การพัฒนาเส้นใยไผ่ตงผสมสู่การออกแบบผลิตภัณฑ์สิ่งทอเพื่อสิ่งแวดล้อม

การวิจัยนี้ยืนยันถึงศักยภาพของเส้นใยไผ่ตงในฐานะวัตถุดิบที่ยั่งยืนสำหรับอุตสาหกรรม สิ่งทอ โดยแสดงถึงคุณสมบัติเด่นที่ตอบโจทย์ทั้งในด้านการใช้งานและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พร้อมทั้งชี้ให้เห็นแนวทางการพัฒนาที่สามารถส่งเสริมการผลิตที่ยั่งยืนและตอบสนองความต้องการในตลาดที่เน้นการพัฒนาคุณภาพชีวิตและรักษาสิ่งแวดล้อม โดยผสมผสานแนวคิดด้านความยั่งยืนเข้ากับนวัตกรรมวัสดุ การวิจัยครอบคลุมการวิเคราะห์คุณสมบัติเส้นใย การพัฒนากระบวนการผลิต และการออกแบบผลิตภัณฑ์ การวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์ 1) เพื่อพัฒนาคุณสมบัติเส้นใยไผ่ตงสู่การผลิต 2)เพื่อศึกษาปัจจัยในการออกแบบผลิตภัณฑ์สิ่งทอเพื่อสิ่งแวดล้อมจากเส้นใยไผ่ตง 3)เพื่อคาดการณ์อนาคตภาพในการออกแบบผลิตภัณฑ์สิ่งทอเพื่อสิ่งแวดล้อมจากเส้นใยไผ่ตง ผลการวิจัยพบว่า ไผ่ตงอายุ 60 วันมีคุณสมบัติเหมาะสมที่สุดในการแยกเส้นใย โดยมีขนาดเส้นใยเฉลี่ย 5.32 μm ซึ่งเล็กกว่าเส้นใยธรรมชาติชนิดอื่น ส่งผลให้มีคุณสมบัติดูดซับความชื้นและระบายอากาศได้ดี เมื่อนำมาปั่นผสมกับเส้นใยพอลิเอสเตอร์รีไซเคิลในสัดส่วน 30:70 จะได้เส้นด้ายที่มีความแข็งแรงและผิวสัมผัสที่มีเอกลักษณ์ แม้ว่าคุณสมบัติการต้านเชื้อแบคทีเรีย Staphylococcus aureus จะอยู่ในระดับต่ำ แต่เส้นใยมีความขาวสะอาดและอ่อนนุ่ม และจากการวิเคราะห์ปัจจัยในการออกแบบผลิตภัณฑ์พบองค์ประกอบสำคัญ 4 ด้าน ได้แก่ วัสดุท้องถิ่น (Local Materials) ผลิตภัณฑ์สีเขียว (Green Products) สุขภาพ (Healthy) และความยั่งยืน (Sustainability) ผลการประเมินความพึงพอใจของผู้บริโภคต่อต้นแบบผลิตภัณฑ์อยู่ในระดับมาก โดยสามารถอธิบายความพึงพอใจได้ร้อยละ 84.7 ทั้งนี้ กระบวนการผลิตที่พัฒนาขึ้นช่วยลดการใช้สารเคมีและของเสียอันตราย อีกทั้งการใช้ไผ่ตงซึ่งเป็นพืชโตเร็วยังช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาว ส่งผลให้เกิดการพัฒนาที่ยั่งยืนทั้งในด้านเศรษฐกิจ สิ่งแวดล้อม และความมั่นคงทางอาชีพในชุมชนชนของประเทศไทย ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า การพัฒนาเส้นใยไผ่ตงผสมเส้นใยพอลิเอสเตอร์รีไซเคิลสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความยั่งยืน ตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภคในด้านสุขภาพ การใช้วัสดุท้องถิ่น และการส่งเสริมผลิตภัณฑ์สีเขียว อีกทั้งการนำเสนอผลิตภัณฑ์ในเชิงพาณิชย์สามารถเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจและส่งเสริมการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้ในอนาคต

