เพราะเหตุใดหนังสือเก่ากระดาษจึงเหลือง

ทำไมกระดาษหรือหนังสือที่เราเพิ่งซื้อมาใหม่ พอนานวันจากที่ขาวก็กลายเป็นออกเฉดสีเหลืองจนเหลืองจริงๆ ในที่สุด ?

การที่กระดาษมันเหลืองนั้น เราก็ต้องย้อนไปดูองค์ประกอบของกระดาษนะครับ ว่าทำมาจากอะไร

เริ่มต้นเลย กระดาษทำมาจากไม้
เขาก็นำไม้ไปผ่านกระบวนการผลิต เอาเปลือกไม้ออก ซอยให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ ให้ละเอียด เอาไปผสมกับสารเคมีเพื่อแยกสิ่งที่ไม่ต้องการออก จนให้ได้เส้นใยออกมา บางทีการเลือกต้นไม้ที่จะนำมาทำกระดาษก็มีผลต่อความแข็งแรงของกระดาษ อย่างพวกต้นส้นจะมีเส้นใยยาวกว่าทำให้สามารถผลิตกระดาษที่มีความเหนียว แข็งแรงกว่า

วกกลับมาที่คำถาม “แล้วกระดาษจากขาว ๆ ทำไมถึงกลายเป็นเหลืองได้ล่ะ ?”

องค์ประกอบหลักของไม้ เริ่มจากเซลล์พืช เราเข้าไปดูที่ผนังเซลล์พืช จะเห็นว่าหลัก ๆ ก็จะมีองค์ประกอบของเส้นใยโพลีเมอร์ที่เกิดจากกลูโคส β(1→4) linked D-glucose  มาเชื่อมต่อกันจำนวนมากเรียงยาวเป็นสายตรง ซึ่งเราเรียกส่วนนี้ว่าเซลลูโลส เซลลูโลสเป็นองค์ประกอบหลักของผนังเซลล์

เซลลูโลสถือว่าเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และมีมวลโมเลกุลมากแล้วยังถือว่าเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่พบได้มากที่สุดบนโลกอีกด้วย

คนเราไม่สามารถย่อยเซลลูโลสได้แต่ปลวกที่กินไม้เป็นอาหารนั้นสามารถย่อยได้ เพราะปลวกดังกล่าวมีโปรโตซัวที่อาศัยอยู่ในลำไส้ใหญ่ตอนปลายของมันสามารถที่จะย่อยเนื้อไม้ได้ด้วย

ในรูปด้านล่าง เราจะเห็นเซลลูโลสคือส่วนที่เป็นสายสีเหลือง

ที่นี้เรามาดูผนังเซลล์ของเซลล์พืชกันก่อน ซึ่งพืชทั่วโดยไปก็จะมีผนังเซลล์สองชั้นดังนี้

A : ผนังเซลล์ปฐมภูมิ (Primary cell wall) เป็นผนังเซลล์ชั้นแรกที่เซลล์สร้างขึ้น ตั้งแต่ระยะที่กำลังเติบโตจนถึงโตเต็มที่ อยู่ด้านนอกสุดของเซลล์ ประกอบด้วยเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส เพกติน

B : ผนังเซลล์ทุติยภูมิ (Secondary cell wall) เป็นผนังชั้นในสุด สร้างขึ้นหลังจากที่เซลล์หยุดขยายตัว ประกอบด้วยเซลลูโลส ซูเบอริน (Suberin) คิวติน (Cutin) ลิกนิน มีความหนาและแข็งแรงกว่าผนังเซลล์ชั้นแรก การที่มีลิกนินและซูเบอรินเป็นส่วนประกอบ ทำให้น้ำไม่สามารถผ่านผนังเซลล์ชั้นนี้ได้ เซลล์ที่สร้างผนังเซลล์ชั้นนี้สมบูรณ์แล้วมักจะตาย 

ถ้าดูตามรูป B จะเห็นเม็ด ๆ สีเทา ๆ อยู่ นั่นคือ ลิกนิน ( lignin ) นี่ล่ะ สาเหตุของความเหลือง

