ชญาภา น มส วรรณ ศ นย เทคโนโลย โลหะและว สด แห งชาต

Transcription

1 ชญาภา น มส วรรณ ศ นย เทคโนโลย โลหะและว สด แห งชาต

2 ยางธรรมชาต C H 3 H H 2 C CH 2 n cis-1,4-polyisoprene Hevea Brasiliensis พ นท ปล กท งหมด 69.5 ล านไร พ นท กร ดท งหมด 47.8 ล านไร ท มา: ANRPC ข อม ลป : 2013

3 อ ตสาหกรรมยางโลก หน วย: พ นต น ยางธรรมชาต ยางส งเคราะห รวม % ยางธรรมชาต การผล ต 11,356 15,225 26, การใช 10,939 15,023 25, ท มา: IRSG ข อม ลป : 2013

4 X 1000 tonnes ปร มาณการใช ยางของโลก ท มา: IRSG

5 ยางธรรมชาต ยางธรรมชาต เป นว สด พ เศษ ม ความย ดหย นและความแข งแรงเช งกลส ง ผล ตภ ณฑ ทางว ศวกรรม ผล ตภ ณฑ ท ม ความบางแต ม ความแข งแรงส ง

6 ยางธรรมชาต ทาไมต องพ ฒนายางธรรมชาต ทางเล อกอ น? เหต ผลทางย ทธศาสตร ควรจะม พ ชอ นท สามารถนาไปใช งานได ท นท เม อม ความต องการ เหต ผลทางด านว ทยาศาสตร ไม ม ความหลากหลายทางช วภาพ ม ความเส ยงท จะเก ดโรคของต นยางพารา

7 ยางธรรมชาต ทาไมต องพ ฒนายางธรรมชาต ทางเล อกอ น? โอกาสทางการค า ยางพาราก อให เก ดการแพ โปรต น น ายางท ม โปรต นต า/ยางธรรมชาต ทางเล อก - เพ อเพ มม ลค า การคาดการณ ว าจะเก ดการขาดแคลนยางธรรมชาต ในอนาคต แนวโน มการห นมาใช ว สด ท มาจากธรรมชาต แทนท ว สด ส งเคราะห เหต ผลทางส งคม/ส งแวดล อม ยางพาราต องใช แรงงานคนในการกร ด - ขาดแรงงานในอนาคต การปล กยางพาราทาให ส ญเส ยพ นท ป าไม ตามธรรมชาต

8

9 หน วยงานท ศ กษา EU-PEARLS EU-based Production and Exploitation of Alternative Rubber and Latex Sources สมาช ก: เนเธอร แลนด เยอรมน สว ตเซอร แลนด สาธารณร ฐเช ก คาซ คสถาน สเปน และฝร งเศส เป าหมาย: พ ฒนายางธรรมชาต ทางเล อกจากพ ช 2 ชน ด ได แก วาย เล และร สเซ ยน แดนด ไลออน

10 หน วยงานท ศ กษา

11 หน วยงานท ศ กษา Yulex Corporation Kultevat L.L.C. Key Gene Delta Plant Technologies CIRAD France University of Arizona, School of Plant Sciences USDA/ARS Commercialization of New Industrial Crop Germplasm and Cropping Systems USDA/ARS Development of Domestic Natural Rubber University of Nevada-Reno, Department of Biochemistry 80 participants from 18 countries and 4 continents

12 พ ชอ นท ให น ายางธรรมชาต 2500 สป ช ส ท ให น ายางธรรมชาต ได (Bonner, 1991) พ ชอ นท ให น ายางธรรมชาต ; วาย เล (Guayule) ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelion) ทานตะว น Lettuce Golden rod ฯลฯ

13 วาย เล (Guayule) Parthenium argentatum

14 วาย เล (Guayule) ไม พ มพ นเม องในแถบเม กซ โกและร ฐเท กซ สของสหร ฐอเมร กา ส งประมาณ เซนต เมตร ม ดอกส ขาวเล กๆ ใบร ยาวประมาณ 5 เซนต เมตร ทนแล ง ต องการน า สารอาหาร และยาฆ าแมลง เพ ยงเล กน อย 2 ป เร มให ผลผล ต และเก บเก ยวได ท กป (ใช เคร องจ กร)