โลกในยุคศตวรรษที่ 21 มีการเจริญเติบโตในด้านอุตสาหกรรมถึงขีดสุดแต่ก็ก่อให้เกิดปัญหาที่ตามมาในแง่ของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในทุกมิติทำให้ผู้นำโลกต่าง ๆ (Springer Science +business Media & Springer, 2020) ดังจะเห็นในปี ค.ศ. 2015 มีการประชุมรัฐภาคีกรอบอนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สมัยที่ 25 (COP25) ณ กรุงปารีส นานาชาติรวม 197 ประเทศได้ตกลงที่จะร่วมมือกันรักษาอุณหภูมิโลกไม่ให้สูงขึ้นเกิน 2 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับระดับก่อนยุคอุตสาหกรรม โดยตั้งเป้าไว้ที่ 1.5 องศาเซลเซียส ทำให้เกิดข้อตกลงปารีส (Paris Agreement) ขึ้น(ชยนนท์ รักกาญจนันท์, 2564) และในปี ค.ศ. 2021 เป็นการประชุมในสมัยที่ 26 (COP26) ที่เมืองกลาสโกว์ ประเทศสกอตแลนด์ โดยมีการบรรลุข้อตกลงเพื่อควบคุมปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการผลักดันให้ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล แต่ก็ยังไม่เพียงพอที่จะลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (โลกร้อน: การประชุม COP26 ในกลาสโกว์ตกลงอะไรกันได้บ้าง - BBC News ไทย, 2564) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการของอุตสาหกรรมได้เดินทางมาถึงจุดเปลี่ยนที่มนุษย์โลกทุกภาคส่วนจะต้องตระหนักถึงผลกระทบที่ร้ายแรงต่อมวลมนุษยชาติ ภูมิอากาศและสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงก่อให้เกิดภัยพิบัติต่าง ๆ มากมาย (Arora & Mishra, 2021) อาทิเช่น อากาศร้อนจัด - หนาวจัด ทำให้เกิดอุทกภัยร้ายแรง ดินโคลนถล่ม และทำให้อากาศที่เปลี่ยนแปลงก่อให้โรคระบาดจากเชื้อไวรัสโคโรน่า 2019 (COVID-19) ซึ่งแพร่กระจายได้อย่างรวดเร็ว ทำให้ผู้คนล้มตายนับล้านคน และก่อให้เกิดสภาวะเศรษฐกิจโลกตกต่ำ นอกจากนี้ภัยสงครามระหว่างรัสเซียและยูเครนก็ยังชี้ให้เห็นว่ามนุษย์พึ่งพาแหล่งพลังงานและสารตั้งต้นจากปิโตรเคมีเพื่อขับเคลื่อนภาคอุตสาหกรรมมากเกินไป ทำให้เกิดการผันผวนของราคาพลังงานและปิโตรเคมีจนยากต่อการควบคุม หลายปีที่ผ่านมามนุษย์ได้ตระหนักถึงพิษภัยที่เกิดจากการใช้ทรัพยากรอย่างไม่รู้คุณค่าและการพัฒนาที่ไม่คำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมว่าทำให้เกิดผลกระทบในอนาคตอย่างมากมายจึงเริ่มให้ความสำคัญกับทิศทางการพัฒนาอย่างยั่งยืน (Nundy et al., 2021) จนทำให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตที่สะอาด การป้องกันมลพิษ (Pollution Prevention) ที่ใช้หลักการลดของเสียเหลือน้อยที่สุด (Waste Minimization) สำหรับวิธีการแยกสารมลพิษที่เกิดจากกระบวนการผลิตทุกขั้นตอน ซึ่งประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงกระบวนการผลิตหรือการเปลี่ยนวัตถุดิบที่ทำให้เกิดผลพลอยได้ที่ไม่เป็นอันตราย รวมทั้งการลดปริมาณและความเข้มข้นขององค์ประกอบในของเสียด้วยการนำไปใช้ซ้ำ (Reuse) หรือการนำกลับไปใช้ใหม่ (Recycle) จนไม่สามารถนำของเสียไปใช้ประโยชน์ได้แล้ว(สถาบันพัฒนาสิ่งทอ, n.d.) และล่าสุดความตื่นตัวในเรื่องของสิ่งแวดล้อมก่อให้เกิดโมเดลเศรษฐกิจใหม่ที่เรียกว่า BCG Model เป็นการพัฒนาเศรษฐกิจแบบองค์รวม