การผลิตเยื่อจากปอแก้วโดยการฟอกขาวปราศจากคลอรีนในเชิงอุตสาหกรรมขนาดย่อม
       
          ในปัจจุบันนี้ความต้องการใช้กระดาษหรือกระดาษแข็งของโลกเพิ่มขึ้น  ความต้องการใช้ไม้ก็เพิ่มขึ้นจากเพิ่มที่ป่าไม้ หรือสวนป่าไม้โตเร็ว และการนำกระดาษที่ใช้แล้วกลับมาใช้ใหม่ด้วย  ยิ่งกว่านั้นต้นไม้ในป่าธรรมชาติต้องถูกกำหนดทางเลือกของการใช้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในด้านการอนุรักษ์เพื่อการป้องกันแหล่งต้นน้ำ ลำธาร รักษาสภาพสิ่งแวดล้อม และต้นไม้จากสวนป่าจะปลูกเฉพาะไม้เนื้อแข็ง (hardwood) หรือไม้ใบกว้าง (board-leaf tree)  เพื่อใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมไม้ อุตสาหกรรมไม้ประกอบ และอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ ในส่วนของไม้ที่ปลูกเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษนั้น เป็นที่รู้จักกันโดยทั่วไป คือ ไม้ยูคาลิปตัสคามาลดูเลนซิส จึงเป็นเนื้อไม้ที่ให้เส้นใยสั้น  เมื่อเป็นเช่นนี้เป็นการยอมรับโดยปริยายว่า ประเทศของเราต้องพึ่งพาเส้นใยยาวของไม้ใบแคบ (needle-leaf tree) หรือไม้เนื้ออ่อน (solfwood) ไม้ไผ่ และปอ จากต่างประเทศตลอดไป เป็นเงินไม่น้อยกว่าปีละ 90,000.- ล้านบาท แม้กระทั่งมีไม้เนื้ออ่อนในป่าธรรมชาติของเราเอง คือ ไม้สนสามใบ  ไม้สนสองใบ และมีไม้เนื้ออ่อน ซึ่งนำเข้ามาทดลองปลูกและมีศักยภาพในการเจริญเติบเป็นอย่างดีในการนำปลูกในท้องที่ภาคเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และภาคใต้ในท้องที่จังหวัดชุมพร คือ ไม้สนคาริเบีย และไม้สนโอโอคาปาร์ มีลำไม้ไผ่หลากหลากชนิดที่เกิดในป่าธรมชาติได้แก่ ไผ่ป่า ไผ่รวก  ไผ่มันหมู เป็นต้น  และมีลำไม้ไผ่ต่างถิ่นที่นำเข้ามาปลูกได้แก่ ไผ่ตง  ไผ่หมาจู๋  ไผ่ลุ่ยจู๋  เป็นต้น   มีเปลือกในปอต่างๆ เช่น ปอแก้ว  ปอคิวบา ปอกระเจาฝักยาวและฝักกลม   พืชดังกล่าวให้เส้นใยยาว
           ทางเลือกหนึ่งเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป การไม่ไปรบกวนไม้สนในป่าธรรมชาติ  ในลำดับแรกนี้จึงเลือกปอแก้วโดยใช้ในส่วนเปลือกในเป็นเส้นใยยาวเพื่อผลิตเป็นวัตถุดิบเยื่อกระดาษทดแทนการนำเข้าเส้นใยยาวจากต่างประเทศ  เพราะจัดเป็นเส้นใยยาวเช่นเดียวกับไม้สน แต่มีปริมาณลิกนินน้อยกว่าเนื้อไม้สน และมีรอบตัดฟันนำมาใช้ประโยชน์น้อยกว่าไม้สนมาก  ปอแก้วเป็นพืชล้มลุก ปลูกง่ายสามารถเจริญเติบโตในดินเลว หรือดินทรายได้ดี  โรคและแมลงรบกวนน้อย มีความทนทานต่อการทำลายรากจากไส้เดือนฝอยได้ดี  เคยเป็นพืชที่เกษตรกรภาคตะวันออกเฉียงเหมือให้ความนิยมปลูกกันมาก  เมื่อปลูกในเดือนพฤษภาคม