ แหล่งกำเนิดรังสีที่ใช้ (Radiation sources) ปริมาณรังสีดูดกลืน (Absorbed dose) เครื่องมือและอุปกรณ์การฉายรังสีต้องมีการควบคุมกำกับดูแลโดยหน่วยงานระดับชาติ ทั้งนี้เพื่อไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้บริโภค เจ้าหน้าที่ดำเนินการต้องผ่านการฝึกอบรมการใช้เครื่องฉายรังสีมาแล้ว มีระบบควบคุมข้อมูลพร้อมให้เจ้าหน้าที่ตรวจสอบ การควบคุมเป็นไปตามกฎระเบียบด้านการปฏิบัติงานเกี่ยวกับอุปกรณ์และเครื่องมือทางรังสีสำหรับประกอบอาหารของ Recommended International Code of Practice for the Operation of Radiation Facilities Used for the Treatment of Foods (CAC/RCP 19-1979, Rev. 1-1983)

3. ข้อปฏิบัติเกี่ยวกับสุขอนามัยของอาหารฉายรังสี ต้องเป็นไปตามกฎระเบียบด้านสุขอนามัยทางอาหาร Recommended International Code of Practice-General Principles of Food Hygiene (Ref. No.: CAC/RCP 1-1969, Rev. 2-1985) ดูแลโดยหน่วยงานสาธารณสุขให้สินค้าที่วางจำหน่ายมีความปลอดภัยทางด้านจุลชีววิทยาและเหมาะสมทางด้านโภชนาการ

4. ควบคุมให้เป็นไปตามหลักทางวิชาการด้านการฉายรังสีอาหารโดยไม่นำวิธีการฉายรังสีมาใช้แทนหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิตอาหาร (Good manufacturing practices) และปริมาณรังสีต้องเหมาะสมกับอาหารที่จะนำมาฉายรังสีรวมทั้งบรรจุภัณฑ์ต้องมีคุณภาพเป็นที่ยอมรับได้ทางด้านสุขอนามัย

5. การฉายรังสีซ้ำกระทำได้สำหรับอาหารที่มีความชื้นต่ำ เช่น ผลิตภัณฑ์ประเภทธัญพืช พืชหัว อาหารแห้ง และอาหารอื่นในทำนองเดียวกัน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อควบคุมแมลง อาหารที่ยกเว้นไม่เป็นการฉายรังสีซ้ำ ได้แก่ อาหารที่เตรียมจากวัตถุดิบซึ่งได้รับการฉายรังสีในระดับต่ำประมาณ 1 กิโลเกรย์ แล้วนำมาฉายรังสีซ้ำเพื่อวัตถุประสงค์อื่น, อาหารที่มีส่วนประกอบน้อยกว่าร้อยละ 5 ถูกนำมาฉายรังสีซ้ำอีก และอาหารที่จำเป็นต้องฉายรังสีซ้ำเกินกว่าหนึ่งครั้งเพื่อให้ได้รับปริมาณรังสีตามกำหนดตามวัตถุประสงค์ที่ต้องการ แต่ปริมาณรังสีดูดกลืนรวมต้องไม่เกิน 10 กิโลเกรย์

6. อาหารฉายรังสีต้องแสดงฉลากทั้งอาหารอยู่ในบรรจุภัณฑ์หรือไม่ก็ตาม และต้องแสดงรายละเอียดที่เหมาะสมด้วยการระบุชื่อและที่ตั้งของผู้ผลิตและผู้ฉายรังสี วันที่และหมายเลขบรรจุภัณฑ์ การแสดงฉลากของอาหารฉายรังสีก่อนบรรจุควรปฏิบัติตามมาตรฐานของ Codex การสำแดงการกำกับอาหารฉายรังสีควรจะแสดงเอกสารตามระเบียบการขนส่งสินค้า

ความปลอดภัยของอาหารฉายรังสี

ความปลอดภัยของอาหารฉายรังสีสำหรับผู้บริโภค ยังมีคำถามสงสัยอยู่เนื่องจากรังสีที่เกิดการไอออไนซ์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องทำการศึกษาวิจัยทั้งระดับชาติและสากลเพื่อประเมินอันตรายของอาหารฉายรังสี โดยคณะผู้เชี่ยวชาญจากทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA:International Atomic Energy Agency), องค์การอนามัยโลก (WHO: the World Health Organization) และองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO: Food and Agricultural Organization of the United Nations) ได้มีข้อสรุปยืนยันเป็นเอกฉันท์ว่ากระบวนการอาหารฉายรังสีไม่ทำให้เกิดพิษ มีจุลินทรีย์หรือเป็นอันตรายทางโภชนาการต่างจากการใช้แปรรูปอาหารด้วยวิธีปกติ องค์การเหล่านี้รวมทั้งองค์การมาตรฐานระหว่างประเทศ (Codex Alimentarius Commision) และหน่วยงานดูแลกฎระเบียบต่าง ๆ ให้การรับรองความปลอดภัยอาหารฉายรังสีโดยปฏิบัติตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิตอาหาร (Good manufacturing practices) และหลักเกณฑ์การปฏิบัติที่ดีทางโรงงานฉายรังสี (Good irradiation practices) (Morehouse, KM., and Komolprasert, V., 2007) นอกจากนั้นองค์กรดังกล่าวได้สรุปผลยืนยันว่า อาหารฉายรังสีในปริมาณเฉลี่ยไม่เกิน 10 กิโลเกรย์ ไม่ก่อให้เกิดปัญหาทางโภชนาการและจุลชีววิทยาและไม่จำเป็นต้องทดสอบความปลอดภัยอีกต่อไป จากข้อสรุปนี้องค์การมาตรฐานอาหารระหว่างประเทศของ FAO/WHO หรือเรียกว่า “Codex” ได้ประกาศรับรองมาตรฐานอาหารฉายรังสีและวิธีอันพึงปฏิบัติในการฉายรังสีเพื่อใช้เป็นแนวทางปฏิบัติในการฉายรังสีอาหารที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพในการกำจัดแบคทีเรียและช่วยยืดอายุ (อรอนงค์ มหัคฆพงศ์, 2551)

