เมื่อ ‘สับปะรดภูแล’ ถูกอัพเกรดสู่ Zero Waste
เปิดเทคโนโลยีสุดล้ำ นวัตกรรมปลอบประโลมโลก (เดือด)
สับปะรดภูแล คือ สิ่งบ่งชี้ทางภูมิศาสตร์ Geographical Indications-GI แสนอร่อยของจังหวัดเชียงรายที่นำรายได้เข้าประเทศไทยจากการส่งออกไปจีนและดินแดนอื่นๆ อีกมากมาย
อย่างไรก็ตาม ด้วยกระบวนการผลิตทำให้เกิดวัสดุเหลือทิ้งสร้างมลพิษในเรื่องของการปล่อยคาร์บอน จนกลายเป็นปัญหาการค้าระหว่างประเทศ ผู้บริโภค เกษตรกร และผู้ประกอบการจึงหันมาให้ความสำคัญในประเด็นดังกล่าว
จึงเป็นที่มาของ ‘โครงการการใช้นวัตกรรมเพื่อเพิ่มมูลค่าวัสดุเศษเหลือและการประเมินคาร์บอนฟุตพรินต์ในห่วงโซ่การผลิตและการแปรรูปสับปะรดภูแลของจังหวัดเชียงราย’ ภายใต้การสนับสนุนของสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.)
จุดเริ่มต้นมาจากความสนใจร่วมกันระหว่าง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.), มหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวง (มฟล.) และมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จึงร่วมมือทำงานวิจัยภายใต้ธีมงานอัพเกรดสับปะรดภูแลสู่ Zero Waste
‘ฉลากคาร์บอน’ เป้าหมายอนาคตที่ไทยต้องพร้อม
รศ.ดร.วาริช ศรีละออง คณบดีคณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มจธ. หัวหน้าโครงการวิจัย เกริ่นถึงที่มา ว่าปัจจุบันจังหวัดเชียงรายมีการจำหน่ายสับปะรดทั้งในและนอกประเทศ 2 รูปแบบ ได้แก่ รูปแบบผลสด และรูปแบบปอกเปลือกปรับแต่ง โดยมีการทดลองส่งออกไปจำนายที่ประเทศจีนและเกาหลี ซึ่งได้รับการตอบรับอย่างดีมาก แต่ประเด็นก็คือ ผลปรับแต่งส่วนใหญ่จะเหลือเปลือก และตาสับปะรดซึ่งน่าสนใจว่าเราจะใช้ประโยชน์จากส่วนดังกล่าวอย่างไร
นอกจากนี้ ปัจจุบัน ต่างประเทศมีกฎหมายใหม่ อย่างเรื่องของ ฉลากคาร์บอน (Carbon Label) ซึ่งไทยเซ็นสัญญา SEA (Strategic Environmental Assessment) กับนานาประเทศ นี่คือสิ่งที่ต้องเตรียมความพร้อม
“การผลิตสับปะรดภูแล ตั้งแต่ต้นน้ำ ไปยังปลายน้ำ ถ้าสามารถคำนวณการปลดปล่อยคาร์บอนออกมา ซึ่งเป็นการเตรียมการให้กับเกษตรกรผู้ปลูก ผู้ประกอบการในเขตจังหวัดเชียงราย ก็จะเป็นฐานข้อมูลที่สำคัญ ท้ายที่สุดเมื่อไหร่ก็ตามที่คู่ค้าของเราเรียกหาฉลากคาร์บอน เราก็จะสามารถเตรียมความพร้อม สามารถนำข้อมูลตรงนี้ไปยื่นขอขึ้นทะเบียนฉลากคาร์บอนได้ในอนาคต อันนี้ก็เป็นอีกก้าวหนึ่ง ที่เราทำงานวิจัยร่วมกัน
อีกส่วนหนึ่งที่เราต่อยอดขึ้นมาก็คือส่วนของการคำนวณคาร์บอน เครดิต (Carbon Credit) ซึ่งปัจจุบันยังคงใช้วิธีการแบบดั้งเดิม คือการไปสัมภาษณ์ เก็บข้อมูลจากเกษตรกรนำมาคำนวณ แต่ปัจจุบันมีโดรน เราสามารถใช้ภาพถ่ายกลางอากาศในการคำนวณอายุต้นสับปะรดที่ปลูกในแปลงซึ่งสามารถใช้เป็นฐานข้อมูลได้
