นวัตกรรมต้นแบบถังดักไขมันเพื่อกำจัดไขมันจากการแปรรูปอาหารและอาหารเหลือทิ้ง

สำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)

คณะสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์

ดร.นรินทร์ บุญตานนท์

ความสำคัญ วัตถุประสงค์โครงการ

ปัจจุบันปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมเป็นปัญหาใหญ่ที่มีผลกระทบอย่างกว้างขวางโดยเฉพาะปัญหาด้านการจัดการขยะอินทรีย์จากการแปรรูปอาหารและอาหารเหลือทิ้งทั้งจากภาคครัวเรือนและภาคสถานประกอบการ โดยปัญหาที่มักจะพบจากกระบวนการแปรรูปอาหาร และการทิ้งเศษอาหารคือ น้ำมันและไขมัน แม้ว่าในปัจจุบันจะมีการใช้ถังดักไขมันและมีข้อกำหนดในการใช้อยู่แล้ว โดยถังดักไขมันจะเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยดักจับไขมันไม่ให้ปะปนไปกับน้ำที่ผ่านการใช้งานต่าง ๆ ภายในบ้าน ไม่ว่าจะเป็นน้ำทิ้งที่ใช้จากการอาบน้ำหรือน้ำทิ้งที่ใช้แล้วจากอ่างล้างจานในห้องครัวก่อนปล่อยลงสู่ท่อระบายน้ำสาธารณะ ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญในการทำให้เกิดท่อระบายน้ำอุดตัน ส่งผลต่อเนื่องให้เกิดน้ำท่วม แต่ปัญหาของการใช้ถังดักไขมันคือการบำรุงรักษาและการทำความสะอาดถังดักไขมันเพื่อทำให้ถังดักไขมันมีประสิทธิภาพในการใช้งานอย่างเต็มประสิทธิภาพ ซึ่งในส่วนของขั้นตอนการตักคราบไขมันที่ลอยบริเวณผิวหน้าทิ้ง ค่อนข้างเป็นปัญหากับผู้ใช้งานหลายๆคน ไม่ว่าจะระบบเล็กหรือระบบใหญ่ อันเนื่องมากจากภาพที่ไม่น่าดูจากคราบสกปรก และกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ที่เกิดจากการหมักหมมของคราบไขมันและเศษอาหารที่มาจากกระบวนการประกอบอาหาร ดังนั้นผู้วิจัยจึงได้มีแนวคิดที่จะหาวิธีที่จะสามารถทำให้ตัวถังดักไขมันนี้ สามารถที่จะมีกระบวนการในการย่อยสลายไขมันได้ด้วยตัวเอง เพื่อเป็นการลดภาระงานให้กับผู้ใช้และเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลของการใช้ ซึ่งจะส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อมได้ด้วยเช่นกัน

ถังดักไขมันแบบเดิมที่มีจำหน่ายและใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ต้องอาศัยผู้ใช้ในการดูแล และบำรุงรักษา โดยการตักคราบไขมันที่สะสมและลอยบริเวณผิวหน้าน้ำออกทุกๆ สัปดาห์ เพื่อไม่ให้เกิดการหมักหมมของไขมันและเศษอาหารขนาดเล็กจับตัวเป็นก้อนชั้นหนาคล้ายสบู่ มีผลทำให้น้ำไหลผ่านยากมาก ทางผู้วิจัยได้เล็งเห็นถึงปัญหาดังกล่าว จึงได้มีแนวคิดในการออกแบบถังดักไขมันรูปแบบใหม่ที่สามารถย่อยสลายไขมันได้ด้วยตัวมันเองโดยที่ไม่ต้องตักออก โดยอาศัยองค์ความรู้เกี่ยวกับความสามารถของแบคทีเรียและ/หรือ เอนไซม์ ประเภทต่างๆ ซึ่งแบคทีเรียและเอนไซม์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายไขมัน และน้ำมันถือเป็นกลุ่มแบคทีเรียและเอนไซม์ที่ควรให้ความสนใจ