15 วาย เล (Guayule) ประว ต pre-columbian times 1852 First guayule rubber tire Secretary of Commerce Jesse Jones received first automobile tire made entirely of rubber produced from guayule, January 15, (Wide World Photos) 1906 Continental Mexican Rubber Company 1942 Emergency Rubber Project 1973 Oil Crisis Native Latex Commercialization and Economic Development Act of FDA Warning

16 วาย เล (Guayule) Evolution of Processing Technology

17 วาย เล (Guayule) (photograph by Katrina Cornish and Delilah Wood, J. Polym.Env., 10 (4), 105, 2002) Scanning electron micrograph of bark parenchyma cells of stems of two-year old Parthenium argentatum, showing vacuoles filled with rubber particles (photograph by Delilah Wood, USDA).

18 วาย เล (Guayule) Harvesting Yulex Latex

19 สารสก ดท ละลายน า วาย เล (Guayule) ต นวาย เล 0.2% แอมโมเน ย ของเส ย/ ผล ตภ ณฑ พลอยได ล าง บดเป ยก กด/ค น กรอง กาก แอมโมเน ย ทาให ใส แยกเฟสของเหลว แอมโมเน ย ทาน ายางให บร ส ทธ กล น - เซลล โลส - เฮม เซลล โลส - ล กน น/เรซ น เรซ น ทาให เข มข น น ายาง เช อเพล งช วภาพ ผล ตภ ณฑ ช วภาพ ผล ตภ ณฑ จากน ายางธรรมชาต วาย เล ท มา: Yulex Co.,Ltd

20 วาย เล (Guayule) Yulex solid biorubbers

21 สมบ ต น ายาง วาย เล (Guayule) ส วนประกอบในน ายางแตกต างจากยางพารา น าหน กโมเลก ลต ากว ายางพาราเล กน อย Size Exclusion Chromatograms of rubber purified from several species. (Dr. Colleen McMahan)

22 สมบ ต น ายาง ม โปรต นต ากว ายางพารามาก วาย เล (Guayule) Cornish, K., Rubber World, 245 (2), 19-22, 2011.

23 สมบ ต น ายาง วาย เล (Guayule) การคอมพาวด น ายางแตกต างจากน ายางพารา ม ความหน ดส งกว าน ายางพาราท %DRC เท าก น ขนาดอน ภาคยางใหญ กว า (1.4 µm) กระบวนการจ ม (dipping process) ทาได ด กว ายางพารา สมบ ต ผล ตภ ณฑ เช น ถ งม อ สามารถย ด ได มากกว า ฟ ล มจากถ งม อ Cornish, K., Rubber World, 245 (2), 19-22, 2011.

24 วาย เล (Guayule) Hevea (Centrifuged NRL) Hevea (Creamed NRL) Yulex Total Solid Content (%) 61.3 min 66.0 min 45.1 Dry Rubber Content (%) 59.8 min 64.0 min 42.8 Total Alkalinity, KOH as %latex 0.6 min as NH min as NH Sludge (wt %) 0.10 max 0.10 max Coagulum (wt %) 0.05 max 0.05 max KOH number 0.80 max 0.80 max 0.09 Mechanical Stability (sec.) 650 TSC 650 TSC 130 TSC Copper (ppm) 8 max 8 max 2.7 Manganese (ppm) 8 max 8 max 0.24 ph No requirement No requirement 10.9 Viscosity@43% TSC, cps No requirement No requirement 148 Density (Mg/m 3 ) No requirement No requirement 0.95 Color No pronounced blue or grey No pronounced blue or grey Off-white Odor No putrifactive odor No putrifactive odor Ammonia

