สวัสดีครับ ผมชื่อ พงษ์พัฒน์ ประวัง เป็นนักเรียนทุนปริญญาเอกปี 2015 สาขาวิศวกรรมเคมี ศึกษาอยู่ที่ Institute of Process Engineering (IPE) ซึ่งตั้งอยู่ที่เมืองปักกิ่ง (รูปที่ 1) IPE เป็นสถาบันของมหาวิทยาลัย UCAS หรือ University of Chinese of Academy of Sciences และทุนที่ผมได้รับเป็นทุน CAS-TWAS ที่เป็นความร่วมมือระหว่าง Chinese Academy of Sciences (CAS) กับ The World Academy of Sciences (TWAS) ได้ให้โอกาศแก่นักเรียนที่มาจากประเทศที่กำลังพัฒนาอย่างประเทศ เช่น อินเดีย ปากีสถาน ฟิลิปปินส์ พม่า ลาว และ ไทย ให้ได้มีโอกาสมาศึกษาต่อปริญญาเอก 4 ปี ที่สาธารณรัฐประชาชนจีน ซึ่งทุน CAS-TWAS มีให้เฉพาะปริญญาเอก (Ph.D) และนักวิจัยหลังปริญญาเอก (post-doctor) ซึ่งรายละเอียดทุนสามารถอ่านได้ตามลิ้งด้านล่าง
รูปที่ 1 บรรยากาศรอบสถาบันวิจัย Institute of Process Engineering
มหาวิทยาลัย UCAS มีหน่วยงานวิจัยแยกออกไปตามสาขาเฉพาะด้านที่เกี่ยววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี นอกจากทุน CAS-TWAS ก็ยังมีทุนอื่นๆ อีก เช่น ทุน One Belt One Road สำหรับศึกษาต่อทางด้านปริญญาโท หรือ ทุน UCAS ทุนที่กล่าวมานี้ไม่มีข้อผูกมัดใดๆ อย่างเช่นเรียนจบแล้วไม่ต้องใช้ทุนคืน หรือ จบแล้วไม่จำเป็นต้องเป็นบุคลากรมหาวิทยาลัย ทุนที่ได้รับก็เพียงพอต่อค่าใช้จ่ายค่าคลองชีพที่ประเทศจีนในเมืองปักกิ่ง และค่าหอซึงเป็นหอพักนักศึกษา มีการรักษาความปลอดภัยอยู่ตลอด ทำให้มั่นใจได้ว่าเป็นนักเรียนทุนที่นี้สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ไร้ความกังวลเรื่องหอพักไปได้เลย
ส่วนแผนการเรียนของปริญญาเอกนั้น จะต้องเรียนวิชาหลัก 2 วิชา และวิชาเกี่ยวกับภาษาจีน 3 วิชาในเทอมแรก วิชาหลักขึ้นอยู่กับนักศึกษาว่าเรียนจบสาขาไหนมา จะใช้เวลาทั้งหมด 4 เดือน หลังจากนั้น จะเริ่มทำงานวิจัย ซึ่งหัวข้องานวิจัยนั้นจะต้องขึ้นอยู่กับอาจารย์ที่ปรึกษา (professor) เนื่องจากขึ้นอยู่กับทุนวิจัยและประสบการณ์ของอาจารย์ท่านนั้น หลังจากที่ผมได้เรียนจบในภาคเรียนแรกในเดือนธันวาคม ก็เข้ามาคุยกับอาจารย์ที่ปรึกษา (Professor Wang Hui) เพื่อชี้แจงรายละเอียดงานและแนะนำเพื่อนคนจีนที่อยู่ในกลุ่มแลปเดียวกันให้รู้จัก ช่วงเริ่มต้นเพื่อนค่อนข้างทำงานยากพอสมควรเนื่องจากในกลุ่มแลปผม ไม่มีนักศึกษาต่างชาติอยู่เลย และการคุยหรือถามกับเพื่อนคนจีนแต่ละครั้งค่อนข้างลำบาก เพราะผมใช้ภาษาอังกฤษ แต่คนจีนที่สามารถพูดหรือใช้ภาษาอังกฤษได้มีน้อยคนมาก แต่เมื่อได้ทำงานในแลปด้วยกันบ่อยๆ ก็ทำให้เข้าใจภาษากันมากขึ้น ส่วนตัวผมก็ได้เรียนรู้คำภาษาจีนมากขึ้น เนื่องจากการทำแลปในแต่ละครั้งคนต่างชาติจะมีปัญหาเยอะมากเนื่องจาก เราจะต้องใช้เครื่องวิเคราะห์เกือบทั้งหมดที่เป็นภาษาจีนดังรูปที่ 2 และสารเคมีที่เราต้องการเราจะต้องสั่งด้วยภาษาจีน