ที่จะพัฒนาเศรษฐกิจ 3 มิติไปพร้อมกัน ได้แก่ เศรษฐกิจชีวภาพ (Bioeconomy) ระบบเศรษฐกิจชีวภาพ มุ่งเน้นการใช้ทรัพยากรชีวภาพเพื่อสร้างมูลค่าเพิ่ม โดยเน้นการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูง เชื่อมโยงกับ เศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) คำนึงถึงการนำวัสดุต่าง ๆ กลับมาใช้ประโยชน์ให้มากที่สุด และทั้ง 2 เศรษฐกิจนี้ อยู่ภายใต้เศรษฐกิจสีเขียว (Green Economy) (D’Amato & Korhonen, 2021) ซึ่งเป็นการพัฒนาเศรษฐกิจที่ไม่ได้มุ่งเน้นเพียงการพัฒนาเศรษฐกิจเท่านั้น แต่ต้องพัฒนาควบคู่ไปกับการพัฒนาสังคมและการรักษาสิ่งแวดล้อมได้อย่างสมดุลให้เกิดความมั่นคงและยั่งยืนไปพร้อมกัน (ความเป็นมา – BCG Economy Model, 2563) ดังจะเห็นจากคณะรัฐมนตรีมีมติเห็นชอบให้ “โมเดลเศรษฐกิจ BCG เป็น วาระแห่งชาติ” ที่จะพาไทยไปสู่เป้าหมายของการเป็นประเทศที่มีรายได้สูงและเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) BCG Model เป็นการรวบรวมห่วงโซ่มูลค่า (Value Chain) ของ 5 อุตสาหกรรม S-curves หลัก ได้แก่ อุตสาหกรรมการเกษตรและเทคโนโลยีชีวภาพ การแปรรูปอาหาร เชื้อเพลิงชีวภาพและเคมีชีวภาพ การแพทย์ครบวงจร และการท่องเที่ยว บูรณาการเข้าด้วยกัน เป็นฐานการสร้างมูลค่าเพิ่มขนาดใหญ่ของประเทศ ซึ่งปัจจุบันมีสัดส่วนใน GDP ถึงร้อยละ 21 และเกี่ยวข้องกับอาชีพและการจ้างงานของคนในประเทศมากกว่า 16.5 ล้านคน หัวใจสำคัญของ BCG Model คือ การพัฒนาแบบคู่ขนาน ทั้งในส่วนที่อาศัยความก้าวหน้าทางวิทยาการระดับสูงสำหรับผลิตสินค้าและบริการมูลค่าสูง และการพัฒนาที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ตลอดจนการเสริมความเข้มแข็งของทุนทางสังคมทั้งทรัพยากรธรรมชาติ ภูมิปัญญาและวัฒนธรรมตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง ที่จะขยายผลไปสู่เป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDG Move, 2565) ไผ่จัดเป็นวัสดุชีวภาพที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจในหลากหลายมิติ (Rathour et al., 2022) เป็นพืชที่มีความสามารถกระจายพันธุ์ได้อย่างกว้างขวาง โตเร็ว สามารถหมุนเวียนและทดแทนต้นที่ถูกตัดได้เร็ว จึงถือเป็นทรัพยากรที่มีศักยภาพในการทดแทนสูงและยั่งยืน (Y. Liu & Hu, 2008) ซึ่งเข้ากับโมเดลเศรฐกิจ คือเป็นวัสดุชีวภาพ(Biomaterials) สามารถปลูกทดแทนหมุนเวียน(Circular) (วราพรรณ มะเรือง, 2564) หากนำเข้าสู่กระบวนการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (Green Production) ในประเทศไทยพบชนิดไผ่ที่หลากหลายสายพันธุ์มีทั้งที่พบอยู่ตามธรรมชาติและปลูกเพื่อเป็นพืชเศรษฐกิจในทั่วทุกภูมิภาค ปัจจุบัน พบไผ่ 13 สกุล 69 ชนิด ไผ่เป็นพืชที่มีความสำคัญต่อวิถีชีวิตในด้านอาหารการกิน เครื่องมือ เครื่องใช้ในครัวเรือน และเครื่องจักรสานหัตถกรรม นอกจากนี้ยังมีความสำคัญต่อเศรษฐกิจชุมชนท้องถิ่นมาอย่างยาวนาน (ถาวร บุญราศรี, 2557) ทั้งนี้หน่วยงานภาครัฐมุ่งเน้นและส่งเสริมให้มีการพัฒนาการใช้ประโยชน์ผลิตภัณฑ์สิ่งทอจากเส้นใยไผ่เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์นวัตกรรมที่ใช้ไผ่เป็นวัตถุดิบตั้งต้น และใช้เทคโนโลยีการผลิตเส้นใยไผ่ในรูปแบบเส้นใยธรรมชาติ (วราพรรณ มะเรือง, 2564) เนื่องจากเส้นใยไผ่เป็นเส้นใยที่มีความยาว มีความเป็นรูพรุนมาก ดูดซับความชื้นได้ดี และมีประสิทธิภาพในการป้องกันเชื้อแบคทีเรีย ป้องกันรังสียูวี (Chen et al., 2022) (Prakash, 2020) ผลิตภัณฑ์สิ่งทอที่มีเยื่อไผ่เป็นส่วนผสมมักเป็นใยไผ่ที่ผ่านการแปรรูปโดยกระบวนการที่ใช้สารเคมี ประเทศที่มีการผลิตสิ่งทอโดยใช้เส้นใยจากไผ่ในเชิงพาณิชย์แล้ว ได้แก่ ประเทศจีน ซึ่งเป็นการผลิตเส้นใยไผ่แบบกึ่งสังเคราะห์ด้วยการนำเยื่อจากไม้ไผ่มาทำละลายด้วยสารเคมีแล้วฉีดออกมาเป็นเส้นใยด้วยระบบอุตสาหกรรม (Shen et al., 2004) ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่นของใยไผ่หากพัฒนากระบวนการผลิตที่สามารถลดการใช้สารเคมีลงได้จะทำให้เส้นใยไผ่จากธรรมชาติเป็นที่ต้องการของผู้บริโภคในแง่ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและประโยชน์ใช้สอยที่มีความสัมพันธ์กับการออกแบบและวิถีชีวิตของชุมชน จากการศึกษาข้อมูลองค์ประกอบทางเคมีของเส้นใยไผ่ ประกอบด้วย เซลลูโลส(cellulose) เฮมิเซลลูโลส (hemicellulose) และลิกนิน (lignin) โดยเซลลูโลส (cellulose) เป็นส่วนของผนังเซลล์ (cell wall) มีลักษณะเป็นเส้นใยที่มีความละเอียดมีขนาดเล็ก ปริมาณของเซลลูโลส(cellulose) จะลดลงเมื่อไผ่มีอายุมากขึ้น ส่วนเฮมิเซลลูโลสและลิกนินมีลักษณะเป็นสารแทรกทำหน้าที่เพิ่มความแข็งแรงและทำให้เส้นใยยึดเกาะกันจะมีปริมาณเพิ่มขึ้นเมื่อไผ่มีอายุมากขึ้น (Chen et al., 2022a) จากการศึกษาไผ่ที่มีอายุ 2-4 ปี พบว่า ขนาดและความยาวของเส้นใยไผ่จะแปรผันไปตามอายุ โดยไผ่ที่มีอายุน้อยจะมีขนาดเส้นใยเล็ก แต่เมื่ออายุมากขึ้นจะมีขนาดและความยาวของเส้นใยเพิ่มขึ้นโดยไผ่จะเจริญเติบโตเต็มที่เมื่ออายุครบ 3 ปี (NA Sadiku* & SO Bada, 2017) เส้นใยไผ่จากธรรมชาติเป็นเส้นใยหยาบและมีความแข็งกระด้าง การทำให้ได้เส้นใยไผ่ที่มีความละเอียดและอ่อนนุ่มจำเป็นต้องใช้กระบวนต้องผ่านกระบวนการหลายขั้นตอนดังนี้ คือ แช่กรด และแช่ด่าง จากนั้นต้มด้วยโซดาไฟ โซเดียมไตรฟอสเฟต โซเดียมซัลไฟต์ และสารช่วยดูดซึม (L. Liu et al., 2011a) การแยกเส้นใยไผ่ที่มีอายุ 1-4 ปี ด้วยวิธีการที่แตกต่างกันพบว่าการต้มด้วยโซดาไฟความเข้มข้น 16 กรัมต่อลิตรและฟอกขาวด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และปรับสภาพเส้นใยด้วยสารทำให้นุ่มจึงจะได้เส้นใยที่มีคุณสมบัติที่เหมาะสมนำไปปั่นเป็นเส้นด้าย (Thompson, 2020) จากการศึกษาเปรียบเทียบคุณสมบัติการต้านแบคทีเรียของเส้นใยไผ่กึ่งสังเคราะห์ (Regenerate Bamboo) และเส้นใยไผ่ธรรมชาติ(natural bamboo) พบว่า