อาหารฉายรังสียังคงมีสารอาหารและคุณค่าทางโภชนาการอยู่ครบถ้วนเหมือนเดิม การฉายรังสีในปริมาณต่ำ อาจทำให้คุณค่าทางโภชนาการลดลงบ้าง ส่วนการฉายรังสีในปริมาณสูงเพื่อวัตถุประสงค์ในการยืดอายุการเก็บรักษาหรือฆ่าเชื้อแบคทีเรีย อาจทำให้คุณค่าทางโภชนาการลดลงใกล้เคียงกับการปรุงอาหารหรือการแช่แข็ง การฉายรังสีทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในอาหาร เช่นเดียวกับการปรุงอาหารโดยใช้ความร้อนทำให้เกิดสารเคมีเรียกว่า “Thermolytic products” นักวิทยาศาสตร์ พบว่า การฉายรังสีอาหารทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าการใช้ความร้อนในการปรุงอาหาร สารที่เกิดจากการปรุงอาหารมีปริมาณสูงพอที่ผู้บริโภคจะสัมผัสได้ด้วยการได้กลิ่นหรือชิมรส ส่วนการตรวจสอบสารที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยการฉายรังสี เรียกว่า “Radiolytic products” ต้องใช้เครื่องมือที่มีความไวสูงจึงจะตรวจหาได้ (สมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทย, 2551 ข)

การตรวจสอบความปลอดภัยของอาหารฉายรังสีโดยใช้สัตว์ทดลองมีหลายวิธีการ ผู้คัดค้านอาหารฉายรังสีจะกล่าวหาว่า การรับประทานอาหารฉายรังสีทำให้ลักษณะโครโมโซมผิดปกติ แต่ผลงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ยืนยันความปกติของโครโมโซมทั้งในสัตว์ทดลองและในผู้อาสาสมัคร ฝ่ายต่อต้านอาหารฉายรังสีกล่าวอ้างถึงปัญหาที่เกิดขึ้นในสัตว์ที่กินอาหารฉายรังสี ปัญหาที่เกิดขึ้น ได้แก่ การตายก่อนวัย ความผิดปกติทางการถ่ายทอดพันธุกรรม ตับถูกทำลายและเป็นโรคมะเร็ง ระดับวิตามินที่ลดต่ำลง ส่วนประกอบบางชนิดถูกสร้างขึ้นใหม่ เช่น 2-dodecylcylodutanone (2-DCB) และ 2-alkylcyclobutanones ซึ่งเกิดขึ้นในอาหารประเภทไขมัน ปัจจัยที่ทำให้ระดับคุณค่าทางโภชนาการของอาหารฉายรังสีเปลี่ยนแปลงได้ เช่น ชนิดของอาหาร ปริมาณรังสีที่ฉาย หีบห่อบรรจุและสภาวะของการแปรรูปอาหาร การสูญเสียทางโภชนาการลดลงได้โดยการกำจัดออกซิเจนออกจากบรรจุภัณฑ์ที่จะนำเข้าฉายรังสีปริมาณ 1 กิโลเกรย์ อาหารประเภทไขมันมักส่งกลิ่นเหม็นหืน อาหารชนิดโปรตีนสูงมีผลให้รสชาติและกลิ่นเปลี่ยนเช่นกัน การฉายรังสีอาหารแช่แข็งและลดปริมาณรังสีลงช่วยให้สิ่งที่กล่าวมาแล้วข้างต้นลดลงได้ การลดลงของปริมาณคาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีนโดยวิธีการฉายรังสีเกิดขึ้นไม่มากนักแต่วิตามินมีการสูญเสียค่อนข้างมาก (Inabo, HI., 2005)