รูปที่ 2 ทำงานวิจัยในห้องการทดลองเกี่ยวกับการสังเคราะห์สารและขวดสารเคมีตัวอย่าง
แต่ก็ไม่ได้ลำบากถึงขนาดนั้น แต่ทุกครั้งที่จะสั่งสารเคมีหรือหาสารเคมีเราจะต้องอาศัยเพื่อนคนจีนในแลปให้ช่วยค้นหาและสั่งของให้กับเรา ถือเป็นเรื่องที่ดีทำให้เราได้รู้จักคนเยอะและรู้จักการทำงานร่วมกับเพื่อนคนจีน และการทำงานวิจัยในระดับปริญญาเอก จะมีการสอบอยู่เป็นระยะ เช่น การทำรายงานผลประจำปี การสอบหัวข้อวิจัย และการสอบความก้าวหน้าซึ่งระหว่างนั้น ก็จะมีการประชุมรายงานประจำสัปดาห์อยู่ตลอด ในการประชุมนั้นจะใช้ภาษาจีนเป็นส่วนใหญ่ดังรูปที่ 3 แต่เมื่อถึงตอนเราจะต้องนำเสนอนั้นจะเป็นการใช้ภาษาอังกฤษแทน ทั้งนี้ทั้งนั้นภาษาส่วนใหญ่ที่ผมใช้ในการทำวิจัยจะเป็นภาษาอังกฤษ
รูปที่ 3 นำเสนอสรุปผลงานประจำปี
เล่าเรื่องงานวิจัย
หัวข้องานวิจัยที่ผมศึกษาอยู่ คือ การสกัดสารธรรมชาติจากพืช 2 ชนิด พืชชนิดแรกคือ ต้น Qinghaosu (青蒿素) สกัดได้ อาร์ทีมิซินิน (Artemisinin) ใช้เป็นยารักษาโรคมาลาเรีย ซึ่งงานวิจัยได้ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวจีน Tu Youyou และได้รับรางวัลโนเบลสาขาแพทย์ในปี พ.ศ. 2558 (2015) ซึ่งสถาบันที่ผมอยู่ได้รับเงินสนับสนุนจากภาคอุตสหากรรม และตัวพืช Qinghaosu ที่ผ่านการอบแล้ว ให้มาหาวิธีสกัดและตัวทำละลายที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าสารเคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรม งานวิจัยชิ้นนี้ เป็นงานที่ผมไม่เคยทำมาก่อน เพราะสถาบันวิจัยที่ผมอยู่ส่วนใหญ่มุ่งเน้นทำตัวเร่งปฏิกิริยาสารของเหลวไอออนิก ให้กับโรงงานปิโตรเลียมและโรงงานแบตเตอรี่ ทำให้งานชิ้นนี้ ขาดคนมีประสบกาณ์และความเชี่ยวชาญ ผมและเพื่อนคนจีนได้รับงานนี้มาทำจากอาจารย์ที่ปรึกษา
เวลาผ่านไปหลายเดือน ผมก็สามารถค้นหาสารสกัดที่มีโครงสร้างเป็นโพลีเมอร์ (polymer) มีความเป็นพิษต่ำ (low toxicity) มีจุดเดือดสูงจะช่วยเพิ่งวงกว้างในการทดสอบเรื่องอุณหภูมิในการสกัด และที่สำคัญสามารถละลายได้ดีกับอาร์ทีมิซินิน ใช้ร่วมกับวิธีการสกัดแบบใช้คลื่นอัตราโซนิค (ultrasonic assisted extraction) ช่วยเร่งให้สารที่ต้องการออกมาตัวพืชและละลายในสารสกัด วิธีนี้จะช่วยลดระยะเวลาการสกัดผลการทดลองพบว่าใช้เวลาการสกัดให้ได้ผลที่ดีที่สุดอยู่ที่ 1 ชั่วโมง เมื่อเทียบกับการทดลองที่ใช้สารปีโตรเลียมอีเธอร์ที่มีจุดเดือด 30-60 (petroleum ether 30-60) กับวิธีการสกัดแบบต่อเนื่อง (Soxhlet extraction) ดังรูปที่ 4 ที่ซึ่งใช้เวลาการสกัดค่อนข้างยาวนานถึง 12 ชั่วโมงและประสิทธิภาพการสกัดยังไม่สูงที่สุด
รูปที่ 4 การสกัดโวยวิธีการสกัดแบบต่อเนื่อง (Soxhlet extraction)