นี่เป็นส่วนหนึ่งในเทคนิคหนึ่งที่เรานำมารวมกันในโครงการนี้เพื่อให้เป็นเรื่องราวเดียวกัน โดยเอาเทคโนโลยีสมัยใหม่เข้ามาใช้ด้วย เพื่อที่จะสามารถติดตามในเรื่องของการปลดปล่อยคาร์บอนได้รวดเร็วมากขึ้นโดยการใช้ภาพถ่ายทางอากาศ” รศ.ดร.วาริชกล่าว
เปลือก-ตา เหลือทิ้ง เพิ่มมูลค่า สกัด ‘น้ำตาลหายาก’
จากนั้น มาลงลึกถึงการใช้ประโยชน์จากเศษเหลือทิ้งในส่วนกากและเนื้อของสับปะรดภูแลที่ถูกนำมาเป็น ‘น้ำตาลหายาก (Rare Sugar)’ จากงานวิจัยครั้งนี้ โดย รศ.ดร.วาริชอธิบายว่า การสกัดน้ำตาลมูลค่าสูงเช่นนี้
จากเปลือกสับปะรดเริ่มต้นจากมหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวงนำตาสับปะรดที่ถูกตัดทิ้งไปทำการอบแห้งก่อนส่งมาวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมี และสกัดเป็นน้ำตาลหายากที่คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มจธ.
ตัวสับปะรดอบแห้งที่ได้จะถูกนำไปบดเป็นผงละเอียดเพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติและนำไปใช้สำหรับการสกัดน้ำตาลหายาก โดยเลือกใช้วิธีการทางชีวภาพแทนการใช้เคมีในการสกัดแบบวิธีดั้งเดิม ด้วยการใช้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการสกัดน้ำตาลหายากออกมาจากสับปะรดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยที่จุลินทรีย์กับสับปะรดจะทำปฏิกิริยากันในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (Bio-Reactor) ที่ควบคุมตัวแปรหลายอย่างเช่น อุณหภูมิ ค่าความเป็นกรด-ด่างและระยะเวลา จนได้เป็นสารสกัดน้ำตาลที่มีส่วนผสมของน้ำตาลหายาก ก่อนจะนำไปทำเป็นผงน้ำตาลด้วยกระบวนการทำแห้งแบบพ่นฝอย (Spray Dryer) ซึ่งผลผลิตที่ได้มีมูลค่าสูงขึ้นหลายเท่าตัวเมื่อเปรียบเทียบกับราคาของน้ำตาลที่บริโภคทั่วไป
“น้ำตาลหายากเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวซึ่งพบในพืชอยู่แล้ว แต่มีอยู่ในปริมาณที่น้อยมาก โครงการนี้เราต้องการผลิตน้ำตาลหายากโดยใช้เศษเหลือทิ้ง เพราะเราส่งไปวิเคราะห์ที่แล็บแล้วพบว่า ในเศษเหลือทิ้งไม่ว่าจะเป็นตาหรือเนื้อที่อยู่นอกตาสับปะรด มีน้ำตาลกลูโคสเป็นจำนวนมาก ซึ่งน้ำตาลกลูโคสเป็นตัวตั้งต้นที่เราสามารถนำไปผลิตตัวน้ำตาลหายากได้
ปัจจุบันน้ำตาลหายากมีประโยชน์ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารค่อนข้างเยอะ ประสิทธิภาพคือช่วยต้านอนุมูลอิสระ ต้านมะเร็ง ต้านโรคกระดูกพรุน” รศ.ดร.วาริชกล่าว
ไมโครนาโนบับเบิล ฟองอากาศจิ๋วลดจุลินทรีย์ เพื่อมาตรฐานโลก