25 วาย เล (Guayule) สมบ ต ทางกายภาพ ยางแห ง Rheometer Data Initial viscosity GR NR Minimum viscosity GR NR Maximum viscosity GR < NR Cure rate GR < NR Scorch time GR > NR Cure time GR > NR Eagle, F.A., Rubber Chem. Technol., 54, , (1981) Vulcanizate Data Hardness GR < NR 300% modulus GR < NR Tensile strength GR < NR Tear strength GR < NR Compression set GR < NR Elastic/Rebound GR < NR Elongation GR > NR Aging properties GR NR

26 ข อด วาย เล (Guayule) น าหน กโมเลก ลใกล เค ยงก บยาพารา และให สมบ ต คล ายก บยางพารา ไม ม โปรต นท ก อให เก ดการแพ ชน ดร นแรง จ งเหมาะสาหร บใช ผล ตผล ตภ ณฑ ทางการแพทย ข อเส ย ม โอกาสเก ดโรคราก (root disease) โดยเฉพาะถ าปล กในแหล งน าน ง (Mihail et al., 1991) ม ปร มาณเน อยางน อย แต ม ปร มาณเรซ นส งถ ง 20-40% โดยน าหน ก (Schloman, 2005) ทนต อความร อนและออกซ เจนได ต ากว ายางพารา (Schloman, 2005)

27 วาย เล (Guayule) การศ กษาเพ อใช ประโยชน เช งพาณ ชย

28 วาย เล (Guayule) การศ กษาเพ อใช ประโยชน เช งพาณ ชย พ.ย Ansell เข าซ อห น Yulex Corporation บางส วน เพ อพ ฒนาการผล ตถ งม อและ ถ งยางอนาม ยจากยางวาย เล ธ.ค Yulex Corporation and Four D Rubber ประกาศท จะผล ตแผ นยางก นน าลาย แผ นแรกในเช งพาณ ชย จากยางวาย เล

29 การศ กษาเพ อใช ประโยชน เช งพาณ ชย วาย เล (Guayule) Mid-November, /plant-based-wetsuits-and-goal-endneoprene/

30 วาย เล (Guayule) การศ กษาเพ อใช ประโยชน เช งพาณ ชย ม.ย Cooper Tire and Consortium Partners ว จ ยและพ ฒนากระบวนการผล ต ยางวาย เล แห งสาหร บใช ในอ ตสาหกรรมยางล อ รวมไปถ งของเส ยท เก ดข นน าไปใช เป นเช อเพล ง (จากช วภาพ) Cooper Tire: เทคโนโลย การผล ตยางล อท งหมด Yulex: กระบวนการผล ตยางวาย เล เช งพาณ ชย สาหร บอ ตสาหกรรมยางล อ USDA's Agricultural Research Service: พ นธ ศาสตร และว ทยาศาสตร การเก บเก ยวของยางวาย เล Arizona State University: ประเม นผลกระทบของการใช งานของ ยางวาย เล และอ ตสาหกรรมพล งงาน ทางช วภาพ วงเง น 6.9 ล านดอลลาร สหร ฐ ระยะเวลา 4 ป

31 วาย เล (Guayule) การศ กษาเพ อใช ประโยชน เช งพาณ ชย ม.ค Bridgestone Americas and Yulex ประกาศโปรเจคพ ฒนายางวาย เล พ.ค ท าพ ธ ยกเสาเอกโครงการท Biorubber Process Research Center in Mesa, Ariz. บนเน อท 10 เอเคอร ออฟฟ ศและแล บ 8,400 ตารางฟ ต น กว จ ยและเทคน คเช ยน 40 คน คาดว าจะได ต วอย างยางล อต นแบบ ประมาณกลางป 2015

32 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) Taraxacum kok-saghyz

33 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) พบท ภ เขา Tien Shan ในคาซ คสถานป 1932 ส งประมาณ 30 เซนต เมตร ดอกส เหล อง ขนาดประมาณ 1 น ว ม รากหนา ยาว ซ งเป นแหล งให น ายาง (laticifers) เขตอบอ น แถบเอเช ยกลาง ผลผล ต 2 คร ง/ป ผลผล ต: ยางธรรมชาต และ อ น ล น การเก บเก ยว: ใช เคร องจ กร

