พงษ์พัฒน์ ประวัง | นักศึกษาปริญญาเอก วิศวกรรมเคมี Institute of Process Engineering

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

ติดต่อเรา