จะนำเปลือกในมาใช้ประโยชน์ในเดือนพฤศจิกายน ใช้ระยะเวลาเจริญเติบโตสั้นเพียง 6 เดือน ซึ่งนับว่าดีกว่าไม้สนต้องใช้เวลานับเป็น 10 ปี  ความยาวเส้นใยมีความยาว 2.53 มม     จึงจัดอยู่ในจำพวกเส้นใยยาว  ซึ่งมีความกว้างชองเซลล์  24.04 ไมโครเมตร ความกว้างของช่องเซลล์   7.56  ไมโครเมตร  และความกว้างของผนังเซลล์  8.24 ไมโครเมตร ในด้านองค์ประกอบทางเคมีนั้น มีลิกนินปริมาณต่ำเพียง  6.11 % ของน้ำหนักวัตถุดิบอบแห้ง ทำให้ง่ายในการฟอกเยื่อ มีปริมาณเซลลูโลสสูงถึง 54.30% ของน้ำหนักวัตถุดิบอบแห้ง ทำให้ได้ผลผลิตเยื่อกระดาษสูง และมีปริมาณแพนโตซานเพียง  13.30% ของน้ำหนักวัตถุดิบอบแห้ง  หากยังมีปรากฏอยู่ในเยื่อกระดาษจะช่วยเสริมสมบัติทางกายภาพในค่าความต้านแรงดันทะลุและความต้านต่อการพับได้
            แนวคิดในการศึกษาวิจัย ทดลอง พัฒนานั้น ปอแก้วมีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า ไฮบิสคุส ซับดาริฟฟา (Hibiscus sabdariffa)  มีชื่อพื้นเมืองเรียกต่างกันไปตามท้องถิ่นที่ปลูก เช่น โรแซลล์ (roselle) ปูชาเฮมพ์ (pusa hemp) และ ซันนี (channi) เป็นต้น จะออกดอกเมื่อช่วงแสงน้อยกว่า 12 ชั่วโมง หรือเดือนตุลาคม – พฤศจิกายน เป็นพันธุ์ไทยปลูกกันมาเป็นเวลายาวนานตั้งแต่ยุคสุโขทัย เพื่อผลลลิตภัณฑ์ปอ กระสอบป่าน ด้าย เชือก ผ้าผืนกระสอบ เป็นต้น และรัฐบาลโดยกรมวิชาการเกษตรไม่ส่งเสริมให้มีการวิจัย และกรมส่งเสริมการเกษตรไม่มีการส่งเสริมให้ปลูกตั้งแต่ปี พ.ศ. 2544 เป็นต้นมา หากจะใช้ประโยชน์เพื่อการดังกล่าวให้นำเข้ามาจากต่างประเทศ ซึ่งมีราคาถูกกว่าในราคา 4-5 บาทต่อกิโลกรัม โดยเฉพาะประเทศบังลาเทศ ผลของอันนี้เป็นสาเหตุทำให้วัฒนธรรมการปลูกปอสิ้นสูญจากสังคมการเกษตรโดยสิ้นเชิง จึงสร้างทางเลือกการใช้ประโยชน์จากเปลือกปอแก้วในอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษ    โดยมีการมุ่งเน้นการผลิตเยื่อฟอกขาวที่ปราศจากคลอรีนจากปอแก้วที่มีมลภาวะต่ำ เพื่อทดแทนการนำเส้นใยยาวจากต่างประเทศ หรือลดการนำเข้า สร้างการพึ่งพาตนเอง             และยังเป็นการช่วยส่งเสริมเกษตรกรที่ทำอาชีพนี้อยู่จึงเป็นการอนุรักษ์วัฒนธรรมของเกษตรกรในการรักษาเกษตรกรรมปอแก้วให้คงอยู่อย่างมั่นคงและยั่งยืนตลอดไป
ผลงานวิจัยในเชิงเผยแพร่อย่างชนิดที่ทำให้เข้าใจง่ายๆสรุปได้ว่า วิธีการผลิตเยื่อฟอกขาวจากปอแก้วปราศจากคลอรีนมีขั้นตอนทำดังนี้
  1. การเตรียมวัตถุดิบ ปอแก้วเริ่มออกดอกถูกนำมาตัดลงโดยแยกเอาแกนออก เหลือเฉพาะเปลือก นำมาเอาเปลือกนอกออกให้เหลือเฉพาะเปลือกใน แล้วนำมาตัดให้ได้ขนาดความยาวประมาณ 2.54 เซนติเมตร