ลิกนินทำให้ไม้มีความเหนียวและต้นไม้สามารถมีลำต้นที่ตั้งตรงได้ พูดง่าย ๆ ก็คือทำหน้าที่เหมือนกาวที่จะเชื่อมต่อเส้นใยเซลลูโลสเข้าด้วยกัน

มีการเปรียบเทียบลิกนินว่าเป็นเหมือนกับคอนกรีตที่ใช้ในการสร้างตึก โดยเทียบเซลลูโลสเป็นเหมือนกับโครงสร้างเหล็ก หากไม่มีลิกนินแล้ว ต้นไม้ก็อาจจะสูงได้มากที่สุดเพียงแค่ 6 ฟุต นอกจากนี้ลิกนินยังช่วยป้องกันไม้จากแมลงและความเสียหายอื่นๆ

( อ่านเพิ่มเติมข้อมูลเกี่ยวกับลิกนิน )

…. ………….. ………….. …………

เวลาที่เรานำไม้มาผ่านกระบวนทำเยื่อกระดาษเราก็จะได้พวกลิกนินติดมาด้วย ดังนั้นหากต้องการให้กระดาษขาวก็ต้องทำการฟอกขาว โดยอาศัยการเติมสารเคมีลงไปเพื่อทำละลายให้ลิกนินหลุดออกไปจากเส้นใยเซลลูโลส แต่ถ้าเราลดต้นทุนลงมาหน่อย ไม่ต้องฟอก ไม่ต้องอะไรมากนัก เราก็จะยังมีเส้นใยกระดาษที่มีลิกนินติดมาอยู่ด้วย ( อ่านเพิ่มเติมเรื่องการแยกลิกนิน )

แต่…การที่ลิกนินสัมผัสกับอากาศและแสงแดดก็จะเริ่มเปลี่ยนสีออกเป็นสีเหลือง

เพราะเมื่อโมเลกุลของลิกนินสัมผัสกับอากาศ แสงแดด ความชื้น ก็จะเกิดปฏิกริยาออกซิเดชั่นทำให้โมเลกุลมีความเสถียรลดลง โมเลกุลของลิกนินก็จะดูดซับพลังงานแสงมากขึ้นทำให้สีเข้มขึ้นเรื่อยๆ ก็จะเปลี่ยนกระดาษให้เป็นสีเหลืองในที่สุด

พวกกระดาษหนังสือพิมพ์จะเป็นกระดาษที่ราคาถูกจะมีส่วนประกอบของลิกนินมาก ซึ่งเราจะเห็นได้ว่าเวลาผ่านไปไม่เท่าไหร่ กระดาษหนังสือพิมพ์ก็จะเหลืองกรอบกันแล้ว

เราจะอาศัยประโยชน์จากลิกนินสำหรับการผลิตกระดาษบางประเภท เช่นกระดาษสีน้ำตาล พวกถุงกระดาษที่ใช้ตามร้านขายของชำและกระดาษลังที่ต้องมีความเหนียวและแข็งแรง เพราะพวกมันมีลิกนินเป็นส่วนประกอบอยู่มากและกระดาษกลุ่มนี้จะไม่ได้นำไปฟอกขาว เพราะไม่ได้สนใจต้องการความขาวอยู่แล้วแถมยังไม่เหมาะกับการนำมาทำงานพิมพ์

ทีนี้หากต้องการกระดาษที่คุณภาพดีขึ้นและมีสีขาว เราก็ต้องนำไม้ไปผ่านกระบวนการฟอกขาวโดยอาศัยสารเคมีเข้าไปเป็นตัวทำละลายเพื่อแยกลิกนินออกมา ทำให้ได้เซลลูโลสเพียว ๆ ซึ่งจะมีสีขาวและกระดาษที่ผ่านการทำด้วยเซลลูโลสเหล่านี้ถึงมีสีขาวและทำให้เหลืองช้า แต่ก็มีต้นทุนที่เพิ่มสูงขึ้น

ดังนั้นหนังสือที่เราเลือกซื้อ ต้นทุนการผลิตส่วนหนึ่งก็เป็นเรื่องของคุณภาพกระดาษที่เลือกใช้ด้วย ซึ่งทั้งหมดทั้งปวงก็จะสะท้อนออกมาเป็นราคาหนังสือให้เราเลือกซื้อตามกำลังทรัพย์นั่นเอง