อีกสิ่งหนึ่งที่มีความสำคัญและจำเป็นมากในกระบวนการผลิตคือ กระบวนการล้างทำความสะอาดที่ต้องมั่นใจว่าไม่มีเชื้อจุลินทรีย์ปนเปื้อนที่เป็นอันตรายต่อผู้บริโภคหรือเกินกว่ามาตรฐานที่สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) กำหนดไว้ นอกจากนี้ ตามมาตรฐานการส่งออก หากปลายทางตรวจพบสิ่งปนเปื้อนเกินกว่ามาตรฐาน ย่อมโดนปฏิเสธการนำเข้า ก่อเกิดความเสียหายด้านเศรษฐกิจของประเทศได้
รศ.ดร.ณัฐชัย พงษ์ประเสริฐ อาจารย์ประจำคณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มจธ. เปิดเผยถึง เทคโนโลยีที่เรียกว่า Micro-Nano Bubble Technology ที่ทีมวิจัยดำเนินการเป็นระยะเวลากว่า 4 ปี โดยได้รับการสนับสนุนจาก หน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) และมหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวงเป็นโหนดถ่ายทอดความรู้ทางเทคโนโลยีนี้ให้กับบริษัทเอกชนและเกษตรกรในเชียงราย
เทคโนโลยีดังกล่าว สามารถช่วยลดปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ปนเปื้อนในสับปะรดภูแลตัดแต่งพร้อมบริโภคได้ 30% เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิม และลดการใช้สารเคมีในการฆ่าเชื้อกว่า 50%
“ไมโครนาโนเป็นฟองที่เล็กมากๆ ตาเรามองแทบไม่เห็น จุดเด่นคืออยู่ในน้ำได้นานมาก มีคุณสมบัติในการลอยตัว เช่นถ้าใช้น้ำในการล้างผลไม้ แล้วมีเศษดินติดอยู่ มันสามารถยกเศษต่างๆ ในน้ำให้ลอยออกมาจากผิวของผักหรือผลไม้ได้ ทำให้เราสามารถกำจัดเศษสกปรกออกไป เพราะอย่างนั้นจึงสามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้หลากหลายมาก อย่างเช่นทางด้านการบำบัดน้ำเสีย” รศ.ดร.ณัฐชัยอธิบาย
เปิดขั้นตอนประเมินคาร์บอน เก็บยิบตั้งแต่เตรียมแปลงปลูก
ด้าน รศ.ดร.ทรงเกียรติ ภัทรปัทมาวงศ์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มจธ. เล่าถึงประเด็นการประเมินคาร์บอน ซึ่งต้องเริ่มต้นจากข้อมูลที่ว่า ในกระบวนการปลูกสับปะรดมีการใช้ทรัพยากรอะไรบ้าง ตั้งแต่เรื่องของการใส่ปุ๋ย ฮอร์โมน ยากำจัดวัชพืช และการรดน้ำ และรายละเอียดอีกมากมาย แม้กระทั่งผลผลิตต่อไร่กี่กิโลกรัม จากนั้น จึงนำมาวิเคราะห์ ประเมินปริมาณก๊าซเรือนกระจก หรือคาร์บอนที่เกิดขึ้น
“การประเมิน คือนำข้อมูลกิจกรรมมาคูณกับตัวแปลงให้เป็นข้อมูลคาร์บอน ข้อมูลกิจกรรมก็คือปริมาณทรัพยากรที่เกษตรกรใช้ อย่างเช่นปุ๋ย สูตร 20-8-8 NPK ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) โพแทสเซียม (K) ใช้ปริมาณ 60 กิโลกรัมต่อไร่ และก็จะได้ผลสับปะรด 2,000 กิโลกรัมต่อไร่ต่อปี เพราะงั้นถ้าเรานำมาคำนวณแล้วจะได้ว่า สับปะรด 1 กิโลกรัม จะใช้ปุ๋ยที่ปริมาณ 0.3, 0.03 กิโลกรัม และก็นำมาคูณกับตัวแปรค่า DF (deflection factor) ก็แปลงกลับว่า ปริมาณปุ๋ยที่ใช้ 0.03 กิโลกรัมเปลี่ยนเป็นปริมาณคาร์บอนเท่าไร