เส้นใยไผ่กึ่งสังเคราะห์มีความสามารถในการต้านทานแบคทีเรียได้ต่ำกว่าเส้นใยไผ่จากธรรมชาติ ทั้งนี้เนื่องจากเส้นไผ่กึ่งสังเคราะห์ต้องใช้กระบวนการผลิตโดยใช้สารเคมีหลายขั้นตอน ทำให้สารที่ทำหน้าที่ยับยั้งแบคทีเรียในไผ่ถูกกำจัดออกจึงทำให้ความสามารถในการต้านแบคทีเรียลดลง (Prang Rocky & Thompson, 2021) จากข้อมูลและผลการศึกษาวิจัยที่ผ่านมา พบว่าไผ่มีขนาดของเส้นใยและปริมาณลิกนินเพิ่มขึ้นตามอายุ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไผ่ที่มีอายุมากจะมีเส้นใยที่หยาบและแข็งเนื่องจากลิกนินที่ยึดเกาะผนังเส้นใยไผ่ การแยกเส้นใยไผ่ที่ผ่านมาส่วนใหญ่ใช้ไผ่ที่มีอายุตั้งแต่ 1 ปีขึ้นไป อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับไผ่อ่อนที่มีอายุต่ำกว่า 1 ปี แม้ว่าจะเป็นไผ่ที่มีเนื้ออ่อน ปริมาณลิกนินต่ำ และง่ายต่อการเตรียมวัตถุดิบ เนื่องจากยังไม่มีการแตกแขนง นอกจากนี้ การใช้ประโยชน์จากไผ่ในแต่ละช่วงอายุยังสามารถเพิ่มมูลค่าให้กับเกษตรกรได้ เช่น การขายหน่อไม้เพื่อเป็นอาหาร การใช้ไผ่ลำอ่อนเพื่อแยกเส้นใย และการนำไผ่ที่โตเต็มวัยไปใช้ในอุตสาหกรรมหัตถกรรม วัสดุก่อสร้าง โครงสร้าง และชีวมวล จากเหตุผลดังกล่าว งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการศึกษาไผ่ตง (Dendrocalamus asper) ซึ่งเป็นไผ่เศรษฐกิจที่มีการเพาะปลูกอย่างแพร่หลายในประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ไผ่ตงมีคุณสมบัติที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาเส้นใยธรรมชาติ เช่น เส้นใยที่ยาวและเหนียว ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตสิ่งทอ (Liese & Köhl, 2015) นอกจากนี้ ไผ่ตงยังเป็นพืชที่เติบโตเร็ว สามารถปลูกได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย ส่งผลให้เป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพในการพัฒนาเป็นเส้นใยสิ่งทอที่ยั่งยืน (Chen et al., 2022) โดยทั่วไป การแยกเส้นใยไผ่ที่มีประสิทธิภาพมักใช้กระบวนการทางเคมีที่ต้องใช้สารเคมีเข้มข้นและหลายขั้นตอน ซึ่งใช้ระยะเวลานานและอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม (Liese & Köhl, 2015) ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการพัฒนากระบวนการแยกเส้นใยไผ่ตงโดยศึกษาความสัมพันธ์ของอายุไผ่ระหว่าง 30–120 วัน ซึ่งเป็นไผ่ลำอ่อน และใช้สารละลายด่างที่มีความเข้มข้นต่ำเพื่อให้ได้เส้นใยที่อ่อนนุ่มและคงคุณสมบัติที่โดดเด่นของเส้นใยไว้ จากนั้นจะนำเส้นใยที่ได้ไปศึกษาสมบัติทางกายภาพและนำไปปั่นเป็นเส้นด้ายเพื่อแปรรูปเป็นผืนผ้าและวิเคราะห์ปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์ต่อไป ซึ่งกระบวนการนี้จะช่วยเพิ่มโอกาสทางเศรษฐกิจให้แก่เกษตรกร ส่งเสริมเศรษฐกิจฐานราก และสนับสนุนการพัฒนาเศรษฐกิจในรูปแบบ BCG (Bio-Circular-Green Economy) ซึ่งเป็นแนวทางสำคัญในการเพิ่มมูลค่าให้กับอุตสาหกรรมสิ่งทอและองค์ความรู้ทางวิชาการ