อาหารฉายรังสีมีความปลอดภัยไม่มีรังสีตกค้างในอาหาร เนื่องจากแหล่งกำเนิดรังสีที่ใช้สำหรับการฉายรังสีมีข้อจำกัดให้ใช้เพียงพลังงานต่ำ ๆ จึงไม่สามารถชักนำให้อาหารหรือวัสดุหีบห่อเกิดสารรังสีได้ และองค์การอาหารและยาได้สรุปว่าการฉายรังสีไม่เป็นสาเหตุให้เกิดสารพิษในอาหารซึ่งพลังงานความร้อนในการปรุงอาหารปกติใช้พลังงานสูงกว่าการฉายรังสี และคณะผู้เชี่ยวชาญในองค์การสากลต่าง ๆ อาทิ องค์การอาหารและเกษตร (Joint Food and Agriculture Organization) ทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency) องค์การอนามัยโลก (World Health Organization) กลุ่มที่ปรึกษาสากลด้านอาหารฉายรังสี (International Consultative Group on Food Irradiation) และองค์การอาหารและยา(Food and Drug administration) สรุปว่าการฉายรังสีอาหารภายใต้สภาวะควบคุมมีความปลอดภัย (Shea, KM., 2000)

ผลของการฉายรังสีต่อเชื้อโรคในอาหารและบรรจุภัณฑ์แบบต่าง ๆ

มักมีคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่ควรปฏิบัติสำหรับเนื้อวัวและเนื้อไก่ฉายรังสีเสมอ กระทรวงเกษตรและสหกรณ์แห่งประเทศสหรัฐอเมริกา (USDA: United States Department of Agruculture) ได้แนะนำข้อปฏิบัติเพื่อความปลอดภัยสำหรับอาหาร 4 ข้อ ได้แก่ Clean: ดูแลความสะอาดโดยล้างมือและอุปกรณ์ประกอบอาหารบ่อย ๆ Separate: ห้ามนำสิ่งแปลกปลอมเข้ามาเจือปน Cook: ปรุงอาหารให้สุกโดยใช้อุณหภูมิที่เหมาะสม Chill: เก็บรักษาอาหารในตู้เย็นหรือแช่เย็นเป็นเวลา 2 ชั่วโมง หน่วยงานด้านสาธารณสุขได้ดูแลเกี่ยวกับการลดความเสี่ยงของเชื้อโรคโดย USDA และหน่วยงานตรวจสอบความปลอดภัยของอาหาร (FSIS) ได้ตรวจสอบ เนื้อวัว เนื้อไก่และผลิตภัณฑ์ไข่ที่ฉายรังสีเพื่อปกป้องผู้บริโภค โดยเทคโนโลยีการฉายรังสีอาหารจะช่วยลดอันตรายจากเชื้อแบคทีเรียในอาหารรวมทั้ง E. coli O157:H7 ซัลโมเนลลา และ Campylobacter การฉายรังสีเนื้อวัวและเนื้อไก่ได้ผ่านความเห็นชอบจากหน่วยงานราชการ โดยเสริมความปลอดภัยแต่มิใช่แทนกระบวนการทางสุขอนามัยที่ใช้ในโรงงานผลิตอาหาร องค์การอาหารและยา (FDA) และหน่วยงานอื่นทั่วโลกประเมินความปลอดภัยของการฉายรังสีอาหารเป็นเวลากว่า 50 ปีแล้วและผ่านการรับรองโดยสมาคมแพทย์ของชาวอเมริกันและองค์การอนามัยโลกแห่งสหประชาชาติ (United Nations World Health Organization: UN-WHO) ประเทศแถบยุโรปใช้วิธีฉายรังสีมาเป็นเวลาประมาณ 10 ปีแล้ว องค์การอาหารและยาเป็นผู้อนุมัติปริมาณรังสีที่ใช้กับอาหารต่าง ๆ โดยไม่ทำให้เปลี่ยนเป็นสารกัมมันตรังสี ผลงานวิจัยแสดงว่า การฉายรังสีอาหารไม่ทำให้ปริมาณธาตุอาหาร รสชาติ หรือลักษณะของอาหารเปลี่ยนแปลง (USDA, 2008)