พบว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ก๊าซคาร์บอน กับการใช้ปุ๋ยถ้าคิดต่อสับปะรด 1 กิโลกรัม ปล่อยก๊าซเรือนกระจกเท่ากับ 0.05 กิโลกรัม สาเหตุที่ต้องใช้น้ำมาก กิโลกรัมคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า EQ (Equivalent) เพราะว่า ก๊าซรวมกันที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อนมีทั้งหมด 6 ชนิด เราก็แปลงออกมาให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์
ตัวปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่เกิดจากเศษวัสดุเหลือทิ้ง เวลาเกษตรกรเก็บเกี่ยวผลผลิตของตัวสับปะรดเขาก็จะ ตัดจุก ตัดใบอะไรพวกนี้ออกมา อันนี้เป็นส่วนแรกที่เกิดก๊าซเรือนกระจกมากที่สุด ซึ่งหากทิ้งไว้ในไร่จนเกิดการย่อยสลายตามธรรมชาติจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คิดเป็นร้อยละ 58 ของกระบวนการในไร่ทั้งหมด รองลงมา คือ การใช้ปุ๋ย (ร้อยละ 26) กิโลกรัม ซึ่งปุ๋ยที่ใช้เยอะที่สุดก็คือสูตร 20-8-8 และการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง (ร้อยละ 15) ตามลำดับ
สรุปแต่ละขั้นตอน ตอนแรกเป็นเรื่องของ เตรียมแปลงปลูก ตอนที่สอง 0.0934 เป็นเรื่องของการปลูก การดูแลสับปะรด และส่วนสุดท้ายเป็นเรื่องของการเก็บเกี่ยว แล้วมันจะเกิดคาร์บอนประมาณ 0.1330 ผลรวม
ทั้งหมดตอนนี้กว่าจะได้สับปะรดภูแลมา 1 กก. มันจะมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณ 0.2304 คาร์บอนปริมาณเทียบเท่า เป็นข้อมูลจากที่เราประเมินการปลูกสับปะรด” รศ.ดร.ทรงเกียรติอธิบายอย่างละเอียด
เมื่อโดรนและปัญญาประดิษฐ์ร่วมพิชิตข้อมูลปล่อยก๊าซเรือนกระจก
จากนั้น ถึงคิว ผศ.ดร.สอนกิจจา บุญโปร่ง คณะสังคมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รับผิดชอบในส่วนของการบินโดรนเพื่อบันทึกภาพถ่ายทางอากาศ
“ลักษณะของผลสับปะรด จะแสดงให้เห็นถึงอายุของสับปะรด ซึ่งโดรนสามารถเห็นตัวผลสับปะรดได้เลย จึงสามารถใช้ภาพในการประมาณอายุของสับปะรดได้ ตัวเดือนมีความสำคัญมาก เพราะมันเชื่อมโยงกับข้อมูลของอาจารย์ทรงเกียรติ คือข้อมูลที่เป็นคาร์บอน เราสามารถคำนวณได้เลยว่าที่ประมาณ 36 เดือนแปลงนี้ปลดปล่อยคาร์บอนเท่าไร เพราะการปลูกจะมีเพียงกระบวนการเดียวตลอด
อัลกอริทึม (Algorithm) หรือสมการที่เราใช้ในการคำนวณค่าของเทียบระหว่างข้อมูลการปลดปล่อยคาร์บอน กับค่าการสะท้อน ก็นำข้อมูลจากอาจารย์ทรงเกียรติ กับข้อมูลภาพ มาหาความสัมพันธ์กัน พอได้ความสัมพันธ์ก็ส่งไป Algorithm การเรียนรู้ของ Machine learning ถ้าเรา Train ข้อมูล ให้คอมพิวเตอร์เข้าใจข้อมูลเรื่อยๆ ก็จะเกิดการเรียนรู้ กลายเป็น AI (Artificial Intelligence) ที่สามารถคาดเดา และให้ผลลัพธ์กับเราได้” ผศ.ดร.สอนกิจจาอธิบาย ก่อนเผยถึงแผนงานในอนาคตอันใกล้