เนื่องจากปัจจุบันบ่อยครั้งที่โลกต้องประสบกับปัญหาการรั่วไหลของน้ำมัน ทั้งจากภาคอุตสาหกรรม การคมนาคมขนส่ง รวมถึงจากอาคารบ้านเรือน ซึ่งส่งผลกระทบในวงกว้างต่อทั้งสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ดังนั้นทางผู้วิจัยจึงให้ความสนใจในการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับความสามารถของแบคทีเรียและเอนไซม์ในด้านต่างๆ ที่จะสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมได้อย่างตรงจุด ดังนั้นหากมีการนำเทคโนโลยีที่เหมาะสมสำหรับการจัดการน้ำมันและไขมันจากการแปรรูปอาหารและอาหารเหลือทิ้งมาใช้ ก็จะมีส่วนทำให้การจัดการกับปัญหาเหล่านี้ดีขึ้น เป็นการจัดการกับปัญหา ณ ต้นทางโดยมีผู้ที่ก่อให้เกิดปัญหาหรือเกี่ยวข้องเข้าไปมีส่วนร่วมในการจัดการกับปัญหาเหล่านั้น ส่งผลให้การจัดการเป็นไปอย่างยั่งยืน ลดผลกระทบได้ทั้งทางด้านเศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม

วัตถุประสงค์ของโครงการ
1. เพื่อให้ได้ขนาดและรูปแบบถังดักไขมันที่ได้มีการระบุวัสดุอุปกรณ์และขนาดไว้อย่างชัดเจน โดยครอบคลุมทั้งในระดับครัวเรือน ผู้ประกอบการ และอุตสาหกรรม
2. เพื่อให้ได้ต้นแบบถังดักไขมัน 3 ขนาดที่เหมาะสมกับระดับครัวเรือน ผู้ประกอบการ และอุตสาหกรรม โดยมีขนาดดังนี้คือ ขนาดเล็ก 20 ลิตร ขนาดกลาง 75 ลิตร และขนาดใหญ่ 1,600 ลิตร
3. เพื่อให้ได้สายพันธุ์แบคทีเรียหรือเอนไซม์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายไขมัน มีประสิทธิภาพในการกำจัดไขมัน/น้ำมัน ไม่น้อยกว่า 80%
4. เพื่อให้ได้ต้นแบบถังดักไขมันที่สามารถทำการแยกไขมันออกจากน้ำ และย่อยสลายไขมันได้ มีประสิทธิภาพไม่น้อยกว่า 80% ในการกำจัดไขมันและน้ำมันในสภาวะของการทดสอบจำลองเสมือนการใช้จริง
5. เพื่อให้ได้ต้นแบบถังดักไขมันที่ผ่านการปรับปรุง สามารถแยกไขมันออกจากน้ำและย่อยสลายไขมันได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งไม่น้อยกว่า 80%
6. เพื่อให้ได้ข้อมูลความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์และสิ่งแวดล้อม การประชาสัมพันธ์ และการจดทรัพย์สินทางปัญญา

