การพัฒนากระถางต้นไม้ชีวภาพจากพอลิเมอร์คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช/ ผักตบชวา/เปลือกถั่วลิสง

พิมภนิจภา กันทาดง; รัตน์ฐาภัทร บุญเกิด; ฉัตรชัชชญาน์ โชติชญาณ์พงศ์; พนิดา สวัสดี

ผู้แต่ง

พิมภนิจภา กันทาดง สาขาเคมีประยุกต์ คณะวิทยาศาสตร์และศิลปศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตนครราชสีมา อำเภอเมือง จังหวัดนครราชสีมา 30000
รัตน์ฐาภัทร บุญเกิด สาขาเคมีประยุกต์ คณะวิทยาศาสตร์และศิลปศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตนครราชสีมา อำเภอเมือง จังหวัดนครราชสีมา 30000
ฉัตรชัชชญาน์ โชติชญาณ์พงศ์ สาขาเคมีประยุกต์ คณะวิทยาศาสตร์และศิลปศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตนครราชสีมา อำเภอเมือง จังหวัดนครราชสีมา 30000
พนิดา สวัสดี สาขาเคมีประยุกต์ คณะวิทยาศาสตร์และศิลปศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตนครราชสีมา อำเภอเมือง จังหวัดนครราชสีมา 30000

คำสำคัญ:

กระถางย่อยสลายได้ทางชีวภาพ, คอมโพสิตชีวภาพ, เทอร์โมพลาสติกสตาร์ช, เปลือกถั่วลิสง, ผักตบชวา

บทคัดย่อ

ศึกษาการเตรียมพอลิเมอร์คอมโพสิตชีวภาพสำหรับเป็นกระถางต้นไม้ชีวภาพต้นแบบ จากเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช (thermoplastic starch; TPS) พอลิ(แอล-แลคไทด์) (poly (L-lactide); PLL) เสริมแรงด้วยผักตบชวา (water hyacinth; WH) และเปลือกถั่วลิสง (peanut hulls; P) โดยกระบวนการหลอมขึ้นรูป TPS คอมพาวด์เตรียมจากแป้งมันสำปะหลังโดยใช้พลาสติไซเซอร์ผสมระหว่างกลีเซอรอลกับพลาสติไซเซอร์อื่น ๆ ในอัตราส่วน 2:1 โดยน้ำหนัก ดังนี้ กลีเซอรอล/ซอร์บิทอล (glycerol/sorbitol; GS) กลีเซอรอล/ยูเรีย (glycerol/urea; GU) และ กลีเซอรอล/
น้ำกลั่น (glycerol/distilled water; GW) เทียบกับกลีเซอรอล (glycerol; Gly) เพียงอย่างเดียว ผลการศึกษาพบว่าแผ่นพลาสติก TPS_GS ที่เตรียมได้มีสมบัติเชิงกลแรงดึง เสถียรภาพทางความร้อน และการต้านทานน้ำได้ดีกว่า TPS สูตรคอมพาวด์อื่น และเมื่อนำ TPS_GSมาเสริมแรงด้วย
เส้นใยผสมผักตบชวาและเปลือกถั่วลิสง (WHP) ร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก และใช้ 5 phr PLL เป็นสารเติมแต่ง (90TPS_GS/10WHP+5PLL) โดยศึกษาสมบัติเชิงกลแรงดึงและการดูดซับน้ำของแผ่นพลาสติกคอมโพสิต แสดงให้เห็นว่าการเสริมแรงด้วย WHP ร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก มีค่า
ร้อยละการยืดเพิ่มขึ้นเป็น 20.39 เป็นการเพิ่มสมบัติเชิงกลให้แก่แผ่นพลาสติก อีกทั้งยังลดค่าการดูดซับน้ำและเพิ่มความเสถียรของแผ่นพลาสติกในระหว่างการทดสอบอีกด้วย ลำดับสุดท้ายพอลิเมอร์คอมโพสิตชีวภาพนี้สามารถนำไปขึ้นรูปกระถางแบบทรงกรวยด้วยเครื่องอัดรีดแนวตั้งได้กระถางเพาะชำชีวภาพต้นแบบมีลักษณะสีน้ำตาลเข้มปนครีมกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ผิวสัมผัสเรียบและมีความคงรูป สามารถนำไปใช้เป็นกระถางปลูกต้นไม้ขนาดเล็กได้

เอกสารอ้างอิง

Bogracheva, T.Y., Wang, Y.L., Wang, T.L. and Hedley, C.L. 2002. Structural studies of starches with different water contents. Biopolymers 64: 268-281.

