ขยะพลาสติกเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ ซึ่งต้องการเทคนิคการวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อระบุองค์ประกอบทางเคมีอย่างแม่นยำ เทคนิค Pyrolysis Gas Chromatography-Mass Spectrometry (Py-GC/MS) เป็นวิธีที่ได้รับการยอมรับในการวิเคราะห์ เนื่องจากสามารถระบุประเภทพอลิเมอร์ สารเติมแต่ง และสารมลพิษที่ปนเปื้อนในพลาสติกได้อย่างครบถ้วน โดยเฉพาะในตัวอย่างที่ซับซ้อน เช่น ไมโครพลาสติกในสิ่งแวดล้อมหรือขยะพลาสติกรีไซเคิล

          Py-GC/MS เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ทางเคมีที่ใช้ในการตรวจสอบสารประกอบอินทรีย์ โดยขั้นตอนหลักคือการทำลายตัวอย่างด้วยความร้อนเพื่อสร้างโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถระเหยได้ จากนั้นจะถูกแยกโดย Gas Chromatography (GC) และตรวจจับด้วย Mass Spectrometry (MS)

ขั้นตอนการทำงาน

1. กระบวนการไพโรไลซิส(Pyrolysis): ตัวอย่างจะถูกให้ความร้อนในบรรยากาศที่ไม่มีออกซิเจน (inert atmosphere) ที่อุณหภูมิประมาณ 600–1000°C เพื่อทำให้โครงสร้างพอลิเมอร์แตกตัวเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถระเหยได้
2. การแยกและวิเคราะห์: โมเลกุลที่เกิดจากการ Pyrolysisจะถูกส่งเข้าสู่ GC เพื่อแยกสารตาม Retention time ก่อนที่จะเข้าสู่ MS เพื่อระบุชนิดของสาร โดยใช้ข้อมูลมวลสารในการวิเคราะห์
3. สารประกอบอินทรีย์ที่พบจากขยะพลาสติก

1.สารจากการย่อยสลายพลาสติก

Oligomers: ผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายของพอลิเมอร์ เช่น Polyethylene (PE), Polypropylene (PP)

Monomers: สารที่ได้จากการแตกตัวของพอลิเมอร์ เช่น Ethylene, Propylene

2.สารเติมแต่ง

สารเติมแต่งทางเคมี: สารต้านออกซิเดชัน (Antioxidants), พลาสติกิไซเซอร์ (Plasticizers) เช่น Phthalates และ Bisphenol A

3.สารพิษและมลพิษ

Methylmercury: สารพิษที่สามารถจับตัวกับไมโครพลาสติกได้

สารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs): Benzene, Toluene, Cyclohexane

ขั้นตอนการทำงานของ Py-GC/MS

1. การเตรียมตัวอย่าง: ขยะพลาสติกจะถูกตัดเป็นชิ้นเล็กหรือบดให้ละเอียด และชั่งน้ำหนักประมาณ 0.2–1 มก.
2. กระบวนการPyrolysis: ตัวอย่างจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 300–1050°C เพื่อทำลายพอลิเมอร์
3. การแยกด้วย GC: ใช้คอลัมน์ GC เช่น ZB-5MS เพื่อแยกสารระเหย
4. การตรวจสอบด้วย MS: ใช้โหมด Electron Ionization (EI) หรือ Chemical Ionization (CI) เพื่อระบุสาร

ผลสรุปการวิเคราะห์

• การระบุสารประกอบ: พบสารประกอบหลักอย่างกรดเบนโซอิก, เมทิลอะคริเลต, และสไตรีน ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของโคพอลิเมอร์ในผลิตภัณฑ์ PET รีไซเคิล
• ความสามารถในการวิเคราะห์ Py-GC/MS สามารถตรวจจับสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ได้อย่างแม่นยำ
• การเตรียมตัวอย่างลดการสูญเสียตัวอย่างในขั้นตอนการเตรียม
• การวิเคราะห์ไมโครพลาสติก: สามารถวิเคราะห์ไมโครพลาสติกในระดับนาโน

          เทคนิค Py-GC/MS เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์สารประกอบจากขยะพลาสติกและไมโครพลาสติก โดยสามารถระบุสารต่าง ๆ เช่น โอลิโกเมอร์ มอนอเมอร์ สารเติมแต่ง และสารพิษ รวมถึง VOCs ด้วยความแม่นยำสูง ซึ่งมีประโยชน์ในการศึกษาผลกระทบจากไมโครพลาสติกต่อสิ่งแวดล้อม

Reference

1. Picó, Y., & Barceló, D. (2020). Pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry in environmental analysis: focus on organic matter and microplastics. Trends in Analytical Chemistry. DOI: 1016/j.trac.2020.115964
   บทความนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการใช้ Py-GC/MS ในการวิเคราะห์สารประกอบอินทรีย์และไมโครพลาสติกในตัวอย่างสิ่งแวดล้อม โดยเน้นถึงหลักการทำงานและการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ
2. Assessing the Efficacy of Pyrolysis–Gas Chromatography–Mass Spectrometry. Environmental Science & Technology, 2025. DOI: 1021/acs.est.4c12599
   การศึกษานี้ประเมินความเหมาะสมของ Py-GC-MS ในการวิเคราะห์พอลิเมอร์ในเลือดมนุษย์ โดยมีการพัฒนาวิธีการสกัดเพื่อลดการรบกวนจากแมทริกซ์
3. Microplastic Analysis by Gas Chromatography-Mass Spectrometry. (2022). [PDF]
   เอกสารนี้เสนอวิธีใหม่ในการระบุไมโครพลาสติกในน้ำเสียเทศบาลโดยใช้ Py-GC/MS และแสดงผลลัพธ์จากการวิเคราะห์ตัวอย่าง
4. Evaluation of Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry for Microplastic Identification. (EPA).
   รายงานนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของ Py-GC/MS ในการระบุและวัดไมโครพลาสติกในตัวอย่างสิ่งแวดล้อม โดยเน้นถึงกระบวนการผลิตไพโรไลซิสที่มีประสิทธิภาพ