Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
ชญาภา นมสวรรณ ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
ยางธรรมชาต
พนทปลกท งหมด 69.5 ลานไร พนทกรดท งหมด 47.8 ลานไร
ทมา: ANRPC ขอมลป: 2013
Hevea Brasiliensis
CH3
H
CH2
H2C
n
cis-1,4-polyisoprene
อตสาหกรรมยางโลก
ยางธรรมชาต ยางสงเคราะห รวม % ยางธรรมชาต
การผลต 11,356 15,225 26,581 42.7
การใช 10,939 15,023 25,962 42.1
ขอมลป: 2013
หนวย: พนตน
ทมา: IRSG
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
ปรมาณการใชยางของโลก
ทมา: IRSG
X 1
00
0 t
on
ne
s
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
ยางธรรมชาต
ยางธรรมชาต เปนวสดพเศษ มความยดหยนและความแขงแรงเชงกลสง
ผลตภณฑทางวศวกรรม ผลตภณฑทมความบางแตมความแขงแรงสง
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
ยางธรรมชาต
ท าไมตองพฒนายางธรรมชาตทางเลอกอน ?
เหตผลทางยทธศาสตร
• ควรจะมพชอนทสามารถน าไปใชงานไดทนทเมอมความตองการ
เหตผลทางดานวทยาศาสตร
• ไมมความหลากหลายทางชวภาพ
• มความเสยงทจะเกดโรคของตนยางพารา
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
ยางธรรมชาต
ท าไมตองพฒนายางธรรมชาตทางเลอกอน ?
โอกาสทางการคา
• ยางพารากอใหเกดการแพโปรตน
• น ายางทมโปรตนต า/ยางธรรมชาตทางเลอก - เพอเพมมลคา
• การคาดการณวาจะเกดการขาดแคลนยางธรรมชาตในอนาคต
• แนวโนมการหนมาใชวสดทมาจากธรรมชาตแทนทวสดสงเคราะห
เหตผลทางสงคม/สงแวดลอม
• ยางพาราตองใชแรงงานคนในการกรด - ขาดแรงงานในอนาคต
• การปลกยางพาราท าใหสญเสยพนทปาไมตามธรรมชาต
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
หนวยงานทศกษา
EU-PEARLS
EU-based Production and Exploitation of Alternative Rubber and Latex Sources
สมาชก: เนเธอรแลนด เยอรมน สวตเซอรแลนด สาธารณรฐเชก คาซคสถาน สเปน และฝรงเศส
เปาหมาย: พฒนายางธรรมชาตทางเลอกจากพช 2 ชนด ไดแก วายเล และรสเซยน แดนดไลออน
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
หนวยงานทศกษา
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
http://www.aaic.org/rubber.htm
หนวยงานทศกษา
• 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
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
พชอนทใหน ายางธรรมชาต
˜ 2500 สปชส ทใหน ายางธรรมชาตได
(Bonner, 1991)
พชอนทใหน ายางธรรมชาต;
• วายเล (Guayule)
• รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelion)
• ทานตะวน • Lettuce • Golden rod • ฯลฯ
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
Parthenium argentatum
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
• ไมพมพนเมองในแถบเมกซโกและรฐเทกซสของสหรฐอเมรกา
• สงประมาณ 60-90 เซนตเมตร
• มดอกสขาวเลกๆ ใบรยาวประมาณ 5 เซนตเมตร
• ทนแลง
• ตองการน า สารอาหาร และยาฆาแมลง เพยงเลกนอย
• 2 ป เรมใหผลผลต และเกบเกยวไดทกป (ใชเครองจกร)
วายเล (Guayule)
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
pre-Columbian times
ประวต
1906 Continental Mexican Rubber Company
1942 Emergency Rubber Project
First guayule rubber tire – Secretary of Commerce Jesse Jones received first automobile tire made entirely of rubber produced from guayule, January 15, 1942. (Wide World Photos)
1973 Oil Crisis Native Latex Commercialization and Economic Development Act of 1978
1991 FDA Warning
1852
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
Evolution of Processing Technology
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
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).
