มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ โดย ศาสตราจารย์ ดร.พีรพงศ์ จิตเสงี่ยม สถาบันวิจัยพหุศาสตร์ พัฒนานวัตกรรมผิวทางและพื้นทางจากขยะพลาสติกและไบโอชาร์ เพื่อยกระดับวัสดุเหลือใช้ให้เกิดประโยชน์ในงานก่อสร้างถนน ควบคู่กับการพัฒนาสมรรถนะทางวิศวกรรม ลดการใช้ทรัพยากร และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก นวัตกรรมดังกล่าวผสานแนวคิดการจัดการขยะพลาสติกและชีวมวลทางการเกษตรเข้ากับการก่อสร้างถนนอย่างยั่งยืน โดยมีการนำไปใช้ในโครงการต้นแบบหลายแห่ง รวมถึงถนนต้นยางนา อำเภอสารภี จังหวัดเชียงใหม่ ซึ่งผลประเมินระบุว่ามีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำกว่าการก่อสร้างถนนแบบปกติประมาณ 90 ตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า

แนวคิดการพัฒนานวัตกรรมนี้เกิดจากปัญหาการจัดการชีวมวลทางการเกษตรและขยะพลาสติก ซึ่งยังเป็นความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อม การเผาชีวมวลในที่โล่งก่อให้เกิดฝุ่นและปล่อยคาร์บอนสู่บรรยากาศ ขณะที่ขยะพลาสติกบางส่วนยังถูกนำไปฝังกลบแทนการรีไซเคิลหรือใช้ประโยชน์ต่อ ทีมวิจัยจึงนำวัสดุเหลือใช้เหล่านี้มาพัฒนาเป็นส่วนประกอบของโครงสร้างถนน โดยมุ่งให้วัสดุมีบทบาททั้งด้านสมรรถนะทางวิศวกรรมและการใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า

นวัตกรรมประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก ได้แก่ ชั้นผิวทางพอรัสแอสฟัลต์คอนกรีตผสมขยะพลาสติกและไบโอชาร์ และ ชั้นพื้นทาง Smart and Green Road Base ที่ออกแบบให้ลดขั้นตอนการก่อสร้าง พร้อมระบบล่อรากเพื่อสนับสนุนการดูแลต้นไม้ริมทาง

สำหรับไบโอชาร์ ผลิตจากชีวมวลผ่านกระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis) หรือการให้ความร้อนภายใต้สภาวะจำกัดออกซิเจน ทำให้คาร์บอนส่วนหนึ่งคงอยู่ในรูปของแข็งที่มีความเสถียร เมื่อนำมาเป็นส่วนประกอบของวัสดุทาง จึงเป็นแนวทางกักเก็บคาร์บอนไว้ในโครงสร้างถนนและเพิ่มทางเลือกในการใช้ประโยชน์จากชีวมวลแทนการเผาทิ้ง ขณะที่ขยะพลาสติกสามารถนำมาใช้ปรับปรุงสมบัติของแอสฟัลต์คอนกรีตและทดแทนวัสดุประสานบางส่วน ช่วยเพิ่มมูลค่าให้วัสดุที่อาจถูกนำไปฝังกลบ และลดความต้องการใช้วัสดุใหม่

ชั้นผิวทางพอรัสแอสฟัลต์คอนกรีต (Porous Asphalt Concrete) มีโครงสร้างช่องว่างที่เชื่อมต่อกัน ทำให้น้ำไหลผ่านได้ ช่วยลดการสะสมของน้ำบนผิวทางและเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่ อย่างไรก็ตาม ผิวทางที่มีความพรุนสูงต้องอาศัยวัสดุประสานที่ยึดเกาะมวลรวมได้ดี โดยทั่วไปอาจใช้ยางแอสฟัลต์ดัดแปรพอลิเมอร์ (PMA) ซึ่งมีราคาสูง ทีมวิจัยจึงพัฒนาแนวทางใช้ขยะพลาสติกร่วมกับยางแอสฟัลต์ซีเมนต์เกรดมาตรฐาน AC 60/70 เพื่อยกระดับสมรรถนะให้ใกล้เคียงกับการใช้ PMA พร้อมลดปริมาณยางที่ต้องใช้และเติมไบโอชาร์เพื่อกักเก็บคาร์บอน นอกจากนี้ การใช้พลาสติกเป็นวัสดุผสมในแอสฟัลต์คอนกรีตยังช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดร่องล้อ ซึ่งเป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของผิวทาง

ส่วน ชั้นพื้นทาง Smart and Green Road Base พัฒนาต่อยอดจากวัสดุมวลรวมกำลังอัดต่ำชนิดไหลตัวได้ หรือ CLSM (Controlled Low-Strength Material) ซึ่งสามารถไหลตัวและเซ็ตตัวได้เองโดยไม่ต้องอาศัยการบดอัดแบบพื้นทางหินคลุกทั่วไป การออกแบบให้มีกำลังเหมาะสมกับหน้าที่ของชั้นพื้นทางช่วยลดการใช้ปูนซีเมนต์และลดการพึ่งพาเครื่องจักรหนัก เมื่อประยุกต์ใช้ร่วมกับไบโอชาร์ จึงมีศักยภาพในการลดขั้นตอนก่อสร้าง การใช้พลังงาน และการปล่อยคาร์บอน พร้อมกักเก็บคาร์บอนไว้ในวัสดุพื้นทาง

นอกจากการพัฒนาสมรรถนะของโครงสร้างถนนแล้ว ทีมวิจัยยังออกแบบระบบให้น้ำบริเวณรากต้นไม้ หรือระบบล่อราก (Root Watering System) โดยประยุกต์ใช้คอนกรีตพรุนผสมไบโอชาร์ (Bio-Permeable Concrete) เพื่อเปิดทางให้น้ำไหลลงสู่บริเวณรากต้นไม้ ควบคู่กับการรองรับแรงกดทับ ช่วยสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของรากใต้ผิวทาง ทั้งนี้ การติดตั้งระบบต้องดำเนินควบคู่กับการสำรวจพื้นที่ เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนโครงสร้างรากเดิมของต้นไม้

ปัจจุบัน นวัตกรรมดังกล่าวถูกนำไปประยุกต์ใช้ในโครงการก่อสร้างหลายแห่ง ได้แก่ ถนนต้นยางนา อำเภอสารภี จังหวัดเชียงใหม่ พื้นที่ก่อสร้างประมาณ 28,000 ตารางเมตร ระยะทาง 3.5 กิโลเมตร ใช้ไบโอชาร์ 108 ตัน และขยะพลาสติก 4 ตัน โดยผลการประเมินการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ตั้งแต่การจัดหาวัตถุดิบจนถึงกระบวนการก่อสร้าง พบว่าต่ำกว่าการก่อสร้างถนนแบบปกติประมาณ 90 ตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า

นอกจากนี้ ยังมีการก่อสร้างลานจอดรถศูนย์บริการวิชาการมนุษยศาสตร์และสังคมศาสตร์ (UNISERV) มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ พื้นที่ประมาณ 5,000 ตารางเมตร ใช้ไบโอชาร์ 83.7 ตัน และขยะพลาสติก 1 ตัน รวมถึงลานจอดรถคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ พื้นที่ประมาณ 750 ตารางเมตร และถนนภายในคณะวิศวกรรมศาสตร์ ระยะทาง 469 เมตร ซึ่งใช้ NEWTLAC จำนวน 1.3 ตัน เทียบเท่าขวดพลาสติก PET ใช้แล้ว 18,909 ขวด โดย NEWTLAC เป็นนวัตกรรมเคมีภัณฑ์จากบริษัท คาโอ อินดัสเตรียล (ประเทศไทย) จำกัด ที่เปลี่ยนขวดพลาสติก PET ใช้แล้วให้เป็นผงพอลิเมอร์สำหรับผสมกับยางมะตอยในการก่อสร้างถนน

นวัตกรรมผิวทางและพื้นทางจากขยะพลาสติกและไบโอชาร์จึงเป็นอีกแนวทางในการนำวัสดุเหลือใช้กลับมาใช้ประโยชน์ในงานวิศวกรรม พร้อมเชื่อมโยงการก่อสร้างเข้ากับการจัดการทรัพยากรและการดูแลสิ่งแวดล้อม โดยการพัฒนาต่อไปจะให้ความสำคัญกับการติดตามสมรรถนะ อายุการใช้งาน และต้นทุนการบำรุงรักษา เพื่อประเมินความเหมาะสมในการนำไปใช้กับสภาพพื้นที่และการจราจรที่แตกต่างกัน