ความปลอดภัยทางอาหารเป็นเรื่องสำคัญต่อชุมชน มีการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อต่อต้านเชื้อโรคที่ติดมากับอาหารด้วยการใช้กรรมวิธีฆ่าเชื้อในนมและการบรรจุอาหารกระป๋อง (Tauxe, RV., 2001) แม้ว่าสินค้าอาหารที่ใช้กระบวนการผลิตในระดับความปลอดภัยสูงเท่าไรก็ตาม อันตรายจากเชื้อโรคต่าง ๆ ก็ยังคงปรากฏอยู่เสมอ เพราะว่าในอาหารอาจจะมีเชื้อแบคทีเรียที่เป็นอันตราย อาจใช้กรรมวิธีการปฏิบัติที่ผิดหลักการ รวมทั้งการประกอบอาหารที่อาจจะไม่เหมาะสม จึงเป็นสาเหตุให้เกิดการเจ็บป่วยด้วยการติดเชื้อโรคจากอาหารได้ ในปี ค.ศ. 1998 มีการรายงานจากศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคในประเทศสหรัฐอเมริกา รายงานผลการประเมินเชื้อแบคทีเรียที่เกิดในอาหารมีผลให้เกิดการเจ็บป่วยถึง 76 ล้านราย ต้องเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล 325,500 ราย และมีผู้เสียชีวิตถึง 5,000 ราย (Osterholm, MT., and Norgan, AP., 2004; Smith, JS., and Pillai, S., 2004) ผลของ Escherichia coli 0157:H7 (E coli) เป็นสาเหตุให้มีคนเจ็บป่วยถึง 62,458 ราย ต้องเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล 1,843 ราย และมีผลถึงขั้นเสียชีวิต 52 รายต่อปี และมีเชื้ออีก 4 ชนิดได้แก่ Campylobacter jejuni, Salmonella, Listeria monocytogens, Toxoplasma gondii ที่มีผลให้เกิดการเจ็บป่วย 3,420,000 ราย ทำให้มีผู้เสียชีวิต 1,526 รายทุกปี การเจ็บป่วยและเสียชีวิตทำให้สิ้นเปลืองทางด้านเงินทองและความรู้สึกต่อการสูญเสีย การใช้กรรมวิธีฉายรังสีเพื่อกำจัดเชื้อโรคได้รับการพิสูจน์และยืนยันความปลอดภัยโดยสามารถลดสาเหตุของเชื้อและผ่านการรับรองให้เป็นส่วนหนึ่งของแผนการเพิ่มความปลอดภัยทางด้านอาหาร (Wood, OB., and Bruhn, CM., 2001)

กฎข้อบังคับสำหรับปริมาณรังสีถูกกำหนดไว้ที่ระดับต่ำพอเหมาะตามวัตถุประสงค์หรือการนำไปใช้ประโยชน์ ปริมาณรังสีที่อนุญาตไว้โดยองค์การอาหารและยาของประเทศสหรัฐอเมริกาและประเทศอื่น ๆ กำหนดไว้ที่ 3 ระดับ ระดับต่ำสุดของปริมาณรังสี 1 กิโลเกรย์ สามารถควบคุมพยาธิตัวจี๊ด (Trichina) ในเนื้อ หมูสด ช่วยยับยั้งการสุกของผลไม้และผักและควบคุมแมลง ตัวไร และแมลงบางชนิดที่อยู่ในอาหาร ปริมาณรังสีระดับกลางไม่เกิน 10 กิโลเกรย์ สามารถควบคุมแบคทีเรียในเนื้อสัตว์ เนื้อไก่ และอาหารอื่น ๆ ปริมาณรังสีระดับสูงที่สูงกว่า 10 กิโลเกรย์ สามารถควบคุมแมลงในสมุนไพร เครื่องเทศ ชา และผักแห้งชนิดต่าง ๆ (Osterholm, MT., and Norgan, AP., 2004)

การฉายรังสีอาหารไม่นำมาใช้เพื่อทดแทนการผลิตและปรุงอาหารด้วยกรรมวิธีธรรมดา แม้ว่าจะทำลายเชื้อโรคได้ถึง 99.9 เปอร์เซ็นต์ก็ตาม ก็ยังมีบ้างที่รอดชีวิตอยู่ได้ เช่น เชื้อแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของการเน่าเสียจะมีความทนทานต่อรังสีจึงต้องใช้กรรมวิธีกำจัดที่มีปริมาณรังสีสูงขึ้น ดังนั้นการประกอบอาหารด้วยกระบวนการผ่านการฉายรังสีควรจะใช้ข้อควรระวังทางด้านความปลอดภัยทางอาหารเช่นเดียวกับอาหารอื่น การฉายรังสีอาหารไม่สามารถทำให้คุณภาพของอาหารที่ผ่านการฉายรังสีสดขึ้นหรือป้องกันการปนเปื้อนที่เกิดภายหลังจากการฉายรังสีได้ (Wood, OB., and Bruhn, CM., 2001)

แม้ว่ามีการดำเนินงานวิจัยเกี่ยวกับการฉายรังสีเนื้อวัวและเนื้อไก่สดเป็นเวลากว่า 40 ปี แล้วก็ตามแต่ยังต้องการเทคโนโลยีอื่นเข้ามาผนวกกับเทคนิคการฉายรังสี เช่น วิธีการบรรจุแบบ MAP: modified atmosphere packaging โดยผลงานที่ผ่านมาเน้นการถูกทำลายโดยจุลินทรีย์และเชื้อโรค บางรายงานเสนอโดยเน้นคุณภาพทางด้านประสาทสัมผัสของเนื้อวัวและเนื้อไก่สด ซึ่งผลของรังสีกับการบรรจุที่เปลี่ยนแปลงตามชนิดของเนื้อวัวและเนื้อไก่และสัดส่วนของอากาศในหีบห่อนั้น มีผลให้เกิดกลิ่น รสชาติและเปลี่ยนสีเนื่องจากออกซิเจนที่อยู่ภายในหีบห่อ ทำให้เชื้อโรคเจริญเติบโตและเกิดสารพิษ การใช้รังสีปริมาณ 1 กิโลเกรย์ สามารถช่วยยืดอายุเนื้อวัวได้แต่จะส่งกลิ่นไม่น่ารับประทาน สำหรับเนื้อหมูฉายรังสีปริมาณ 1 กิโลเกรย์ จะปลอดภัยจากพยาธิตัวจิ๊ด (Trichinae) โดยไม่มีปัญหาเรื่องกลิ่นและสี แต่จำพวกสัตว์ปีกต้องใช้ปริมาณรังสี 3 กิโลเกรย์ จึงจะปลอดภัยจากเชื้อโรค การยืดอายุการเก็บบรรจุภัณฑ์เนื้อวัวที่ผ่านการฉายรังสีทำได้โดยใช้ระบบสุญญากาศเก็บรักษาในตู้เย็นและใช้รังสีปริมาณ 1.5 กิโลเกรย์ นอกจากศึกษาการยืดอายุและความปลอดภัยของอาหารฉายรังสีแล้ว ควรคำนึงถึงคุณภาพของอาหารฉายรังสีโดยนำเทคนิคอื่นเข้ามาผสม เช่น การบรรจุหีบห่อในระบบสุญญากาศและระบบ MAP เพื่อให้ความชัดเจนสำหรับนำมาปฏิบัติได้ดีที่สุดต่อไป (Lee, M., et al., 1995)