(photograph by Katrina Cornish and Delilah Wood, J. Polym.Env., 10 (4), 105, 2002)
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
Harvesting Yulex Latex
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
ทมา: Yulex Co.,Ltd
ตนวายเล
บดเปยก
กด/คน
กรอง
ท าใหใส
แยกเฟสของเหลว
ท าน ายางใหบรสทธ
ท าใหเขมขน
น ายาง
ผลตภณฑจากน ายางธรรมชาตวายเล
สารสกดทละลายน า
ลาง
0.2% แอมโมเนย
ของเสย/ ผลตภณฑ พลอยได
กาก
กลน - เซลลโลส - เฮมเซลลโลส - ลกนน/เรซน
เชอเพลงชวภาพ ผลตภณฑชวภาพ
เรซน
แอมโมเนย
แอมโมเนย
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
Yulex solid biorubbers http://www.yulex.com
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
สมบต
Size Exclusion Chromatograms of rubber purified from several species. (Dr. Colleen McMahan)
สวนประกอบในน ายางแตกตางจากยางพารา น าหนกโมเลกลต ากวายางพาราเลกนอย
น ายาง
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
สมบต
มโปรตนต ากวายางพารามาก
Cornish, K., Rubber World, 245 (2), 19-22, 2011.
น ายาง
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
สมบต
การคอมพาวดน ายางแตกตางจากน ายางพารา มความหนดสงกวาน ายางพาราท %DRC
เทากน ขนาดอนภาคยางใหญกวา (1.4 µm)
กระบวนการจม (dipping process)
ท าไดดกวายางพารา สมบตผลตภณฑ เชน ถงมอ สามารถยด ไดมากกวา
Cornish, K., Rubber World, 245 (2), 19-22, 2011.
ฟลมจากถงมอ น ายาง
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (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 NH3 0.55 min as NH3 0.13
Sludge (wt %) 0.10 max 0.10 max 0.003
Coagulum (wt %) 0.05 max 0.05 max 0.003
KOH number 0.80 max 0.80 max 0.09
Mechanical Stability (sec.) 650 min @55% TSC 650 min @55% TSC 130 min @43% 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/m3) 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
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
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
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
สมบตทางกายภาพ
Eagle, F.A., Rubber Chem. Technol., 54, 662-684, (1981)
ยางแหง
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
ขอด น าหนกโมเลกลใกลเคยงกบยาพารา และใหสมบตคลายกบยางพารา ไมมโปรตนทกอใหเกดการแพชนดรนแรง จงเหมาะส าหรบใชผลตผลตภณฑทางการแพทย
ขอเสย มโอกาสเกดโรคราก (root disease) โดยเฉพาะถาปลกในแหลงน านง (Mihail et al., 1991)
มปรมาณเนอยางนอย แตมปรมาณเรซนสงถง 20-40% โดยน าหนก (Schloman, 2005)
ทนตอความรอนและออกซเจนไดต ากวายางพารา (Schloman, 2005)
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
การศกษาเพอใชประโยชนเชงพาณชย
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
ธ.ค. 2012 Yulex Corporation and Four D Rubber ประกาศทจะผลตแผนยางกนน าลาย แผนแรกในเชงพาณชยจากยางวายเล
การศกษาเพอใชประโยชนเชงพาณชย
พ.ย. 2011 Ansell เขาซอหน Yulex Corporation บางสวน เพอพฒนาการผลตถงมอและ ถงยางอนามยจากยางวายเล
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
การศกษาเพอใชประโยชนเชงพาณชย
http://www.patagonia.com.au/journal/ 2012/plant-based-wetsuits-and-goal-end- neoprene/
Mid-November, 2012
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
ม.ย. 2012 Cooper Tire and Consortium Partners วจยและพฒนากระบวนการผลต ยางวายเลแหงส าหรบใชในอตสาหกรรมยางลอ รวมไปถงของเสยทเกดขนน าไปใชเปนเชอเพลง (จากชวภาพ) Cooper Tire: เทคโนโลยการผลตยางลอทงหมด Yulex: กระบวนการผลตยางวายเลเชงพาณชยส าหรบอตสาหกรรมยางลอ USDA's Agricultural Research Service: พนธศาสตรและวทยาศาสตร การเกบเกยวของยางวายเล Arizona State University: ประเมนผลกระทบของการใชงานของ ยางวายเลและอตสาหกรรมพลงงาน ทางชวภาพ วงเงน 6.9 ลานดอลลารสหรฐ ระยะเวลา 4 ป
การศกษาเพอใชประโยชนเชงพาณชย
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
วายเล (Guayule)
ม.ค. 2012 Bridgestone Americas and Yulex ประกาศโปรเจคพฒนายางวายเล พ.ค. 2013 ท าพธยกเสาเอกโครงการท Biorubber Process Research Center in Mesa, Ariz.
