ปัจจุบันความต้องการผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมกำลังเติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะในกลุ่มสารลดแรงตึงผิวที่ผลิตจากธรรมชาติ ซึ่งได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เนื่องจากตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคที่ใส่ใจสิ่งแวดล้อม
หนึ่งในสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม คือ เมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนต (Methyl ester sulfonate : MES) ที่ผลิตจากน้ำมันพืช ซึ่งมีคุณสมบัติย่อยสลายได้ตามธรรมชาติและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงประสิทธิภาพการทำความสะอาดที่ดี
โดยเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตที่ผลิตจากน้ำมันพืช สามารถใช้ทดแทนสารลดแรงตึงผิวที่ผลิตจากปิโตรเคมี ซึ่งย่อยสลายได้ยากและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาว
ทั้งนี้ เมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนต เป็นสารลดแรงตึงผิวประจุลบที่ได้จากกระบวนการซัลโฟเนชัน ของเมทิลเอสเทอร์ที่มาจากน้ำมันพืชชนิดต่างๆ (เช่น น้ำมันปาล์ม น้ำมันมะพร้าว เป็นต้น) กับแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO3)
อย่างไรก็ตาม แก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์เป็นแก๊สที่มีความไวต่อปฏิกิริยาสูง เมื่อเกิดปฏิกิริยารุนแรงจะควบคุมปฏิกิริยาได้ยาก และส่งผลทำให้คุณภาพของเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตลดลง นอกจากนั้นแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ยังมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง หากมีการรั่วไหลจะมีอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจได้ อีกทั้งอุปกรณ์และเครื่องจักรที่ใช้ในกระบวนการยังมีต้นทุนสูง โดยเฉพาะในส่วนของระบบความปลอดภัยและการควบคุมการผลิต
ดังนั้น กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดย ศูนย์เชี่ยวชาญนวัตกรรมพลังงานสะอาดและสิ่งแวดล้อม (ศนพ.) สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) จึงดำเนิน โครงการวิจัยการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพจากน้ำมันปาล์ม โดยได้รับทุนสนับสนุนวิจัยจาก สำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (สวก.) ร่วมกับบริษัท สุขสมบูรณ์พัฒนาน้ำมันพืช จำกัด ซึ่งเป็นแนวทางหนึ่งในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีมูลค่าเพิ่มจากน้ำมันปาล์ม ช่วยยกระดับความสามารถในการแข่งขันของอุตสาหกรรมปาล์มน้ำมันในประเทศ และเป็นแรงจูงใจในการสร้างโอกาสทางธุรกิจสำหรับการลงทุนในงานวิจัยและพัฒนา ซึ่งจะนำไปสู่การสร้างอุตสาหกรรมโอลิโอเคมีที่มีมูลค่าสูงในอนาคต
โดยโครงการวิจัยมุ่งผลิตเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตจากเมทิลเอสเทอร์จากน้ำมันปาล์ม ผ่านกระบวนการซัลโฟเนชัน (sulfonation) โดยใช้สารที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปลอดภัยกว่าแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์
การพัฒนาผลิตภัณฑ์มูลค่าเพิ่มเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตที่ผลิตจากน้ำมันปาล์มนี้ เน้นการสร้างผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งยังตอบสนองความต้องการของตลาดที่ให้ความสำคัญกับความยั่งยืนและการรักษาสิ่งแวดล้อม
กระบวนการผลิตเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตจากน้ำมันปาล์ม เริ่มต้นจากการเปลี่ยนน้ำมันปาล์มให้เป็นเมทิลเอสเทอร์ผ่านกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน จากนั้นนำเมทิลเอสเทอร์มาทำปฏิกิริยาซัลโฟเนชัน ซึ่งเป็นการเติมหมู่ซัลโฟเนต ตรงตำแหน่งพันธะคู่ของเมทิลเอสเทอร์ เกิดเป็นเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตชนิดโซ่กิ่ง (Branched-chain MES) ที่มีคุณสมบัติเหมาะต่อการนำไปใช้เป็นสารลดแรงตึงผิว
ผลทดสอบผลิตภัณฑ์เมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตจากน้ำมันปาล์มนี้มีความเข้มข้นวิกฤตไมเซลล์ (Critical micelle concentration : CMC) เท่ากับ 2 กรัมต่อลิตร และมีค่าแรงตึงผิว ณ จุด CMC เท่ากับ 30 มิลลินิวตันต่อเมตร และผลทดสอบมุมสัมผัส 58.75 องศา แสดงให้เห็นว่า มีความสามารถในการกระจายตัวบนพื้นผิวได้ดี
จุดเด่นของเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตชนิดโซ่กิ่งที่ผลิตจากน้ำมันปาล์มผลงานวิจัยพัฒนาของ วว. มีดังนี้
- ผลิตจากน้ำมันปาล์ม (Plant-based)
- ย่อยสลายตามธรรมชาติและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- มีความสามารถในการละลายน้ำที่ดี (Higher solubility)
- มีความสามารถในการทำให้เปียกได้ง่าย (Superior wetting ability)
- ความเสถียรของฟองต่ำ (Lower foam stability) ทำให้ล้างออกได้ง่าย
ทั้งนี้ วว. ได้ดำเนินการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตเมทิลเอสเทอร์ซัลโฟเนตผ่านการอบรมเชิงปฏิบัติการให้แก่ บริษัท สุขสมบูรณ์พัฒนาน้ำมันพืช จำกัด (ในฐานะผู้ร่วมให้ทุนวิจัย) ซึ่งครอบคลุมทั้งหลักการทางวิชาการและปฏิบัติการ โดยผู้เข้าอบรมมีส่วนร่วมตั้งแต่การเรียนรู้ข้อมูลทางวิชาการ และการทดลองปฏิบัติจริง
นอกจากนี้ วว. ยังพร้อมถ่ายทอดเทคโนโลยีฯ ให้แก่ผู้ประกอบการที่เกี่ยวข้องอื่นๆ อาทิ ผู้ประกอบการธุรกิจปาล์มน้ำมันหรือไบโอดีเซล ผู้ประกอบการที่ต้องการใช้สารลดแรงตึงผิวชีวภาพ เป็นต้น เพื่อนำไปสู่การใช้ประโยชน์ที่หลากหลายและมีการขยายผลไปยังพื้นที่อื่นๆ ของประเทศต่อไป