เนื้อวัวปรุงกึ่งสุกและเนื้อสดทำให้เกิดโรคอุจจาระร่วงรุนแรงได้ (Henorrhagic diarrhea) เนื่องจาก Escherichia coli O157:H7 จึงได้ทำการศึกษาผลของรังสีปริมาณ 0-2 กิโลเกรย์ ที่อุณหภูมิ -20 ถึง +20 องศาเซลเซียส ในสภาวะอากาศและสุญญากาศที่มีต่อเชื้อ E coli O157:H7 ในเนื้อไก่ ผลการทดลองพบว่าการใช้ปริมาณรังสีและอุณหภูมิต่างกันมีผลต่อ E coli O157:H7 การใช้ปริมาณรังสีเพียง 0.27 กิโลเกรย์ที่อุณหภูมิ +5 องศาเซลเซียส และ 0.42 กิโลเกรย์ ที่อุณหภูมิ -5 องศาเซลเซียสสามารถกำจัด E coli O157:H7 ได้ 90 เปอร์เซ็นต์ แสดงว่าการฉายรังสีเป็นวิธีที่ใช้ควบคุมเชื้อโรคได้ (Thayer, DW., and Boyd, G., 1993)

สารคาโรทีนอยด์ (Carotenoids) และวิตามินเอเกี่ยวข้องกับวิธีที่นำมาใช้ในการผลิต ปริมาณคาโรทีนอยด์ในแครอทจะลดลงจาก 89.1% เหลือ 56.0% จากการปรุงอาหาร ผลิตภัณฑ์ตับที่เป็นแหล่งสำคัญของวิตามินเอนั้นได้ทดลองโดยนำผลิตภัณฑ์ตับมาฉายรังสีเพื่อตรวจสอบปริมาณวิตามินที่ลดลง พบว่า รังสีปริมาณ 3 กิโลเกรย์ ไม่ทำให้วิตามินในผลิตภัณฑ์ตับลดลง เนื่องจากการฉายรังสีนั้นไม่ใช้ความร้อนในการฆ่าเชื้อหรือที่เรียกว่าวิธี “Cold pasteurization” (Taipina, MS., and Mastro, del NL., 2003)