  2. การปฏิบัติต่อวัตถุดิบก่อนฟอก นำวัตถุที่เตรียมไว้ตามข้อที่ 1 มาต้มด้วยน้ำในอัตราส่วนของเหลวต่อวัตถุดิบเท่ากับ 10:1 ที่จุดเดือดเป็นเวลา 10 นาที แล้วบีบให้หมาด
  3. การฟอกด้วยออกซิเจนครั้งแรก นำมวลสารที่ได้ตามข้อที่ 2 มาต้มด้วยการเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ 10 และแมกนีเซียมซัลเฟตร้อยละ 5 อัตราส่วนของเหลวต่อวัตถุดิบ 4:1 อัดก๊าซออกซิเจนมีความดัน 7 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร ที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส เวลาที่อุณหภูมิสูงสุด 2 ชั่วโมงเมื่อต้มครบกำหนดเวลาแล้ว จะต้องนำมาล้างและบีบให้หมาด
  4. การฟอกด้วยออกซิเจนตรั้งที่สอง นำมวลสารที่ได้ตามข้อที่ 3 มาทำในทำนองเดียวกับข้อที่ 3
  5. การปฏิบัติต่อเยื่อด้วยกรดอะซิติค นำเยื่อที่ได้ตามข้อที่ 4  มาปฏิบัติต่อเยื่อด้วยกรดอะซิติคที่มีความเข้มข้นร้อยละ 70 โดยมีความข้นเยื่อร้อยละ 10 ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส เวลาที่อุณหภูมิสูงสุด 30 นาที ล้างออกแล้วบีบให้หมาด
  6. การฟอกด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ครั้งแรก  นำเยื่อที่ได้ตามข้อที่ 5 มาเติมสารละลายของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ร้อยละ 2  โซเดียมซิลิเกรดร้อยละ 1  แมกนีเซียมซัลเฟตร้อยละ 0.05 โดยมีความข้นเยื่อร้อยละ 12  ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส เวลาที่อุณหภูมิสูงสุด 2 ชั่วโมง เมื่อฟอกครบกำหนดเวลาแล้ว จะต้องล้างให้สะอาดและบีบให้หมาด
  7. การฟอกด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ครั้งที่สอง นำเยื่อที่ได้ตามข้อที่ 6 มาทำในทำนองเดียวกับข้อที่ 6. เยื่อที่ได้มีความขาวสว่างมากกว่าร้อยละ 80 มีสมบัติทางกายภาพ โดยมีค่าดัชนีความต้านแรงดันทะลุ  ดัชนีความต้านแรงฉีกขาด  ดัชนีความต้านแรงดึง  ความต้านต่อการพับ เท่ากับ  4.67 Kpa.m2/g,  18.25 mN. m2/g,  64.95 N.m/g,  231.01 ตามลำดับ ซึ่งเหมาะสมสำหรับทำกระดาษพิมพ์และเขียนได้ดี

ภาพประกอบ  การผลิตเยื่อฟอกขาว

ภาพที่ 1  วัตถุดิบปอแก้ว
ภาพที่ 2 การเตรียมวัตถุดิบเพื่อผลิต

 

ภาพที่ 3  การปฏิบัติต่อวัตถุดิบก่อนฟอก
ภาพที่ 4 เยื่อฟอกโดยออกซิเจน

 

ภาพที่ 5 เยื่อขาวโดยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
ภาพที่ 6 ผลิตภัณฑ์ฟอกปราศจากคลอรีน


 
  
คณะผู้วิจัย :
วิขัณฑ์  อรรณพานุรักษ์ และ เพ็ญศรี  อติวรรณาพัฒน์
หน่วยงาน :
หน่วยปฏิบัติการเทคโนโลยีเยื่อและกระดาษ สถาบันผลิตผลเกษตรฯ  มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โทร. 02 9428600-3 ต่อ 602