วว. พัฒนาการเพาะเลี้ยงสาหร่ายเพื่อดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดย สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) จัดตั้ง ศูนย์ความเป็นเลิศด้านสาหร่าย (ALEC) ซึ่งเป็นหน่วยงานในสังกัด ศูนย์ความหลากหลายทางชีวภาพ มีภารกิจดำเนินงานด้านสาหร่ายอย่างครบวงจร ได้แก่ วิจัย พัฒนา ถ่ายทอดเทคโนโลยี และบริการด้านสาหร่ายน้ำจืดมากกว่า 30 ปี

เริ่มตั้งแต่ ต้นน้ำ คือ จัดการคลังสาหร่าย เพื่อคัดเลือกสายพันธุ์ตามเป้าหมายการใช้ประโยชน์

กลางน้ำ คือ ศึกษาสภาพที่เหมาะสมในการเพาะเลี้ยงทั้งระดับห้องปฏิบัติการ/กลางแจ้ง

ปลายน้ำ คือ วิจัย พัฒนากระบวนการเพาะเลี้ยงระดับกลางแจ้งต้นแบบ ตั้งแต่ขนาด 100-40,000 ลิตร เป็นระบบการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องและครบวงจร มีปริมาตรรวม 400,000 ลิตร เพื่อผลิตชีวมวล หรือผลิตภัณฑ์เป้าหมายอื่นๆ จากสาหร่ายสายพันธุ์คัดเลือก และในยุคที่โลกเผชิญกับวิกฤตการณ์ทางสิ่งแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในบรรยากาศกลายเป็นความสำคัญอันดับต้นๆ หนึ่งในแนวทางที่มีศักยภาพและกำลังได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้นคือ การใช้สาหร่ายขนาดเล็ก (Microalgae) ที่ไม่เพียงเพื่อดูดซับ CO2 เท่านั้นแต่ยังเพื่อการผลิตสารมูลค่าสูงซึ่งมีประโยชน์ในหลายอุตสาหกรรม นับเป็นการใช้ทรัพยากรชีวภาพในประเทศ สู่การประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อภาคสิ่งแวดล้อมและภาคอุตสาหกรรมของประเทศอย่างยั่งยืน

วว. นำศักยภาพของสาหร่ายขนาดเล็กที่มีความสามารถในการสังเคราะห์แสงเช่นเดียวกับพืช มาเป็นแนวคิดในการศึกษาค้นคว้าและพัฒนาเทคโนโลยี โดยใช้พลังงานจากแสงแดดและดูดซับ CO2 จากบรรยากาศเพื่อสร้างอาหารและสารชีวโมเลกุลต่างๆ ในเซลล์ กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดปริมาณ CO2 ในบรรยากาศ แต่ยังสร้างสารประกอบที่มีมูลค่าทางเศรษฐกิจ เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรต น้ำมัน และสารชีวโมเลกุลอื่นๆ ซึ่งมีประโยชน์ในหลายอุตสาหกรรม

จากการดำเนินโครงการประสบผลสำเร็จในการพัฒนานวัตกรรมของผลงาน คือ การพัฒนาระบบการเพาะเลี้ยงสาหร่ายในบ่อและระบบปิด ที่สามารถควบคุมปัจจัยต่างๆ เช่น แสง อุณหภูมิ และแหล่งสารอาหาร ทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของสารชีวโมเลกุลที่ได้จากกระบวนการ
เนื่องจากสาหร่ายเจริญเติบโตได้เร็วและใช้เวลาในการเพาะเลี้ยงเพียง 1-2 เดือน นอกจากนี้ยังสามารถเพาะเลี้ยงได้ในแหล่งน้ำต่างๆ เช่น ทะเล น้ำจืด และบ่อเลี้ยง จึงลดปัญหาการแย่งพื้นที่ในการเพาะปลูกพืชน้ำมัน รวมทั้งสาหร่ายสามารถดูดซับ CO2 จากชั้นบรรยากาศได้ จึงช่วยลดปัญหาภาวะโลกร้อน

การใช้ประโยชน์จาก CO2 เพื่อสนับสนุนการเพาะเลี้ยงสาหร่ายในภาคอุตสาหกรรม อยู่ระหว่างการยื่นจดสิทธิบัตร มีต้นทุนการวิจัย ประกอบด้วย

1) ถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบใช้แสง (Photobioreactor) ซึ่งทาง วว. เป็นผู้ออกแบบระบบและสร้างขึ้นเองใช้งานเอง จึงมีประสิทธิภาพที่จะรองรับระบบการผลิตในภาคอุตสาหกรรมและสภาพแวดล้อมของการเพาะเลี้ยงในประเทศไทย โดยมีราคาถูกกว่าการนำเข้าจากต่างประเทศ 2 เท่า

2) อาหารสำหรับการเพาะเลี้ยงสาหร่าย ที่ วว. มีการปรับปรุงให้มีคุณภาพเทียบเท่ากับกับท้องตลาด แต่มีราคาที่ลดลงกว่า 10 เท่า

3) หัวเชื้อสายพันธุ์สาหร่าย เป็นสายพันธุ์ที่พบในประเทศไทย โดย วว. ขยายพันธุ์ได้เอง เป็นการลดการนำเข้าจากต่างประเทศ นอกจากนั้นสายพันธุ์ดังกล่าวยังสามารถเจริญเติบโตได้ดีในสภาพภูมิอากาศของประเทศไทย โดยไม่จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิและการให้แสง เป็นการลดการใช้พลังงานสำหรับการเพาะเลี้ยง ผลผลิตชีวมวลสาหร่ายเมื่อเลี้ยงด้วย Flue gas จากโรงงานอุตสาหกรรมได้ชีวมวลสาหร่าย 2 กรัมต่อลิตรในเวลา 24 วัน ซึ่งให้ผลผลิตสูงกว่าการเพาะเลี้ยงด้วยอากาศปกติ 2.5 เท่า โดยชีวมวลสาหร่ายแห้งสามารถขายได้ในราคา 3,000 บาทต่อกิโลกรัม หากนำไปแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์จะสามารถเพิ่มมูลค่าได้อีก ดังนั้นจะเห็นได้ว่าสาหร่ายขนาดเล็กสามารถดูดซับ CO2 ที่ปล่อยจากโรงงานอุสาหกรรมโดยระบบการเพาะเลี้ยงต้นทุนต่ำ และเปลี่ยนเป็นชีวมวลสาหร่ายเพื่อนำไปใช้สร้างเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงต่อไปได้

แม้ว่าการใช้สาหร่ายขนาดเล็กเพื่อดูดซับ CO2 และผลิตสารมูลค่าสูงจะมีศักยภาพสูง แต่ยังคงมีความท้าทายที่ต้องเผชิญ เช่น การพัฒนาเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงและการสกัดสารชีวโมเลกุล การลดต้นทุนการผลิต และการปรับปรุงกระบวนการผลิตให้มีประสิทธิภาพสูงสุด การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยส่งเสริมการใช้ประโยชน์จากสาหร่ายขนาดเล็กในอนาคตอย่างยั่งยืน

สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมและรับบริการด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม จาก วว. ได้ที่ call center โทร. 0 2577 9000 โทรสาร 0 2577 9009 E-mail : tistr@tistr.or.th หรือที่ “วว. JUMP”