Buachum, S. and Towatana, P. 2015. The utilization of aquatic weeds and agricultural residues for composting and planting material in Pak Phanang River basin, pp. 546-556. In The 6th National and International Conference. Suan Sunandha Rajabhat University, Thailand. (in Thai)

Bunkerd, R., Molloy, R., Somsunan, R., Punyodom, W., Topham, P.D. and Tighe, B.J. 2018. Synthesis and characterization of chemically-modified cassava starch grafted with poly (2‐ethylhexyl acrylate) for blending with poly(lactic acid). Starch 70: 1-10.

Chieng, B.W., Ibrahim, N.A., Yunns, W.M.Z.W. and Hussein, M.Z. 2014. Poly(Lactic Acid)/Poly(Ethylene Glycol) Polymer Nanocomposites: Effects of Graphene Nanoplatelets. Polymers 6: 93-104.

Fekete, E., Kun, D. and Móczó, J. 2018. Thermoplastic starch/wood composites: effect of processing technology, interfacial interactions, and particle characteristics. Periodica Polytechnica Chemical Engineering 62(2): 129-136.

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 2021. Assessment of Agricultural Plastics and Their Sustainability-A Call for Action. FAO, Rome, Italy.

Galdeano, M.C., Grossmann, M.V.E., Mali, S., Bello-Perez, L.A., Garcia, M.A. and Zamudio-Flores, P.B. 2009. Effects of production process and plasticizers on stability of films and sheets of oat starch. Materials Science Engineering C 29: 492-498.

Gironès, J., López, J.P., Mutjè, P., Carvalho, A.J.F., Curvelo, A.A.S. and Vilaseca, F. 2012. Natural fiber-reinforced thermoplastic starch composites obtained by melt processing. Composites Science and Technology 72: 858-863.

Grazuleviciene, T., Treinyte, J. and Zaleckas, E. 2012. Film-forming starch composites for agriculture applications. Journal of Polymers and the Environment 20: 485-491.

Gupta, A. and Urahn, N. 2023. Sustainable bio-based planting pots as an approach to reduce plastic waste in the agriculture industry. International Journal of Agriculture Innovation, Technology and Globalisation 3(3): 215-244.

Islam, M.N., Rahman, F., Papri, S.A., Faruk, M.O., Das, A.K., Adhikary, N., Debrot, A.O. and Ahsan, M.N. 2021. Water Hyacinth (Eichhornia Crssipes (Mart.) Solms.) as an alternative raw material for the production of bio-compost and handmade paper. Journal of Environmental Management 294: 1-9.

Ji, M., Li, F., Li, J., Li, J., Zhang, C., Sun, K. and Guo, Z. 2021. Enhanced mechanical properties, water resistance, thermal stability, and biodegradation of the starch-sisal fibre composites with various fillers. Materials and Design 198: 1-10.

Jiang, T., Duan, Q., Zhu, J., Liu, H. and Yu, L. 2020. Starch-based biodegradable materials: Challenges and opportunities. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research 3(1): 8-18.

Juanga-Labayen, J.P. and Yuan, Q. 2021. Making Biodegradable Seedling Pots from Textile and Paper Waste Part B: Development and Evaluation of Seedling Pots. International Journal of Environmental Research and Public Health 18: 1-14.

Khumyat, N. 2015. Increasing Hydrophilicity of poly(lactic acid) by mixing with short chain PLA containing positive charges. Bachelor of Science (Chemistry), Chulalongkorn University. (in Thai)

Li, H. and Huneault, M.A. 2010. Comparison of sorbitol and glycerol as plasticizers for thermoplastic starch in TPS/PLA blends. Journal of Applied Polymer Science 19: 2439-2448.

Lourdin, D., Bizot, H. and Colonna, P. 1997. Antiplasticization in starch-glycerol films. Journal of Applied Polymer Science 63(8):1047-1053.