“ในระยะงานที่สองซึ่งจะเริ่มกลางปี’67 นี้ จะมีการนำภาพจากดาวเทียม THEOS-1 และ THEOS-2 ของคนไทยที่เพิ่งปล่อยไปมาใช้ ซึ่งสามารถถ่ายได้ทั่วทั้งเชียงราย และก็จะนำเข้าสู่อัลกอริทึมที่คิดค้นไว้ เพื่อหาอายุของแปลงปลูกสับปะรด สามารถดูได้ทั้งจังหวัดได้เลย เมื่อเราได้ข้อมูล เราก็สามารถกะประมาณคาร์บอนได้ทันที และเราก็สามารถบอกได้ว่าเชียงรายปล่อยคาร์บอนเท่าไร”
แผ่นกันกระแทกทดแทนโฟม เส้นใยภูแล เหนียวนุ่ม แม้มีหนาม
ปิดท้ายที่ผลงานจากเส้นใยสับปะรดภูแล ซึ่ง ผศ.ดร.สุทธิวัลย์ สีทา สำนักวิชาอุตสาหกรรมเกษตร มฟล. เล่าว่า เราอาจเคยได้ยินเส้นใยเสื้อผ้าจากใบสับปะรด ข้อดีคือไม่มีหนาม และสามารถนำไปทำเส้นใยได้ง่าย แต่ทว่าปัญหาที่พบในสับปะรดภูแลก็คือ มีหนามมากมาย แต่ในงานวิจัยได้ช่วยเพิ่มมูลค่าต่อยอดกำจัดจุดอ่อนในส่วนนี้ โดยได้รับการทดสอบแล้วว่าคุณสมบัติไม่ต่างจากสับปะรดปัตตาเวีย หรือสับปะรดนางแล
“เส้นใยสับปะรดภูแล มีความเหนียวนุ่มเป็นพิเศษ และแข็งแรงเช่นกัน ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับทำเป็นบรรจุภัณฑ์ อย่างถาดรักษ์โลก ย่อยสลายได้ และมีลวดลายสวยงาม โดยไม่ใช้สารเคมีใดๆ
นอกจากนั้นเราก็ต่อยอดในส่วนของแผ่นกันกระแทก ลักษณะเหมือนแผ่นโฟม จุดมุ่งหมายคืออยากให้เป็นแผ่นที่สามารถกันแรงกระแทกได้และทดแทนโฟมในอนาคต ไม่มีสารเคมี 100% ย่อยสลายได้ทันทีภายในหนึ่งเดือน สามารถประยุกต์ใช้เป็นปุ๋ยต่อก็ได้ ตอนนี้กำลังหาบริษัทที่จะมารวมผลิตได้เป็นปริมาณมาก การผลิตในห้องแล็บยังใช้ต้นทุนที่สูงมากๆ
ผลิตภัณฑ์อื่นๆ ของสับปะรดภูแลก็ยังสามารถผลิตออกมาได้ เช่น อาหาร มีตั้งแต่ พายสับปะรดภูแล หวานธรรมชาติ, สับปะรดภูแลกรอบ, สับปะรดภูแลอบแห้ง เก็บได้นาน, เครื่องดื่ม อย่างน้ำสับปะรดภูแล จากกระบวนการแปรรูปความดันสูงผสมเกลือหิมาลัย หรือจะเป็นน้ำสับปะรดภูแลอัดก๊าซ ดื่มแล้วสดชื่นหายร้อนจากแดดประเทศไทย นอกจากนี้ในงานวิจัยมีการนำทดลองทำเป็นกาแฟสับปะรดภูแล สีแปลกตา พร้อมสับปะรดแห้งตบแต่งข้างบน มอบความสดชื่นในยามเช้า
ไม่เพียงเท่านั้น ในอนาคตยังสามารถทำน้ำส้มสายชูหมักจากสับปะรดภูแล หรือแม้แต่ซอสสับปะรดภูแลได้อีกด้วย” ผศ.ดร.สุทธิวัลย์ทิ้งท้าย
นับเป็นโครงการที่มีประโยชน์อย่างยิ่งทั้งต่อเกษตรกรไทย จนถึงภาพใหญ่อย่างเศรษฐกิจประเทศในอนาคต และที่สำคัญยิ่งคือสิ่งแวดล้อมของโลกที่กำลังเดือดอยู่ในทุกวินาที
สรรค์พงษ์ เครือศรี