การดำเนินการ
โครงการวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาข้อมูล ออกแบบ และจัดหาอุปกรณ์ โดยการกำหนดคุณลักษณะต่างๆ ให้เหมาะสมกับปริมาณน้ำเสีย ปริมาณไขมัน/น้ำมัน จากแหล่งกำเนิด พร้อมทั้งคัดเลือกสายพันธุ์จุลินทรีย์หรือเอนไซม์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายไขมันและทดสอบการย่อยสลายภายในห้องปฏิบัติการเพื่อคัดเลือกสายพันธุ์จุลินทรีย์หรือเอนไซม์ ทดสอบประสิทธิภาพเบื้องต้น โดยใช้น้ำมันที่ใช้สำหรับการประกอบอาหารในการทดสอบ โดยจำลองเสมือนการใช้จริง และนำไปติดตั้งในพื้นที่ใช้งานจริงเพื่อศึกษาและเปรียบเทียบกับรูปแบบของการใช้งานถังดักไขมันแบบเดิม โดยถังดักไขมันรูปแบบใหม่จะถูกออกแบบให้มีท่อสำหรับทางน้ำเข้าที่อยู่สูงกว่าท่อน้ำออก เมื่อน้ำเสียไหลเข้ามาในส่วนล่างของถัง ในส่วนของไขมันจะลอยขึ้นด้านบนผิวน้ำ สำหรับน้ำที่อยู่บริเวณด้านล่างที่ถูกแยกออกจากไขมันก็จะไหลออกทางช่องน้ำออก ส่วนไขมันที่ลอยบริเวณผิวหน้า เมื่อน้ำในถังลดระดับลงถึงระดับหนึ่ง (ที่กำหนดไว้ตามอัตราการสะสมเฉลี่ยของไขมันและน้ำมัน) ไขมันและน้ำมันจะไหลเข้าสู่ถัง (ในอัตราที่เท่ากับการสะสม) ที่มีการติดตั้งระบบ Ultrasonic เพื่อทำให้เกิดการแตกตัวของไขมันและน้ำมันเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก จากนั้นจะมีการสเปรย์แบคทีเรียและ/หรือ เอนไซม์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายคราบไขมันและน้ำมันไปยังบริเวณผิวหน้าของน้ำที่มีการกระจายตัวของโมเลกุลไขมันและน้ำมันอยู่ เพื่อทำการย่อยสลายไขมันเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ผลการดำเนินงาน
ถังดักไขมันรูปแบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถนำมาใช้เพื่อช่วยแก้ปัญหาของการใช้งานถังดักไขมันรูปแบบเดิมโดยสามารถย่อยสลายไขมัน/น้ำมันที่มาจากกระบวนการปรุงอาหารและอาหารเหลือทิ้งได้ภายในระบบโดยไม่จำเป็นต้องมีการตักออกไปจำกัดเหมือนแบบเดิม โดยในปัจจุบันประสิทธิภาพของการย่อยสลายไขมัน/น้ำมันในระบบอยู่ที่ 80% เป็นผลมาจากระบบที่ออกแบบให้มีการสลายตัวของน้ำมันภายในถังเบื้องต้นด้วยการออกซิไดซ์โดยโอโซนที่เติมเข้าระบบพร้อมการดูดน้ำมันลงด้านล่างเพื่อช่วยในการผสม จากนั้นน้ำมันถูกออกซิไดซ์บางส่วนจะถูกย่อยต่อโดยเชื้อ Bacillus subtilis ที่มีความสามารถในการกำจัดไขมัน/น้ำมันในระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีความปลอดภัยในการใช้งานกว่าเชื้อชนิดอื่น พร้อมกับการเติมอากาศเข้าไปในระบบ โดยระบบนี้สามารถออกแบบให้มีขนาดที่เหมาะสมต่อการใช้งานและปริมาณน้ำมันที่หลากหลายทั้งขนาดสำหรับครัวเรือน ร้านค้า หรือสถานประกอบการ ทั้งยังมีต้นทุนในการพัฒนาที่ต่ำกว่าถังดักไขมันรูปแบบเดิม ซึ่งจะเป็นแรงจูงใจที่ดีต่อการนำไปใช้งาน ตลอดจนจากการทดสอบการใช้งานในเบื้องต้นยังทำให้ผู้ใช้เกิดความพึงพอใจอีกด้วย โดยหากมีการนำเทคโนโลยีที่เหมาะสมสำหรับการจัดการน้ำมันและไขมันจากการแปรรูปอาหารและอาหารเหลือทิ้งมาใช้ ก็จะมีส่วนทำให้การจัดการกับปัญหาเหล่านี้ดีขึ้น เป็นการจัดการกับปัญหา ณ ต้นทางโดยมีผู้ที่ก่อให้เกิดปัญหาหรือเกี่ยวข้องเข้าไปมีส่วนร่วมในการจัดการกับปัญหาเหล่านั้น ส่งผลให้การจัดการเป็นไปอย่างยั่งยืน ลดผลกระทบได้ทั้งทางด้านเศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม

การนำไปใช้ประโยชน์
ทางคณะผู้วิจัยได้มีการนำถังดักไขมันรูปแบบใหม่ไปติดตั้งในร้านอาหารประเภทตามสั่งมีปริมาณของการจำหน่ายอาหารประเภทตามสั่งรวมประมาณวันละ 250-300 จาน โดยทางคณะผู้วิจัยได้ดำเนินการเปลี่ยนถังดักไขมันเดิมของร้านเป็นต้นแบบถังดักไขมันรูปแบบใหม่ภายใต้โครงการวิจัยโดยได้ดำเนินการติดตั้งตั้งแต่วันที่ 8 พฤษภาคม 2566 โดยมีการติดตั้งเป็นระยะเวลา 1 เดือน
จากการสอบถามความพึงพอใจของผู้ใช้ในประเด็นต่างๆ ทั้งในเรื่องของคุณภาพของผลิตภัณฑ์, ความสะดวกในการใช้งาน, การบำรุงรักษา, ความแตกต่างจากผลิตภัณฑ์เดิม รวมถึงการสำรวจความต้องการซื้อของผู้ใช้ พบว่า ผู้ใช้มีความพึงพอใจในตัวผลิตภัณฑ์ค่อนข้างมาก เนื่องจากมีความแตกต่างจากผลิตภัณฑ์เดิม ทั้งในเรื่องของความสะดวกในการใช้งาน โดยที่ไม่ต้องทำการตักไขมันน้ำมันออก รวมถึงความถี่ในการทำความสะอาดถังดักไขมัน โดยถังดักไขมันเดิมต้องทำความสะอาดทุกๆ สัปดาห์ เพื่อไม่ให้ส่งกลิ่นไม่พึงประสงค์ภายในพื้นที่ทำงาน สำหรับในขั้นตอนของการบำรุงรักษาถังดักไขมันรูปแบบใหม่สามารถทำได้เพียงนำตะกร้าที่กรองเศษอาหารมาเททิ้งในทุกๆวัน ก็สามารถใช้งานได้ต่อเนื่องโดยที่ไม่ต้องทำการตักไขมันและน้ำมันออก
อีกทั้งผู้ใช้ยังให้ความสนใจในการซื้อเพื่อนำไปติดตั้งใช้งานในพื้นที่หากผลิตภัณฑ์นี้มีการผลิตเพื่อจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ อีกทั้งยังยินดีที่จะจ่ายในส่วนของค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมทั้งในส่วนของค่าไฟฟ้า และค่าเชื้อจุลินทรีย์ที่ใช้ในกระบวนการย่อยสลาย นอกจากนี้ทางผู้ใช้ได้ให้ข้อเสนอแนะในส่วนของการเพิ่มขนาดของถังดักไขมันให้มีขนาดที่ใหญ่ขึ้น เพื่อที่จะสามารถรองรับน้ำทิ้งได้ในปริมาณที่มากขึ้น

สำหรับถังดักไขมันโดยทั่วไปที่จำเป็นต้องมีการตักไขมันออกระหว่างการใช้งาน ซึ่งไขมันจะถูกแยกและนำไปทิ้งรวมกับขยะมูลฝอยประเภทอื่นๆ ซึ่งอาจทำให้เกิดการปนเปื้อนสู่ขยะประเภทอื่นๆที่สามารถเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลได้ และเมื่อเกิดการปนเปื้อนสู่ขยะประเภทอื่นๆ ขยะเหล่านั้นจะไม่สามารถนำกลับเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลได้และจะถูกนำเข้าสู่การฝังกลบ ดังนั้นถังดักไขมันรูปแบบใหม่ที่สามารถย่อยสลายไขมันได้ด้วยตัวเองจึงสามารถเข้ามามีบทบบาทในการจัดการกับปัญหาดังกล่าว ทั้งในเรื่องของการลดภาระการบำรุงรักษาระหว่างการใช้งาน อีกทั้งยังสามารถลดความเสี่ยงในการปนเปื้อนของไขมันออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ด้วยเช่นกัน ปัจจุบันได้มีข้อกำหนดให้ครัวเรือนและสถานประกอบการทั้งขนาดเล็ก กลาง และขนาดใหญ่ ต้องมีการติดตั้งระบบในการดักจับไขมันในน้ำทิ้งก่อนปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ซึ่งหากมีการนำเทคโนโลยีดังกล่าวไปใช้ในการดักจับและย่อยสลายไขมันได้ด้วยตัวมันเองก็จะสามารถแก้ไขปัญหาการปนเปื้อนของไขมันจากน้ำทิ้งออกสู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวสามารถขยายผลไปได้ทั้งในระดับชุมชน ประเทศ และในระดับโลก เพื่อเข้าไปจัดการกับปัญหาไขมันที่ปนเปื้อนออกมากับน้ำทิ้งได้อย่างตรงจุด และมีประสิทธิภาพทั้งในระยะสั้นและระยะยาว

- ภาคครัวเรือน

- สถานประกอบการขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่