มันสำปะหลังเป็นพืชเศรษฐกิจสำคัญของไทยและเป็นผู้ส่งออกผลิตภัณฑ์มันสำปะหลังรายใหญ่ที่สุดของโลก โดยในปี 2567 มีมูลค่าการส่งออกกว่า 110,276 ล้านบาท ครอบคลุมพื้นที่เก็บเกี่ยว 8.8 ล้านไร่ มีเกษตรกร 639,000 ครัวเรือน และโรงงานแปรรูปขั้นต้น 1,157 แห่ง อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 2564–2567 ผลผลิตมันสำปะหลังลดลงต่อเนื่องจากน้ำท่วม ฝนแล้ง ต้นทุนปุ๋ยสูง และโรคใบด่างมันสำปะหลัง ทำให้ขาดแคลนวัตถุดิบเข้าโรงงาน บางโรงงานต้องปิดกิจการในที่สุด หากสถานการณ์ยังเป็นเช่นนี้ จะส่งผลกระทบต่อความสามารถในการแข่งขันและการเติบโตของอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจไทย สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ได้ผนึกกำลังของนักวิจัยเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมสนับสนุนการแก้ปัญหาในห่วงโซ่มูลค่าอุตสาหกรรมมันสำปะหลังตั้งแต่การผลิต การแปรรูป ไปจนถึงอุตสาหกรรมต่อเนื่องที่ใช้ผลิตภัณฑ์มันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบ

การขับเคลื่อนงานวิจัยต้นน้ำเริ่มจากการสร้างความเข้มแข็งของฐานทรัพยากรชีวภาพ ผ่านการพัฒนาฐานข้อมูล CASSAVASTORE DATABASE เพื่อบูรณาการข้อมูลพันธุกรรมและยกระดับผลผลิตมันสำปะหลังด้วยเทคโนโลยีโอมิกส์ โดยความร่วมมือของนักวิจัยไทยจากหลายสถาบัน ได้แก่ ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ศูนย์วิจัยพืชไร่ระยอง รวมถึงนักวิจัยเยอรมันจากสถาบัน Forschungszentrum Jülich เพื่อศึกษาความหลากหลายทางจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของมันสำปะหลังกว่า 600 พันธุ์/สายพันธุ์ มุ่งสร้างรากฐานความรู้เชิงลึกด้านการพัฒนาหัวมันสำปะหลังช่วยให้นักวิจัยและนักปรับปรุงพันธุ์สามารถเข้าใจกลไกการสะสมแป้งและนำข้อมูลไปปรับปรุงพันธุ์อย่างแม่นยำ มุ่งสานต่อความร่วมมือและสร้างนวัตกรรมเพื่อเพิ่มผลผลิตมันสำปะหลังอย่างยั่งยืน

เว็บไซต์ https://cassavastoredb.nbt.or.th

ปัจจุบันปัญหาการระบาดของไวรัสใบด่างมันสำปะหลัง อาจส่งผลให้มันสำปะหลังพันธุ์ดีที่อ่อนแอต่อโรคไวรัสใบด่างมันสำปะหลังเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์อย่างถาวร ดังนั้น การนำเทคโนโลยี Cryopreservation มาประยุกต์ใช้ในการเก็บรักษาเชื้อพันธุกรรมมันสำปะหลัง ในรูปแบบของโซมาติกเอ็มบริโอ (Somatic embryo) ในสภาวะเย็นยวดยิ่ง ถือเป็นกรรมวิธีการเก็บรักษาพันธุ์มันสำปะหลังในระยะยาวที่เหมาะสม เมื่อเกิดวิกฤตการณ์โรคระบาดของมันสำปะหลัง และมีความต้องการต้นพันธุ์มันสำปะหลังปลอดโรคสำหรับการผลิตท่อนพันธุ์สะอาด สามารถนำโซมาติกเอ็มบริโอที่ถูกเก็บรักษาในระบบมาชักนำให้เป็นต้นใหม่ที่สมบูรณ์ และนำไปขยายพันธุ์เพิ่มปริมาณด้วยเทคนิคเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อได้อย่างรวดเร็ว

