หลอดกระดาษที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่ได้ทำจากกระดาษเพียงอย่างเดียวทั้งหมด หลอดที่ทำจากกระดาษ 100% จะเปียกเกินไปเมื่อสัมผัสกับของเหลวและไม่สามารถใช้เป็นหลอดได้ ดังนั้นควรเคลือบพื้นผิวด้วย
วัสดุเคลือบหลอดกระดาษที่ใช้กันมากที่สุดคือโพลีเอทิลีน (PE) หรือเรซินอะคริลิก ซึ่งเป็นวัสดุเดียวกับที่ใช้ทำถุงพลาสติกและกาว ถ้วยกระดาษยังเคลือบด้วยวัสดุชนิดเดียวกับหลอดกระดาษอีกด้วย การศึกษาก่อนหน้านี้จำนวนมากรายงานว่าการเคลือบโพลีเอทิลีนบนถ้วยกระดาษที่ถูกทิ้งสามารถสลายตัวเป็นอนุภาคขนาดเล็กโดยไม่สลายตัวจนหมดและกลายเป็นไมโครพลาสติก นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์กระดาษเหล่านี้ยังผลิตจากกระดาษและพลาสติก (วัสดุสองชนิดที่แตกต่างกันมาก) ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะรีไซเคิล
หลอดกระดาษธรรมดาใช้งานไม่สะดวก เมื่อสัมผัสกับของเหลวเป็นเวลานาน ของเหลวจะเปียก และเมื่อใช้หลอดเหล่านี้ดื่มเครื่องดื่มอัดลม ฟองจำนวนมากจะก่อตัวขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติพื้นผิวของมัน ปัจจุบัน หลอดโพลีแลกติกแอซิด (PLA) และหลอดข้าวมีจำหน่ายในท้องตลาดเพื่อทดแทนหลอดกระดาษ อย่างไรก็ตาม หลอด PLA หรือที่รู้จักกันในชื่อหลอดพลาสติกข้าวโพด ย่อยสลายได้ไม่ดีในมหาสมุทร แม้ว่าฟางข้าวจะสลายตัวได้ดีในสิ่งแวดล้อม แต่ก็มีข้อเสีย รวมถึงราคาที่สูงขึ้นเนื่องจากความยากลำบากในการผลิตจำนวนมากและหน้าตัดที่แหลมคม
ทีมวิจัยร่วมกันของ Dr. Oh Dongyeop และ Dr. Kwak Hojung จาก KRICT และศาสตราจารย์ Park Jeyoung จากมหาวิทยาลัย Sogang ได้พัฒนาหลอดกระดาษที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ 100% ทำงานได้ดีกว่าหลอดกระดาษทั่วไป และสามารถผลิตจำนวนมากได้อย่างง่ายดาย . งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ขั้นสูง.
ทีมวิจัยใช้เทคโนโลยีในการสังเคราะห์พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่รู้จักกันดี ได้แก่ polybutylene succinate (PBS) โดยการเติมนาโนคริสตัลเซลลูโลสจำนวนเล็กน้อยเพื่อสร้างวัสดุเคลือบ นาโนคริสตัลเซลลูโลสที่เติมเข้าไปนั้นเป็นวัสดุเดียวกับส่วนประกอบหลักของกระดาษ และช่วยให้พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถยึดติดกับพื้นผิวกระดาษได้อย่างแน่นหนาในระหว่างกระบวนการเคลือบ
หลอดกระดาษทั่วไปไม่ใช้วัสดุที่จะยึดสารเคลือบพลาสติกเข้ากับพื้นผิวของหลอดอย่างแน่นหนา ดังนั้นพื้นผิวของหลอดจึงไม่เคลือบด้วยพลาสติกสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการใช้งาน ข้อจำกัดที่สำคัญที่สุดที่เกิดขึ้นคือ หลอดจะเปียกเมื่อของเหลวสัมผัสกับส่วนที่ไม่เคลือบ และเกิดฟองอย่างกว้างขวางเมื่อหลอดกระดาษถูกทิ้งไว้ในเครื่องดื่มอัดลม เนื่องจากส่วนที่ไม่เคลือบจะรวมตัวกับน้ำได้ง่าย ในขณะที่ส่วนที่เป็นพลาสติกเคลือบจะมีคุณสมบัติกันน้ำได้ ทำให้เครื่องดื่มอัดลมสัมผัสกับพื้นผิวที่ไม่เรียบของหลอดกระดาษ
