คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสไฮโดรเจลธรรมชาติจากชานอ้อยสำหรับชะลอการปลดปล่อยปุ๋ยยูเรีย: อิทธิพลของกรดที่ใช้เชื่อมขวาง

บทคัดย่อ

ชานอ้อยเป็นวัสดุเศษเหลือทางการเกษตรจากอุตสาหกรรมผลิตน้ำตาล ซึ่งในแต่ละปีจะมีปริมาณชานอ้อยเหลือทิ้งเกิดขึ้นเป็นจำนวนมาก โดยชานอ้อยบางส่วนจะถูกเผาเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษาการเตรียมไฮโดรเจลจากชานอ้อยเพื่อใช้เป็นวัสดุสำหรับชะลอการปลดปล่อยปุ๋ยยูเรีย ในขั้นตอนแรกเซลลูโลสที่สกัดได้จากชานอ้อยจะถูกสังเคราะห์เป็นคาร์บอกซิลเมทิลเซลลูโลส จากนั้นทำการเชื่อมขวางของโครงสร้างคาร์บอกซิลเมทิลเซลลูโลสให้กลายเป็นวัสดุไฮโดรเจลโดยใช้กรดชนิดต่างๆ (กรดซิตริก กรดซักซินิก และกรดทาร์ทาริก) ที่ความเข้มข้น 1, 3 และ 5 %w/w สมบัติทางเคมีและสมบัติทางกายภาพของตัวอย่างถูกศึกษาด้วยเทคนิค Attenuated total reflection infrared (ATR-IR) spectroscopy เทคนิค X-ray diffraction (XRD) และเทคนิค Thermogravimetric analysis (TGA) ตามลำดับ สัณฐานวิทยาของตัวอย่างถูกวิเคราะห์ด้วยเครื่อง Scanning electron microscope (SEM) จากการทดลองพบว่าวัสดุไฮโดรเจลปรากฏการดูดกลืนรังสีอินฟราเรดในช่วงเลขคลื่น 1700-1722 cm^-1 ซึ่งสอดคล้องกับการสั่นของพันธะเอสเธอร์ที่เกิดจากการเชื่อมขวางของโครงสร้างคาร์บอกซิลเมทิลเซลลูโลส รูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และข้อมูลทางสัณฐานวิทยา บ่งบอกได้ว่ายูเรียถูกดูดซับบนพื้นผิวของไฮโดรเจล ผลการทดสอบการบวมน้ำพบว่าการใช้ปริมาณกรด 1%w/w ในการเชื่อมขวาง ให้ผลการบวมน้ำมากกว่าการใช้ปริมาณกรด 3 และ 5 %w/w ซึ่งผลการทดลองนี้สอดคล้องกับผลการปลดปล่อยยูเรีย โดยวัสดุไฮโดรเจลที่ถูกเชื่อมขวางด้วยกรด 1 %w/w ช่วยชะลอการปลดปล่อยยูเรียได้มากกว่าการใช้กรด 3 และ 5 %w/w นอกจากนี้ยังพบว่าการใช้กรดซักซินิก 1 %w/w ในการเชื่อมขวางสามารถชะลอการปลดปล่อยยูเรียได้ดีกว่าการใช้กรดซิตริกและกรดทาร์ทาริก ผลการศึกษาปริมาณความชื้นในดินบ่งบอกได้ว่าหลังจากปลดปล่อยปุ๋ยยูเรียแล้ววัสดุไฮโดรเจลยังสามารถช่วยรักษาความชื้นในดินได้อีกด้วย ด้วยเหตุนี้จึงมีความเหมาะสมที่จะพัฒนาชานอ้อยเป็นวัสดุไฮโดรเจลสำหรับชะลอการปลดปล่อยยูเรียในทางการเกษตร