ในกรณีมีต้นพันธุ์ดีเริ่มต้นมีจำนวนน้อยการขยายพันธุ์ด้วยเทคนิคเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ เทคนิคไบโอรีแอคเตอร์ และเทคนิค mini stem cutting มีความเหมาะสมเนื่องจากสามารถเพิ่มปริมาณได้ตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นอยู่กับฤดูกาลเพาะปลูกมันสำปะหลัง ต้นที่ได้มีความสม่ำเสมอเหมือนกับต้นเดิมทุกประการ และที่สำคัญเป็นต้นที่ปลอดโรค ช่วยให้เร่งขยายพันธุ์ต้านทานและกระจายสู่เกษตรกรเพื่อบรรเทาปัญหาการขาดแคลนต้นพันธุ์ต้านทานโรคใบด่าง ช่วยลดผลกระทบของการขาดแคลนวัตถุดิบต้นน้ำของอุตสาหกรรม

ในขั้นตอนการผลิตต้นพันธุ์สะอาดในแปลงเพาะปลูกมันสำปะหลัง การกำจัดต้นที่ติดเชื้อไวรัสใบด่างออกจากแปลงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อป้องกันการสะสมและแพร่กระจายของโรคโดยแมลงหวี่ขาวยาสูบ การตรวจคัดกรองโรคใบด่างมันสำปะหลังนับเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยลดความเสี่ยงในการนำต้นพันธุ์ติดเชื้อไปปลูกต่อ สวทช. จึงพัฒนานวัตกรรมชุดตรวจวินิจฉัยเชื้อไวรัสใบด่างมันสำปะหลังชนิด SLCMV ใน 2 รูปแบบ ได้แก่
1. ชุดตรวจ SLCMV-ELISA kit สามารถตรวจตัวอย่างจำนวนมากได้ มีความไวสูงกว่าชุดตรวจที่นำเข้าและราคาประหยัด และ
2. ชุดตรวจ Rapid SLCMV-ICG strip test พกพาสะดวก ใช้ตรวจในแปลงปลูกได้ อ่านผลด้วยตาเปล่าภายใน 15 นาที ทั้งสองชุดมีความแม่นยำ 94–96% เทียบกับวิธีมาตรฐาน PCR ช่วยลดความเสี่ยงในการแพร่เชื้อและสนับสนุนการผลิตต้นพันธุ์สะอาดอย่างมีประสิทธิภาพ

ชุดตรวจ SLCMV-ELISA kit

ชุดตรวจ Rapid SLCMV-ICG strip test

ในการผลิตมันสำปะหลัง ผู้ปลูกต้องเฝ้าระวังโรคและแมลงศัตรูมันสำปะหลัง “บอทวินิจฉัยโรคมันสำปะหลัง (Munbot)” เป็นเครื่องมือช่วยวินิจฉัยศัตรูพืชอย่างรวดเร็วและแม่นยำโดยวิเคราะห์จากภาพถ่ายผ่านโปรแกรมไลน์โดยไม่ต้องติดตั้งโปรแกรมเพิ่มเติม ผู้ใช้งานเพียงเข้าร่วมกลุ่มหรือเพิ่มบอทเป็นเพื่อน แล้วส่งรูปอาการของโรคหรือแมลง ระบบจะประมวลผลด้วยเทคนิค Deep Learning และส่งผลการวินิจฉัยกลับทันที ซึ่งจะทำให้ผู้ปลูกมันสำปะหลังสามารถจัดการกับโรค แมลงศัตรูพืชได้อย่างแม่นยำและทันท่วงที 

งานวิจัยหรือองค์ความรู้จะเกิดประโยชน์ก็ต่อเมื่อถูกนำไปใช้จริง สถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร (สท.) ภายใต้ สวทช. มีบทบาทในการถ่ายทอดผลงานวิจัยสู่การใช้งานจริง โดยเฉพาะการผลิตมันสำปะหลังอินทรีย์แบบตลาดนำการผลิต ซึ่งบูรณาการความรู้ทั้งระบบ เช่น การใช้ปุ๋ยอินทรีย์ตามค่าวิเคราะห์ดินผ่านเทคโนโลยี Smart NPK เพื่อให้เกษตรกรใช้ปุ๋ยอย่างเหมาะสม เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตมันปะหลังอินทรีย์ พร้อมทั้งจัดทำแปลงต้นแบบการปรับใช้เทคโนโลยีการใช้ปุ๋ยอินทรีย์ตามค่าวิเคราะห์ดินเพื่อให้เกษตรกรในเครือข่ายผู้ปลูกมันสำปะหลังอินทรีย์ได้เห็นผลการปรับใช้เทคโนโลยีในเชิงประจักษ์ และนำไปขยายผลในพื้นที่ต่อไป