ข้อจำกัดเหล่านี้ถูกเอาชนะด้วยหลอดกระดาษใหม่ที่พัฒนาโดยทีมวิจัยของเรา ไม่เปียกง่ายหรือทำให้เกิดฟองในเครื่องดื่มอัดลม เนื่องจากวัสดุเคลือบจะปกคลุมพื้นผิวของหลอดอย่างแน่นหนาและสม่ำเสมอ นอกจากนี้วัสดุเคลือบยังทำจากกระดาษและพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจึงจะสลายตัวและย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์
ทีมวิจัยพบว่าหลอดกระดาษที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเหล่านี้รักษาความสมบูรณ์ทางกายภาพทั้งในเครื่องดื่มเย็นและเครื่องดื่มร้อน ทีมงานยังพบว่าหลอดไม่เปียกเมื่อใช้กวนเครื่องดื่มต่างๆ เช่น น้ำ ชา เครื่องดื่มอัดลม นม และเครื่องดื่มอื่นๆ ที่มีไขมัน หรือเมื่อสัมผัสกับของเหลวเป็นเวลานาน มีการเปรียบเทียบระดับความเปียกของหลอดกระดาษใหม่และหลอดกระดาษทั่วไป หลอดกระดาษธรรมดางออย่างรุนแรงเมื่อแขวนน้ำหนักประมาณ 25 กรัม หลังจากที่หลอดถูกจุ่มในน้ำเย็นที่อุณหภูมิ 5 องศาเป็นเวลา 1 นาที ในทางตรงกันข้าม หลอดกระดาษใหม่ไม่โค้งงอมากนัก แม้ว่าน้ำหนักจะมากกว่า 50 กรัมภายใต้สภาวะเดียวกันก็ตาม
หลอดที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถย่อยสลายได้ดีแม้ในมหาสมุทร โดยทั่วไป กระดาษหรือพลาสติกจะสลายตัวในมหาสมุทรได้ช้ากว่าในดินมาก เนื่องจากอุณหภูมิของมหาสมุทรต่ำและความเค็มสูง ซึ่งขัดขวางการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ทีมวิจัยทำการทดสอบการสลายตัวในสภาพแวดล้อมทางทะเลโดยการจุ่มตัวอย่างฟางที่ระดับความลึก 1.5–2 เมตรบนชายฝั่งใกล้เมืองโปฮัง ประเทศเกาหลีใต้
หลอดพลาสติกธรรมดาและหลอดพลาสติกข้าวโพดไม่สลายตัวหลังจากผ่านไป 120 วัน หลอดกระดาษแบบทั่วไปยังคงรักษารูปทรงและลดน้ำหนักได้เพียง 5% ของน้ำหนักทั้งหมด ในทางตรงกันข้าม หลอดที่พัฒนาโดยทีมวิจัยจะสูญเสียน้ำหนักมากกว่า 50% หลังจาก 60 วัน และสลายตัวอย่างสมบูรณ์หลังจาก 120 วัน
“เทคโนโลยีนี้เป็นเพียงก้าวเล็ก ๆ สู่ทิศทางที่เราต้องดำเนินการในยุคของพลาสติก การเปลี่ยนหลอดพลาสติกที่เรามักใช้เป็นหลอดกระดาษจะไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของเราในทันที แต่ความแตกต่างจะลึกซึ้งเมื่อเวลาผ่านไป หากเรา ค่อยๆ เปลี่ยนจากการใช้ผลิตภัณฑ์พลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งที่สะดวกสบายไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมต่างๆ สภาพแวดล้อมในอนาคตของเราจะปลอดภัยกว่าที่เรากังวลในปัจจุบันมาก" หัวหน้านักวิจัย ดร. โอ ดงยอบ กล่าว