ยีสต์เป็นจุลินทรีย์ที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในอาหารและเครื่องดื่มหลายประเภท อาทิ ขนมปัง เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ แต่ในอนาคต ยีสต์จะเป็นกำลังสำคัญในการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงทดแทนพลังงานที่มาจากฟอสซิล
เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยจากคณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้เผยแพร่ความสำเร็จการใช้หญ้าอาหารสัตว์ เลี้ยงจุลินทรีย์เพื่อนำไขมันที่ได้มาเปลี่ยนเป็นน้ำมันเชื้อเพลิง ตั้งเป้าขยายการผลิตทดแทนน้ำมันจากปิโตรเลียม ลดผลกระทบทางสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม
การวิจัยครั้งนี้ ต้องการนำเชื้อเพลิงดังกล่าวไปใช้สำหรับอุตสาหกรรมการบิน เนื่องจากรายงานจากกรมธุรกิจพลังงาน กระทรวงพลังงาน (พ.ศ. 2562) ระบุว่า ประเทศไทยมีปริมาณการนำเข้าเชื้อเพลิงในกลุ่มน้ำมันอากาศยานเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก โดยในปี พ.ศ. 2559 ประเทศไทยนำเข้าเชื้อเพลิงในกลุ่มน้ำมันอากาศยาน 84.9 ล้านลิตร แต่เพียง 4 ปีต่อมา ในปี พ.ศ. 2562 ปริมาณการนำเข้าเชื้อเพลิงในกลุ่มน้ำมันอากาศยานทะยานสูงขึ้นถึง 376.3 ล้านลิตรต่อปี ปริมาณการนำเข้าเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดนี้สะท้อนความต้องการในอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโต และความจำเป็นอย่างยิ่งยวดที่จะต้องค้นหานวัตกรรม เพื่อผลิตพลังงานทดแทน ที่เป็นมิตรต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมมากกกว่าน้ำมันปิโตรเลียม
คณะนักวิจัย ได้ดำเนินโครงการวิจัย “การพัฒนาเทคโนโลยีการขยายขนาดการผลิตน้ำมันจากยีสต์เพื่อสังเคราะห์น้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพอากาศยาน” (Development of scaling-up technology for production of microbial lipid for bio jet fuel synthesis) จนประสบความสำเร็จในการคัดแยกยีสต์ชนิด Saccharomyces cerevisiae ที่มีศักยภาพในการสะสมไขมันสูง สายพันธุ์ CU-TPD4 และได้นำมาผลิตเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ เพื่อรองรับความต้องการด้านพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้นในอนาคต
โครงการวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจาก สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) โดยรับทุนในกลุ่มเรื่องแผนงานพลังงานทดแทน ภายใต้โครงการความร่วมมือระหว่างไทย-จีน กรอบวิจัยพลังงานทดแทน (Renewable Energy) แผนงานวิจัยการสังเคราะห์ไขมันและการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยานจากชีวมวล Microbial lipid synthesis and bio-refinery of jet fuel from biomass resource
งานวิจัยนี้ได้รับความสนใจจากนักวิจัยทั้งในไทยและต่างประเทศ เช่น Hamburg University of Technology (TUHH) ประเทศเยอรมนี และ Toulouse Biotechnology Institute (TBI) ประเทศฝรั่งเศส ที่เห็นโอกาสในการขยายการผลิตหัวเชื้อยีสต์ CU-TPD4 เพื่อใช้ในการผลิตน้ำมัน ควบคู่กับการผลิตขนมปัง แอลกอฮอล์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ด้านอาหาร
นอกจากจะได้พลังงานที่สะอาดกว่าพลังงานฟอสซิลแล้ว กระบวนการเลี้ยงยีสต์เพื่อผลิตน้ำมันยังได้ใช้ประโยชน์จากของเหลือทิ้งทางการเกษตร อันเป็นส่วนหนึ่งของการขับเคลื่อนเศรษฐกิจหมุนเวียน และลดปัญหามลพิษทางอากาศที่มาจากการเผาเศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร ยกตัวอย่างเช่น ฟางข้าว ซังข้าวโพด ชานอ้อย รวมทั้งเปลือกผักและผลไม้ต่างๆ ได้แก่ เปลือกกล้วย เปลือกทุเรียน เปลือกถั่ว โดยเฉพาะฟางข้าว ซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งปริมาณมากของประเทศไทย จึงนับเป็นการใช้ของเหลือทิ้งทางการเกษตรให้เกิดประโยชน์อีกทางหนึ่ง
อีกหนึ่งหน่วยงานที่ให้การสนับสนุนทุนวิจัยการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากยีสต์ คือ หน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ หรือ บพข.