34 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) ประว ต 1932 ค นพบคร งแรกท คาซ คสถาน สงครามโลกคร งท 2 USA 110 kg/ha, USSR 200 kg/ha หล งสงครามโลกคร งท 2 ยางพาราเข ามาแทนท, ล มเล กโครงการไป

35 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS)

36 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) รากเป นแหล งให น ายาง (laticifers) Photo credit: Lynn Oregon State University

37 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) แช ในน าร อน บดก บล กบดพอร ซเลน ชะล างอ น ล นออก เพ อเอาผ วของรากออก ราก รากท เหล อ แช ในน า ล างอ กคร ง เก บเน อยาง ยางท ได ท มา: Ohio Agricultural Research and Development Center ยางจากราก จะลอยข นด านบน

38 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) ข อด Taraxacum genes คล ายก บ Hevea genes (Hallahan and Keiper-Hrynko, 2004) น าหน กโมเลก ลใกล เค ยงก บยางพารา แหล งให น ายาง (laticifers) เหม อนในยางพารา ข อเส ย ม โปรต นส งกว ายางพารา และม กรดไขม นเล กน อย ม อ น ล นเป นผลผล ตพลอยได อ น ล น 36% การใช ประโยชน ผล ตภ ณฑ ท วไปท ไม ใช ในทางการแพทย

39 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) สมบ ต SMR20 TKS Hardness (Shore A) % Modulus (MPa) % Modulus (MPa) Tensile strength (MPa) Elongation at break (%) Resilience (%) ท มา: Applied Polymer Research Center, The University of Akron

40 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) ท มา: Ohio Agricultural Research and Development Center

41 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) การศ กษาการใช ประโยชน เช งพาณ ชย

42 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) Bridgestone Americas Center for Research and Technology

43 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) สมบ ต ยางด บ ยางด บ ยางพารา TKS %เถ า %เจล % cis Mn (g/mol) 0.4 x x 10 6 น าหน กโมเลก ลของส วนท ละลาย ท มา: Bridgestone Corporation, 2012

44 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) สมบ ต ยางคอมพาวด ยางคอมพาวด ยางพารา TKS อ ตราการกระจายต วของเขม าดา การว ลคาไนซ ความสามารถในการผล ต (S at 4 นาท RPA) ความทนต อแรงด ง ความย ดเม อขาด ความต านทานการหม น ยาง 100 phr; เขม าดา 50 phr; น าม น 10 phr ท มา: Bridgestone Corporation, 2012

45 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) #ixzz2uKDep0JT

46 ร สเซ ยน แดนด ไลออน (Russian Dandelions; TKS) Quatrac Lite, size 155/65 R14. First tires using natural rubber produced in Europe. (Credit: Image courtesy of Elhuyar Fundazioa)

47 สร ป โครงสร าง Cis-1,4-polyisoprene Cis-1,4-polyisoprene Cis-1,4-polyisoprene แหล งผล ตน ายาง Laticifers Parenchyma cells Laticifers เน อยาง 30-50% 3-12% น อย - 30% ระยะเวลาเร มให ผลผล ต 5-7 ป 2-3 ป 1 ป การเก บผลผล ต ใช แรงงานคนในการกร ดยาง ใช เคร องจ กร ใช เคร องจ กร ผลผล ต 500-3,000 kg/ha/y 300-1,000 kg/ha/y kg/ha/y ก าล งการผล ต 9,000,000 tonnes/y (2005) 10,000 tonnes/y (1910) 3,000 tonnes/y (1943) สมบ ต ยางพารา ความแข งแรงเช งกลส ง ย ดหย นด วาย เล ใกล เค ยงก บยางพารา แต ม โปรต นต ากว า การใช ประโยชน ผล ตภ ณฑ ยางท วไป เหมาะส าหร บถ งม อยาง ถ งยาง อนาม ย อ ปกรณ ทางการแพทย Jan B. van Beilen and Yves Poireir, TRENDS in Biotechnology, 25 (11), , (2007) ร สเซ ยน แดนด ไลออน ใกล เค ยงก บยางพารา แต ม โปรต นส งกว า ผล ตภ ณฑ ยางท วไปท ไม ใช ในทาง การแพทย

48