การยอมรับของผู้บริโภคเกี่ยวกับอาหารฉายรังสี

มักมีคำถามเกี่ยวกับการยอมรับของผู้บริโภคอาหารฉายรังสี โดยสถาบันการตลาดที่เกี่ยวกับอาหารได้ทำการสำรวจการยอมรับการบริโภคอาหารฉายรังสีผ่านทางเวบไซต์ชื่อ Foodborne Diseases Active Surveillance Network (Foodnet) ผลสำรวจที่ได้รับจากประชาชนร้อยละ 50 ตอบรับว่า พร้อมที่จะซื้ออาหารฉายรังสี ถ้ามีการเชิญชวน และจะมีการตอบรับเพิ่มมากขึ้นถ้าราคาของอาหารฉายรังสีไม่แพงมากเกินไปกว่าอาหารที่ไม่ผ่านการฉายรังสี อัตราการยอมรับจะเพิ่มสูงขึ้นเป็น 80-90 เปอร์เซ็นต์ ถ้าหากผู้บริโภคเข้าใจถึงการฉายรังสีมีผลให้ช่วยลดอันตรายจากเชื้อแบคทีเรียลงได้ ในปี ค.ศ. 2000 หน่วยงานภาครัฐในสหรัฐอเมริกาอนุญาตให้โรงงานอาหารทำการฉายรังสีเนื้อสดและผลิตภัณฑ์เนื้อเพื่อควบคุมการแพร่ระบาดของเชื้อโรคและจัดจำหน่ายในตลาดหลายแห่ง ทั้งนี้หากผู้บริโภคให้การยอมรับอาหารฉายรังสีย่อมมีผลดีต่อด้านการแพทย์และสาธารณสุข เนื่องจากการเกิดโรคต่าง ๆ มาจากผู้บริโภคสัมผัสหรือรับประทานอาหารที่ปนเปื้อนเชื้อโรค อย่างไรก็ตาม บางโรงงานที่ผลิตอาหารยังชะลอการใช้วิธีการฉายรังสีเนื่องจากเข้าใจว่ามีจำนวนผู้บริโภคไม่มากนักที่ตั้งใจซื้ออาหารฉายรังสี (Frenzen, PD., et al., 2008) จากผลการสำรวจดังกล่าวของ Foodnet ที่พบว่าเพียงครึ่งหนึ่งของจำนวนที่สำรวจยินดีที่จะซื้อเนื้อวัวบดหรือเนื้อไก่ที่ผ่านการฉายรังสี และมีเพียงหนึ่งในสี่ที่มีความตั้งใจที่จะจ่ายชำระด้วยความยินดีสำหรับอาหารเหล่านี้ แม้ว่าราคาจะสูงกว่าชนิดที่ไม่ผ่านการฉายรังสีก็ตาม การสำรวจนี้แสดงให้เห็นว่า ผลกระทบของอาหารฉายรังสีต่อด้านการสาธารณสุขมีข้อจำกัด นอกจากว่าความนิยมของผู้บริโภคจะมีการเปลี่ยนแปลงด้วยการให้ความรู้และข่าวสารเกี่ยวกับความปลอดภัยและคุณประโยชน์ของอาหารฉายรังสีแล้ว เหตุผลสำคัญที่ผู้บริโภคไม่ต้องการซื้อเนื้อวัวหรือเนื้อไก่ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ของการสำรวจ คือ ข้อมูลเกี่ยวกับความเสี่ยง ความปลอดภัย หรือ คุณประโยชน์ของอาหารฉายรังสีมีไม่เพียงพอต่อการรับประทานอาหารฉายรังสีนั่นเอง (Frenzen, PD., et al., 2008)

การสำรวจเกี่ยวกับการซื้อผลิตผลทางการเกษตรของผู้บริโภค ผลิตผลแอปเปิ้ลที่ผ่านการฉายรังสีและไม่ฉายรังสี โดยการบริโภคแอปเปิ้ลและกำหนดราคาให้แอปเปิ้ลที่ผ่านการฉายรังสีมีราคาเปลี่ยนแปลงได้ แต่แอปเปิ้ลที่ไม่ฉายรังสีมีราคาปกติ พบว่า ผู้บริโภคที่ซื้อแอปเปิ้ลไม่ฉายรังสี ซื้อแอปเปิ้ลฉายรังสีและซื้อแอปเปิ้ลทั้งสองชนิดเท่ากับ 44%, 38% และ 18% ตามลำดับ ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างราคาและการตัดสินใจซื้อสินค้ามีความแปรปรวนเกี่ยวเนื่องกับราคาที่ขึ้นลง ผู้บริโภคจะเปลี่ยนใจซื้อสินค้าชนิดที่มีราคาถูกกว่า มีการเก็บข้อมูลเกี่ยวกับคุณภาพแอปเปิ้ลหลังจากการซื้อพบว่า ประมาณหนึ่งในสามตอบรับว่าคุณภาพของแอปเปิ้ลฉายรังสีมีคุณภาพดีกว่าและมีผู้บริโภคเพียง 7.7 เปอร์เซ็นต์ ที่ตอบว่าแอปเปิ้ลฉายรังสีมีคุณภาพด้อยกว่าแอปเปิ้ลไม่ฉายรังสีและพบความแตกต่างเพียงเล็กน้อยของสีและสิ่งที่เห็นภายนอก สำหรับความสดและความแน่นของเนื้อแอปเปิ้ลมีความใกล้เคียงกัน ประมาณหนึ่งในสี่คิดว่าชอบแอปเปิ้ลฉายรังสีมากกว่า การนำเทคนิคฉายรังสีเพื่อทดแทนการใช้สารเคมีซึ่งถูกห้ามใช้แล้วนั้นเป็นทางเลือกหนึ่งสำหรับผู้บริโภคในการตัดสินใจยอมรับโดยต้องเพิ่มความรู้เกี่ยวกับประโยชน์ของเทคนิคการฉายรังสีเพื่อถนอมอาหารให้แก่ผู้บริโภคได้เลือกซื้อมากขึ้น (Terry, DE., and Tabor, RL., 1990)