Ma, X.F., Yu, J.G. and Wan, J.J. 2006. Urea and ethanolamine as a mixed plasticizer from thermoplastic starch. Carbohydrate Polymers 64: 267-273.

Muller, P., Bere, J., Fekete, E., Moczo, J., Nagy, B., Kallay, M., Gyarmati, B. and Pukanszky, B. 2016. Interactions, Structure and Properties in PLA/Plasticized Starch Blends. Polymer 103: 9-18.

Obasi, H.C. 2015. Peanut husk filled polyethylene composites: effects of filler content and compatibilizer on properties. Journal of Polymers 2015: 1-9.

Paczkowski, P., Puszla, A. and Gawdzik, B. 2021. Effect of eco-friendly peanut shell powder on the chemical resistance, physical, thermal, and thermomechanical properties of unsaturated polyester resin composites. Polymers 13: 1-20.

Paluch, M., Ostrowska, J., Tyński, P., Sadurski, W. and Konkol, M. 2022. Structural and thermal properties of starch plasticized with glycerol/urea mixture. Journal of Polymers and the Environment 30: 728-740.

Piyang, T., Chaichan, W. and Sagulsawasdipan, K. 2018. Environment-friendly Plant Pot Production from Palm Oil Sludge and Mushroom Cultured Waste. Rajamangala University of Technology Srivijaya Research Journal 10(3): 497-511.

Qiao, X., Tang, Z. and Sun, K. 2011. Plasticization of Corn Starch by Polyol Mixtures. Carbohydrate Polymers 83: 659-664.

Soontornchai, S., Lertwissuttipaiboon, S. and Tosing, P. 2016. Bioplastics from agricultural crops to health and environment. Journal of Health Management 3(1): 24-36. (in Thai)

Sriroth, K. and Piyachomkwan, K. 2003. Starch Technology (3rd ed). Kasetsart University Press, Bangkok. (in Thai)

Suppakarn, N. and Meekum, U. 2003. Preliminary study for using starch as filler for biodegradable polymer. Suranaree University of Technology. (in Thai)

Tanpaiboonkul, N., Budnumpetch, T., Sukaranadara, K and Photilangka, P. 2022. Biodegradable pots from water hyacinth using cassava starch and cassava pulp as binder. Huachiew Chalermprakiet Science and Technology Journal 8(1): 56-69.

Tarique, J., Zainudin, E.S., Sapuan, S.M., Ilyas, R.A. and Khalina, A. 2022. Physical, Mechanical, and Morphological Performances of Arrowroot (Maranta arundinacea) Fiber Reinforced Arrowroot Starch Biopolymer Composites. Polymers 14(388): 1-21.

Theamdee, P. and Rueangrung, J. 2019. The effect of glycerol content on physical and mechanical properties of the biodegradable film from sweet potato flour for plastic plant bag application. Journal Science and Technology Ubon Ratchathani University 21: 14-24. (in Thai)

The Petroleum and Petrochemical College. 2010. Development of plastic resins and compounds projects; plant bio-pot. Master Plan. Intellectual Infrastructure. (in Thai)

Triwises, P., Ruksakulpiwat, Y. and Ruksakulpiwat, C. 2016. The modification of tapioca starch by esterification technique. Suranaree Journal of Science and Technology 23(2): 157-165.

Volpe, V., De, F.G., De, M.I. and Pantani, R. 2018. Use of sunflower seed fried oil as an ecofriendly plasticizer for starch and application of this thermoplastic starch as a filler for PLA. Industrial Crops & Product 122: 545-552.

Zahiruddin, S.M.M., Othman, S.H., Tawakkal, I.S.M.A. and Talib, R.A. 2019. Mechanism and thermal properties of tapioca starch films plasticized with glycerol and sorbitol. Food Research 3(2): 157-163.

Zhang, J.S., Yu, J.G., Wu, Y. and Ma, X.F. 2008. Synthesis of aliphatic amidediol and used as a novel mixed plasticizer for thermoplastic starch. Chinese Chemical Letters 19: 395-398.

Zhong, Y. and Li, Y. 2014. Effects of glycerol and storage relative humidity on the properties of kudzu starch-based edible films. Starch/Starke 66: 524-532.