โดย บพข. สนับสนุนทุนด้านเครื่องจักรอุปกรณ์สำหรับโรงงานต้นแบบในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี เป็นโรงงานต้นแบบชีวภาพไบโอรีไฟเนอรี่ (SUT- BioProcessing Biorefinery Pilot Plant) แห่งแรกของภาคอีสาน ใช้ในการดำเนินงานสำหรับรองรับการพัฒนางานวิจัยหรือการผลิตในเชิงอุตสาหกรรมทางด้านเศรษฐกิจจากฐานชีวภาพ (Bio-Economy)
โรงงานต้นแบบนี้ประกอบไปด้วยเครื่องมือและเครื่องจักรต่างๆ เพื่อให้ผู้ประกอบการกลุ่มวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม (SMEs) และ Start up สามารถนำแนวความคิดสร้างสรรค์มาลงมือปฏิบัติเพื่อให้ได้ต้นแบบผลิตภัณฑ์นวัตกรรม เพิ่มมูลค่า โดยไม่ต้องแบกรับความเสี่ยงจากต้นทุนทางด้านเครื่องจักรที่สูงเกินไป แต่สามารถสร้างผลิตภัณฑ์นวัตกรรมที่สามารถขยายผลสู่เชิงพาณิชย์ สร้างมูลค่าเพิ่มแก่ผลิตภัณฑ์ให้ได้มาตรฐานและเป็นที่ต้องการของตลาดโลก โดยเป็นโรงงานต้นแบบที่มี Technology readily level (TRL) ระดับ 5-6
หนึ่งในนวัตกรรมที่เกิดจากโรงงานต้นแบบแห่งนี้ก็คือ การต่อยอดผลิตภัณฑ์ทดแทนน้ำมันเชื้อเพลิงปิโตรเลียม ด้วย ยีสต์น้ำมัน นั่นเอง
ยีสต์น้ำมัน เป็นหนึ่งในงานวิจัยและพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพทางเลือกใหม่ในการผลิตน้ำมันชีวภาพเจ็ท ไบโอเบนซินและไบโอดีเซลสำหรับการต่อยอดในอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพของประเทศ ซึ่งเชื้อเพลิงชีวภาพได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในปัจจุบัน เนื่องจากสถานการณ์ราคาของน้ำมันดิบในตลาดโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ประเทศไทยไม่มีแหล่งน้ำมันดิบเป็นของตัวเองและยังต้องพึ่งพาการนำเข้าจากต่างประเทศอย่างเดียว จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเพิ่มความมั่นคงทางด้านพลังงาน โดยเฉพาะพลังงานในรูปเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง ยีสต์น้ำมันที่ผ่านกระบวนการคัดแยกสามารถที่จะนำมาประยุกต์ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอออยด์ ที่มีความปลอดภัย ลดการเกิดก๊าซเรือนกระจก มีความคล้ายคลึงกับน้ำมันดิบเป็นอย่างมาก
ยีสต์น้ำมัน หรือ oleaginous yeast สายพันธุ์ Rhodosporidium paludigenum มีข้อเด่นหลายอย่าง เช่น โตง่าย ใช้เวลาน้อย ใช้พื้นที่น้อย สามารถเลี้ยงให้มีความหนาแน่นของเซลล์สูงได้ ยีสต์น้ำมันมีกรดไขมันหลักที่สะสมในเซลล์ยีสต์คือ C14, C16 และ C18 ซึ่งอยู่ในรูปของไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride) มีความคล้ายคลึงกับกรดไขมันในน้ำมันพืช ซึ่งสามารถนำไปแยกเซลล์และสกัดน้ำมัน จากนั้นเข้าสู่กระบวนการไพโรไลซิสแบบเร็ว (Fast-pyrolysis) ได้เป็นไบโอออยล์ และพัฒนาคุณภาพด้วยเทคโนโลยีการกลั่นแบบสั้น (short path distillation) และกลั่นลำดับส่วนสุญญากาศ (vacuum fractionation) เพื่อแยกน้ำมันแต่ละชนิดออกมา โดยการนำไปทำการปรับปรุงคุณภาพให้เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะเช่นเดียวกับน้ำมันเบนซิน น้ำมันเจ๊ท หรือน้ำมันดีเซล เป็นต้น
ต้องยอมรับว่างานวิจัยบ้านเราพัฒนาไปไกลมาก เมื่อได้รับการสนับสนุนจากหน่วยงานภาครัฐ ทำให้ต่อยอดสู่เชิงพาณิชย์ได้อย่างเป็นรูปธรรมแท้จริง
แหล่งข้อมูล