ผลการทดลองเพื่อประเมินผลการยอมรับของผู้บริโภคโดยใช้รังสีแกมมาเพื่อถนอมอาหารเนื้อบดแช่แข็งบรรจุในหีบห่อสุญญากาศ ด้วยการใช้ปริมาณรังสี 3.0 และ 4.5 กิโลเกรย์ หลังจากฉายรังสีแล้วนำมาเก็บที่อุณหภูมิ 28 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 27-29 วัน แล้วนำมาย่างเพื่อประเมินกลิ่น รสชาติ ความนุ่ม ความชุ่มฉ่ำ ของเนื้อ ผลการทดลองพบว่า ไม่พบความแตกต่างของรสชาติ ความนุ่ม และความชุ่มฉ่ำระหว่างเนื้อบดฉายรังสีปริมาณ 3.0 และ 4.5 กิโลเกรย์ แต่หลังจากนำเนื้อบดผสมกับส่วนผสมอื่นเพื่อทำแฮมเบอเกอร์พบว่า ผู้บริโภคให้คะแนนเนื้อบดฉายรังสีปริมาณ 3.0 กิโลเกรย์ไม่แตกต่างจากเนื้อที่ไม่ผ่านการฉายรังสี แต่เนื้อบดฉายรังสีที่ปริมาณ 4.5 กิโลเกรย์ มีคุณภาพด้อยกว่าเล็กน้อย (Wheeler, TL., Shackelford, SD., and Koohmaraie, M., 1999)

บทสรุป

การฉายรังสีอาหาร (Food irradiation) เป็นวิธีการหนึ่งของการถนอมอาหารให้เก็บรักษาได้นานขึ้น รังสีเป็นพลังงานที่มีลักษณะเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถทะลุทะลวงผ่านวัตถุได้สูง แต่ไม่ทำให้วัตถุนั้นเปลี่ยนเป็นสารรังสีและการฉายรังสีอาหารจะใช้ปริมาณรังสีต่ำ จึงไม่มีการตกค้างและสะสมสารรังสีในอาหารดังที่วิตกกังวลกัน ประโยชน์ที่ได้จากการฉายรังสีอาหารและผลิตผลเกษตร เช่น ฆ่าเชื้อโรค พยาธิและแมลง การชะลอการสุกของผลไม้ การยับยั้งการงอกของหอมหัวใหญ่ การชะลอการบานของเห็ด ฯลฯ อาหารบางประเภทนั้นไม่เหมาะที่จะนำมาฉายรังสีเนื่องจากทำให้เกิดกลิ่นและรสชาติ ซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับของผู้บริโภค ได้แก่ นมและอาหารที่มีไขมันสูง

การยอมรับอาหารฉายรังสีของผู้บริโภค (Consumer acceptance of irradiated food) เป็นอุปสรรคสำคัญในการพัฒนาอาหารฉายรังสี แม้ว่าจะมีประโยชน์มากมายเพียงใด ทั้งนี้อาจเนื่องจากความรู้สึกและการรับรู้เกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ที่นำไปใช้ในสงครามโลกได้ทำลายล้างมนุษย์และสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง มีการศึกษาวิจัยเรื่องความปลอดภัยของการบริโภคอาหารฉายรังสีอย่างจริงจังและต่อเนื่องเพื่อให้ได้คำตอบสำหรับข้อสงสัยต่างๆ ของผู้บริโภคจนกระทั่งปัจจุบันมีประเทศที่ประกาศยอมรับอาหารฉายรังสีแล้วกว่า 40 ประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ฝรั่งเศส แคนาดา จีน ฟิลิปปินส์ แอฟริกาใต้ ปากีสถาน ฯลฯ ประเทศไทยออกประกาศกระทรวงสาธารณสุขปี พ.ศ. 2529 ฉบับที่ 103 เรื่องการกำหนดวิธีการผลิตอาหาร ซึ่งมีกรรมวิธีการฉายรังสี ชนิดอาหารที่อนุญาตให้ฉายรังสี โดยระบุชนิดและปริมาณรังสีสูงสุดที่อนุญาตให้ใช้แตกต่างตามชนิดอาหารและวัตถุประสงค์ แต่ต้องไม่เกิน 10 กิโลเกรย์ และอาหารฉายรังสีต้องติดฉลากแสดงรายละเอียด เช่น ชื่อและที่ตั้งของสำนักงานใหญ่ของผู้ผลิตและฉายรังสี วัตถุประสงค์การฉายรังสี วัน/เดือน/ปีที่ฉายรังสีและติดเครื่องหมายแสดงอาหารฉายรังสี สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาได้ปรับปรุงแก้ไขประกาศกระทรวงฯ ให้มีความทันสมัยและสอดคล้องกับสากล (Codex) จึงออกประกาศกระทรวง (ฉบับที่ 297) พ.ศ. 2549 เรื่อง อาหารฉายรังสี แทนฉบับเดิม มีผลใช้บังคับตั้งแต่วันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2550 โดยอ้างอิงข้อกำหนดมาตรฐานสากล Codex General Standard for Irradiation Food (CODEX-STAN 106-1983, Rev. 1-2003) และ Recommended International Code of Practice for Radiation Processing of Food (CAC/RCP 19-1979, Rev. 2-2003) ประกาศกระทรวง (ฉบับที่ 297) พ.ศ. 2549 ได้กำหนดคำนิยามต่าง ๆ ชนิดของรังสีที่ใช้ เช่น รังสีแกมมา รังสีเอ็กซ์ รังสีอิเล็กตรอน กำหนดปริมาณรังสีดูดกลืนโดยเน้นที่วัตถุประสงค์ของการฉายรังสี การควบคุมกรรมวิธีการผลิต การฉายรังสีซ้ำ โดยอาหารฉายรังสีต้องแสดงฉลากชื่อและที่ตั้งของผู้ผลิตและผู้ฉายรังสีต้องแสดงข้อความว่า “ผ่านการฉายรังสีแล้ว” ระบุวัตถุประสงค์ของการฉายรังสี แสดงวันเดือนและปีที่ทำการฉายรังสี อาหารฉายรังสีจึงเป็นอาหารที่ต้องควบคุมกรรมวิธีการผลิตอย่างเข้มงวดควบคู่กับการให้ข้อมูลข่าวสารแก่ผู้บริโภค ตลอดจนการวิจัยพัฒนาเพื่อให้เป็นอาหารที่ปลอดภัยและได้รับการยอมรับอย่างแท้จริง