หลังจากการค้นพบสารสกัดแล้ว ยังทำการทดสอบประสิทธิภาพการใช้ซ้ำของสารสกัดได้มากถึง 5 รอบโดยประสิทธิภาพการสกัดยังสูงเกินกว่า 50 เปอร์เซ็น นอกจากการสกัดที่ดีแล้ว เรายังต้องหารวิธีการแยกสารที่เราต้องการออกจากตัวทำละลายโพลีเมอร์ นั้นเป็นสิ่งยากเนื่องจากปกติแล้วถ้าใช้ตัวทำละลายออร์แกนิคจะมีจุดเดือดที่ต่ำสามารถระเหยสารสกัดออกได้เลย เนื่องจากอาร์ทีมิซินินเป็นสารที่มีจุดเดือดที่สูงทำให้สารสกัดจาก โพลีเมอร์ไม่สามารถแยกออกจากอาร์ทีมิซินินได้ด้วยวิธีนี้ จึงต้องคิดหาวิธีอื่น และทำให้คนพบว่าตัวดูดซับเรซินที่มีรูพรุ่นระดับมาโคร (macroporous resin) สามารถดูดซับสารอาร์ทีมิซินินได้ที่อุณหภูมิห้อง จึงได้ทำสารสั่งเรซินที่มีลักษณะแบบนี้มาด้วยกัน 5 แบบ และได้ค้นพบแบบที่ดีที่สุดเหมาะสำหรับการแยกอาร์ทีมิซินินออกจากสารสกัดโพลีเมอร์ งานวิจัยนี้ได้ถูกตีพิมพ์ ในวรสารของ Industrial & Engineering Chemistry Research ซึ่งอยู่ในเครือเดียวกับ American Chemical Society (ACS) ดังรูปที่ 5
รูปที่ 5 หน้าปกวรสารและผลงานที่ได้ตีพิมพ์
นอกเหนือจากนี้ ยังได้รับรางวัลโปสเตอร์ดีเด่น (รูปที่ 6) ในงานประชุมวิชาการนานาชาติ 2017 CAS-TWAS Symposium on Green Chemistry and Technology for sustainable Development ที่ กรุงปักกิ่ง ในปี 2017
รูปที่ 6 งานรับรางวัลโปสเตอร์ดีเด่น
ส่วนพืชที่ 2 ที่ได้มาเป็นต้น โรสแมรี Rosemary สามารถสกัดได้ กรดโรสมารินิค Romarinic acid (RA) เป็นสารที่มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระซึ่งอนุมูลอิสระเป็นสื่งที่ไม่ดีต่อร่างกายทำให้ร่างกายเราเสื่อมสภาพเร็ว เนื่องจากตัวอนุมูลอิสระจะสร้างพันธะกับสารอื่น ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นสาเหตุให้สารเหล่านั้นเกิดการเสื่อมสภาพ เรียกว่า “ออกซิเดชั่น” เมื่อเกิดออกซิเดชั่นในร่างกายบ่อยและมากขึ้นก่อให้เกิดการเสื่อมถอยของร่างกาย รวมทั่ง โรคมะเร็ง โรคเบาหวาน โรคหัวใจ ฯลฯ งานวิจัยนี้ได้ถูกมุ้งเน้นการหาสารตัวทำละลายและวิธีการสกัดที่ดีที่สุดเพื่อลดต้นทุนการผลิตและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมงานวิจัยนี้ ณ วันที่เขียนบทความยังไม่ได้ถูกตีพิมพ์จึงไม่สามารถให้ข้อมูลในรายละเอียดได้แต่มีภาพให้ดูเล็กน้อย (รูปที่ 7)
รูปที่ 7 การสกัดด้วยวิธีของเหลวกับของเหลวที่ไม่ละลายกัน ด้านบนเป็นสารสกัดเอากรดโรสมารินิคออกจากด้านล่าง
นอกจากการสกัดพืชแล้วในช่วงเริ่มต้นเป็นช่วงที่ทำงานยากมากซึ่งช่วงนั้น ยังไม่มีทุนวิจัยเกี่ยวกับพืชเหล่านี้ ผมจึงได้เรียนรู้งานวิจัยเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งเป็นงานที่ผมเคยทำงานก่อนตั้งแต่ตอนเรียนปริญญาตรีและโทที่ไทย แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น เนื่องจาก บนตัวการนำไปใช้นั้นเป็นคนละรูปแบบ ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผมได้เคยศึกษานั้นเป็นตัวเร่งที่เป็นของแข็ง แต่ตอนมาอยู่ที่ IPE ได้ทำตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของเหลวในรูปไอออนิค (Ionic liquid) กับปฏิกิริยาแอลคิเลชัน (Alkylation of