บนเนอท 10 เอเคอร ออฟฟศและแลบ 8,400 ตารางฟต นกวจยและเทคนคเชยน 40 คน
คาดวาจะไดตวอยางยางลอตนแบบ ประมาณกลางป 2015
การศกษาเพอใชประโยชนเชงพาณชย
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
Taraxacum kok-saghyz
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
พบทภเขา Tien Shan ในคาซคสถานป 1932
สงประมาณ 30 เซนตเมตร
ดอกสเหลอง ขนาดประมาณ 1 นว
มรากหนา ยาว ซงเปนแหลงใหน ายาง (laticifers)
เขตอบอน แถบเอเชยกลาง
ผลผลต 2 ครง/ป
ผลผลต: ยางธรรมชาต และ อนลน
การเกบเกยว: ใชเครองจกร
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
1932 คนพบครงแรกทคาซคสถาน
สงครามโลกครงท 2 USA 110 kg/ha, USSR 200 kg/ha
หลงสงครามโลกครงท 2 ยางพาราเขามาแทนท, ลมเลกโครงการไป
ประวต
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
รากเปนแหลงใหน ายาง (laticifers)
Photo credit: Lynn Ketchum.@ Oregon State University
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
ทมา: Ohio Agricultural Research and Development Center
ราก
แชในน ารอน
ชะลางอนลนออก
รากทเหลอ
บดกบลกบดพอรซเลน
เพอเอาผวของรากออก
แชในน า
ยางจากราก จะลอยขนดานบน
เกบเนอยาง ลางอกครง
ยางทได
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
ขอด
Taraxacum genes คลายกบ Hevea genes
(Hallahan and Keiper-Hrynko, 2004) น าหนกโมเลกลใกลเคยงกบยางพารา แหลงใหน ายาง (laticifers) เหมอนในยางพารา
ผลตภณฑทวไปทไมใชในทางการแพทย
การใชประโยชน
อนลน 36%
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
มโปรตนสงกวายางพารา และมกรดไขมนเลกนอย มอนลนเปนผลผลตพลอยได
ขอเสย
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
สมบต SMR20 TKS
Hardness (Shore A) 62 61
100% Modulus (MPa) 2.14 2.15
300% Modulus (MPa) 12.6 11.7
Tensile strength (MPa) 28.4 24.6
Elongation at break (%) 552 552
Resilience (%) 40 29
ทมา: Applied Polymer Research Center, The University of Akron
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
ทมา: Ohio Agricultural Research and Development Center
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
การศกษาการใชประโยชนเชงพาณชย
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
http://www.kultevat.com/news.html
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
Bridgestone Americas Center for Research and Technology
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
สมบตยางดบ
ยางดบ ยางพารา TKS
%เถา 0.7 0.8
%เจล 17 0.5
% cis 100 100
Mn (g/mol) 0.4 x 106 1.5 x 106
น าหนกโมเลกลของสวนทละลาย
ทมา: Bridgestone Corporation, 2012
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
สมบตยางคอมพาวด
ยางคอมพาวด ยางพารา TKS
อตราการกระจายตวของเขมาด า 92.1 84.1
การวลคาไนซ 100 98
ความสามารถในการผลต (S at 4 นาท RPA) 100 86
ความทนตอแรงดง 100 101
ความยดเมอขาด 100 104
ความตานทานการหมน 100 119
ยาง 100 phr; เขมาด า 50 phr; น ามน 10 phr
ทมา: Bridgestone Corporation, 2012
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
http://www.nydailynews.com/autos/tires-made-weeds-german-researchers-plan-reinvent-wheel-article-1.1494194#ixzz2uKDep0JT
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)
First tires using natural rubber produced in Europe. (Credit: Image courtesy of Elhuyar Fundazioa)
Quatrac Lite, size 155/65 R14.
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
สรป
Jan B. van Beilen and Yves Poireir, TRENDS in Biotechnology, 25 (11), 522-529, (2007)
โครงสราง Cis-1,4-polyisoprene Cis-1,4-polyisoprene Cis-1,4-polyisoprene
แหลงผลตน ายาง Laticifers Parenchyma cells Laticifers
เนอยาง 30-50% 3-12% นอย - 30%
ระยะเวลาเรมใหผลผลต 5-7 ป 2-3 ป 1 ป
การเกบผลผลต ใชแรงงานคนในการกรดยาง ใชเครองจกร ใชเครองจกร
ผลผลต 500-3,000 kg/ha/y 300-1,000 kg/ha/y 150-500 kg/ha/y
ก าลงการผลต 9,000,000 tonnes/y (2005) 10,000 tonnes/y (1910) 3,000 tonnes/y (1943)
สมบต ความแขงแรงเชงกลสง ยดหยนด ใกลเคยงกบยางพารา แตมโปรตนต ากวา
ใกลเคยงกบยางพารา แตมโปรตนสงกวา
การใชประโยชน ผลตภณฑยางทวไป เหมาะส าหรบถงมอยาง ถงยางอนามย อปกรณทางการแพทย
ผลตภณฑยางทวไปทไมใชในทางการแพทย
วายเล รสเซยน แดนดไลออน ยางพารา
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014
“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014