อ้างอิง

กระทรวงสาธารณสุข. ประกาศกระทรวงสาธารณสุข ฉบับที่ 297, พ.ศ. 2549. เรื่องอาหารฉายรังสี. ราชกิจจานุเบกษา. 1 กันยายน 2549. เล่มที่ 123 ตอนที่ 93 ง.

ยุทธพงศ์ ประชาสิทธิศักดิ์. กฎหมายอาหารฉายรังสีของประเทศไทย. [ออนไลน์] [อ้างถึง 24 มิถุนายน 2551] เข้าถึงได้จาก:

http://www.tint.or.th/nkc5002/irradiation-food-law-1.pdf

สมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทย. อาหารฉายรังสี (Food irradiation). [ออนไลน์] [อ้างถึง 24 มิถุนายน 2551]

เข้าถึงได้จาก: http://www.nst.or.th/article/article143/article483052.html

สมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทย. 10 คำถามเกี่ยวกับการฉายรังสีอาหาร. [ออนไลน์] [อ้างถึง 24 มิถุนายน 2551] เข้าถึงได้จาก:

http:// www.nst.or.th/ article/ article143/ article483052.html

อรอนงค์ มหัคฆพงศ์. ส่งออกอาหารฉายรังสีต้องระวัง. [ออนไลน์] [อ้างถึง 24 มิถุนายน 2551] เข้าถึงได้จาก: http://www.nfi.or.th/stat/file/warning-12-1pdf

Codex. Codex general standard for irradiated foods. [Online] [cited 24 June 2008]

Available from internet: http://Siweb.dss.go.th/standard/Fulltext/codex/CXS_106E.pdf

Frenzen, PD., et al. Consumer acceptance of irradiated meat and poultry products. [Online] [cited 24 June 2008] Available from internet:

http:// www.ers.usda.gov/publications/aib757/.pdf

Inabo, HI. Irradiation of Foods. A better alternative in controlling economic losses. Journal of Applied Sciences & Environmental Management,

2005, vol. 10, no. 2, p. 151-152.

Lee, M., et al. Irradiation and packaging of fresh meat and poultry. Journal of Food Protection, vol. 59, no. 1, p. 62-72.

Morehouse, KM., and Komolprasert, V. Irradiation of food and packaging: an overview. [Online] [cited 2 July 2008]

Available from internet: http://www.cfsan.fda.gov/~dms/irraover.html

Osterholm, MT., and Norgan, AP. The role of irradiation in food safety. The New England Journal of Medicine, April, 2004, vol. 350, no. 18, p. 1898-1901.

Shea, KM. Technical Report: Irradiation of food, Pediatrics, December, 2000, vol. 106, no. 6, p. 1505-1510.

Smith, JS., and Pillai, S. Irradiation and food safety, Food Technology, November, 2004, vol. 58, no. 11, p. 48-55.

Taipina, MS., and Mastro, del NL. Radiation effects on vitamin A and ß–carotene contents in liver products; Nukleoika, 2003, vol. 48, no. 1, p. 9-11.

Tauxe, RV. Food safety and irradiation: Protecting the public from foodborne infections, Emerging Infectious Diseases, June, 2001, vol. 7, no.3, p. 516-521.

Terry, DE., and Tabor, RL. Consumer acceptance of irradiated food products: An apple marketing study. Journal of Food Distribution Research,

June, 1990, vol. 21, no. 2, p. 63-74.

Thayer, DW., and Boyd, G. Elimination of Escherichia coli 0157:H7 in meats by gamma irradiation, applied and environmental microbiology.

American Society for Microbiology, April, 1993. vol. 59, no. 4, p. 1030-1034.

USDA. Irradiation and food safety. [Online] [cited 23 June 2008] Available from internet : http://www.fsis.usda.gov/PDF/Irradiation_and_Food_Safety.pdf

Wheeler, TL., Shackelford, SD., and Koohmaraie, M. Trained sensory panel and consumer evaluation of the effects of gamma irradiation on palatability of

Wood, OB., and Bruhn, CM. Position of the American dietetic association: Food irradiation. Journal of the American Dietetic Association, February,

2000, vol. 100, no. 2, p. 246-253.

Articles

พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับไดออกซิน

การเผาไม้

อาหารดัดแปรพันธุกรรม

พลังงานจากชีวมวล

อาหารฉายรังสี