การพัฒนาการย่อยสลายสารอินทรีย์ประเภทเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน โดยใช้ถังปฏิกรณ์ชีวภาพ

Abstract

การพัฒนาการย่อยสลายสารอินทรีย์ประเภทเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลสและลิกนินโดยใช้ถังปฏิกรณ์ชีวภาพ มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากเป็นระบบที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งในปัจจุบันปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมมีมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามความต้องการของประชากรที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นการใช้ระบบบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพจึงเป็นอีกตัวเลือกหนึ่งที่สามารถแก้ปัญหาทางสิ่งแวดล้อมและไม่ส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศน์ ซึ่งจากงานวิจัยการพัฒนากระบวนการบำบัดน้ำเสียโรงงานผลิตกระดาษโดยการตรึงเซลล์จุลินทรีย์บนเม็ดตรึงอัลจิเนตในถังปฎิกรณ์ชีวภาพแพคเบตเพื่อกำจัดเซลลูโลสในน้ำเสีย ที่ทางทีมผู้วิจัยได้วิจัยไว้นั้นสามารถแก้ปัญหาทางสิ่งแวดล้อมในการกำจัดสารอินทรีย์ประเภทเซลลูโลสได้เป็นอย่างดีแต่ทว่าในน้ำเสียนั้นมีองค์ประกอบของสารอินทรีย์ที่มากกว่าเซลลูโลสทางผู้วิจัยจึงนำงานวิจัยมาพัฒนาเติม โดยการย่อยสลายสารจำพวกเฮมิเซลลูโลสและลิกนินเพิ่มอีกสองชนิด ซึ่งสารอินทรีย์สองชนิดนี้มัก อยู่เป็นกลุ่มและรวมตัวกับเซลลูโลส เรียกว่า สารลิกโนเซลลูโลส อีกทั้งจุลินทรีย์ที่เป็นแบคทีเรียที่ได้ทำการค้นหาไว้ในงานวิจัยก่อนหน้านั้น ไม่สามารถรองรับน้ำเสียที่มีสารลิกโนเซลลูโลสเข้มข้นได้ ทางผู้วิจัยจึง เปลี่ยนมาใช้จุลินทรีย์ในกลุ่มของรา โดยมีจุลินทรีย์ Phanerocheate chysosporium ซึ่ง เป็นราที่สามารถย่อยสลายลิกนินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ร่วมกับจุลินทรีย์ Trichoderma reesei ซึ่งมีศักยภาพในการย่อยสลายได้ทั้งเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าจุลินทรีย์ที่เป็นแบคทีเรีย อีกทั้งยังสามารถอาศัยอยู่ร่วมกันได้ ผู้วิจัยได้ทำการเลี้ยงจุลินทรีย์ร่วมกันสองชนิดคือ Phanerocheate chysosporium ร่วมกับ Trichoderma reesei ในอาหารเลี้ยงเชื้อ potato dextrose agar พบว่าจุลินทรีย์ทั้งสองชนิดสามารถอาศัยอยู่ร่วมกันได้และไม่สร้างสารที่เป็นปฏิปักษ์ต่อกัน จากนั้นนำจุลินทรีย์ ทั้งสองชนิดไปบำบัดน้ำเสียในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบกะเพื่อกำหนดสภาวะเหมาะสมสำหรับการใช้จุลินทรีย์ร่วมกัน พบว่าการใส่จุลินทรีย์ Phanerocheate chysosporium ก่อนใส่จุลินทรีย์ Trichoderma reesei เป็นเวลา 72 ชั่วโมงนั้น ส่งเสริมให้จุลินทรีย์ Trichoderma reesei ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระยะเวลาในการย่อยสลายเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสหลังจากการเติมจุลินทรีย์ Trichoderma reesei อยู่ที่ 96 ชั่วโมง จึงกำหนดเวลาสำหรับการบำบัดน้ำเสียในปฎิกรณ์แบบ CSTR ให้มีสภาวะเช่นเดียวกับถังปฎิกรณ์แบบกะ ซึ่งได้ผลการทดลอง ที่ 96 ชั่วโมงพบว่า สามารถลดปริมาณเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสได้ อีกทั้งสามารถย่อยสลายลิกนินได้ 73 เปอร์เซ็นต์ โดยสรุปในน้ำเสียตัวอย่างเริ่มต้น มีปริมาณของสารแขวนลอย เริ่มต้น 2751 มิลลิกรัมต่อลิตร และมีค่า COD 10,667 มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งหลังจากการบำบัดน้ำเสียของทีมผู้วิจัยแล้วสามารถลดค่า COD เหลือเพียง 4% (533 มิลลิกรัมต่อลิตร)