Isobutane/butene) เพื่อให้ได้สารที่เอาไปเพิ่มค่าออกเทน (RON number) ให้กับน้ำมันรถยนต์ ผลลัพธ์ที่ได้ ทำให้ผมสามารถค้นพบสาร deep eutectic ionic liquids ที่ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในรูปแบบของเหลว เป็นสารที่เกิดจากการนำสาร 2 ชนิด ที่มีจุดหลอมเหลวสูง มาผสมกันจนทำให้สารผสมเป็นสารที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ สามารถคงสถานะเป็นของเหลวได้ในอุณหภูมิห้อง รูปเครื่องกระบวนการทำแลปของปฏิกิริยาแอลคิเลชันถูกแสดงในรูปภาพที่ 8
รูปที่ 8 โปสเตอร์งานวิจัยและอุปกรณ์การทดสอบประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยา
ซึ่งปฏิกิริยาต้องเกิดในถังปฏิกรณ์ที่ตั้งอุณหภูมิต่ำและความดันที่สูงในระดับ 4 บาร์หรือบรรยากาศมาตรฐาน (4 atm) หลังจากนั้นก็เปิดปั้มให้สารตั้งต้น isobutane/butene ในสัดส่วนที่พอเหมาะไหลเข้าไปในตัวถังปฏิกรณ์ ซึ่งข้างในนั้นจะมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้เตรียมไว้ใส่ลงไปในนั้นก่อน ปฏิกิริยาได้เกิดขึ้นหลังจากปล่อยสารตั้งต้นลงไปในถังปฏิกรณ์ และได้สัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีการกวดอยู่ตลอดเวลา จนปฏิกิริยาได้เข้าสู่สภาวะคงที่หลังจากนั้นก็ได้ทำการเก็บสารผลิตภัณฑ์ไม่มีสีออกจากถังปฏิกรณ์ซึ่งจะแยกชั้นอยู่ด้านบนของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีสีเหลือง สารผลิตภัณฑ์จะถูกวิเคราะห์หาปริมาณสารด้วยโครมาโตกราฟีชนิดแก็ส (Gas chromatography) เป็นอันเสร็จสิ้นกระบวนการทำแลปในงานวิจัยชิ้นแรก ได้ทำในช่วงปีแรกก่อนที่จะได้เริ่มทำงานสกัดยาจากพืช
ที่มาที่ไปในการได้มาเรียนที่ IPE ผมต้องขอขอบคุณผู้ให้โอกาส อาจารย์ที่ปรึกษาตอนเรียนปริญญาโท รองศาสตราจารย์ ดร. วิษณุ มีอยู่ ปัจจุบันดำรงตำแหน่งรองอธิการบดีฝ่ายวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร และเป็นอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร และเป็นอาจารย์ที่ปรึกษาให้กับวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ที่ผมเรียนปริญญาโทสาขาเทคโนโลยีปิโตรเลียม
ในอนาคต ผมตั้งใจจะนำความรู้และทักษะที่ได้รับจากการเรียนและการทำวิจัยที่ IPE กลับไปใช้และพัฒนาบุคลากรหรือนักเรียนนักศึกษาในประเทศไทย อีกทั้งความสัมพันธ์ที่ผมได้สร้างไว้ในประเทศจีน เป็นเหมือนธงชาติที่ปักไว้ที่ IPE (รูปที่ 9) ไม่ว่าจะเป็นอาจารย์ที่ปรึกษาต่างชาติ เพื่อนที่ปรึกษาต่างชาติ ซึ่งในอนาคต พวกเขาอาจจะได้เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาให้กับมหาวิทยาลัยชั้นนำของประเทศจีน หรือประเทศอื่นๆ ผมมีความตั้งใจจะนำโอกาสเหล่านี้ มอบให้กับเด็กรุ่นต่อๆไป ให้มีโอกาสได้ศึกษาต่อต่างประเทศ โดยไม่เสียค่าใช้จ่าย และยังมีรายได้เล็กน้อยสำหรับเก็บออม เพื่ออนาตค
รูปที่ 9 ธงนานาชาติใต้ตึกสถาบันวิจัย IPE ที่ผมอยู่