ในส่วนของกลางน้ำในอุตสาหกรรมแป้งมันสำปะหลังของไทยมีการนำแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนมาใช้เพื่อลดของเสียและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร ซึ่งอุตสาหกรรมแป้งมันสำปะหลังในประเทศไทยก่อให้เกิดกากมันสำปะหลังประมาณ 9.5 ล้านตัน และน้ำเสียราว 21 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี งานวิจัยได้พัฒนาการนำของเสียเหล่านี้กลับมาใช้เป็นทรัพยากร เช่น น้ำเสียจากกระบวนการผลิตสามารถเข้าสู่กระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion) เพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ (Biogas) สำหรับทดแทนไฟฟ้าและพลังงานความร้อนในโรงงาน การปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกแป้งช่วยลดการสูญเสียแป้งในกากและน้ำเสีย เพิ่มผลผลิตแป้ง และลดการใช้ทรัพยากรและพลังงาน นอกจากนี้ การนำน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดกลับมาใช้ในกระบวนการผลิต และการวนน้ำในระบบ สามารถลดการใช้น้ำสะอาดได้ประมาณ 50–60% พร้อมลดปริมาณน้ำเสียที่ปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม ส่วนกากมันสำปะหลังยังสามารถนำไปผลิตไบโอเอทานอล เชื้อเพลิงชีวภาพ สกัดไมโครเซลลูโลสและนาโนเซลลูโลสสำหรับบรรจุภัณฑ์ย่อยสลาย สิ่งทอ และเคมีภัณฑ์พิเศษ รวมถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสูง เช่น พลาสติกชีวภาพและแคปซูลยา ส่วนของเหลืออื่น ๆ เช่น ราก เหง้า ดิน และทราย สามารถนำไปใช้ปรับปรุงดินในภาคเกษตรได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีไฮโดรไซโคลนในอุตสาหกรรมแป้งมันสำปะหลังมี 3 ขั้นตอนหลัก คือ การทำความสะอาดน้ำแป้ง การเพิ่มความเข้มข้น และการกู้คืนแป้งจากน้ำเสีย แต่ปัจจุบันอุตสาหกรรมแป้งใช้ไฮโดรไซโคลนขนาดเดียวกันทุกขั้นตอน ทำให้ยังไม่เหมาะสม ดังนั้น จึงได้พัฒนาไฮโดรไซโคลนที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการผลิตแป้งมันสำปะหลัง โดยเทคโนโลยีชุดไฮโดรไซโคลนที่พัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพสูงกว่าแบบเดิม เนื่องจากออกแบบเฉพาะสำหรับการผลิตแป้งมันสำปะหลัง ทำให้แยกแป้งได้มากกว่า 90% และกำจัดสิ่งเจือปนได้ 70–80% ส่งผลให้ใช้วัตถุดิบ น้ำ และพลังงานได้คุ้มค่ามากขึ้น อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุน โดยเฉพาะค่าดอกไฮโดรไซโคลนได้ถึง 50% เนื่องจากช่วยลดจำนวนการใช้ดอกไฮโดรไซโคลนและยังสามารถลดการนำเข้าดอกไฮโดรไซโคลนจากต่างประเทศได้ด้วย

มีการศึกษาคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของการผลิตแป้งมันสำปะหลังใน 12 โรงงาน เพื่อประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมตลอดห่วงโซ่การผลิต ตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงการจัดการของเสีย พบว่า คาร์บอนฟุตพริ้นท์ของแป้งมันสำปะหลังต่ำกว่าการผลิตแป้งจากมันฝรั่ง ข้าวโพด และสาลี สะท้อนศักยภาพด้านความยั่งยืนและการแข่งขันในตลาดโลก อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมยังปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปริมาณสูง โดยปัจจัยสำคัญมาจากการใช้หัวมันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบ ดังนั้น การเพิ่มผลผลิตต่อไร่และการจัดการวัตถุดิบอย่างมีประสิทธิภาพจึงเป็นแนวทางสำคัญในการลดการปล่อยก๊าซ รวมถึงการปรับปรุงกระบวนการผลิต เช่น การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและการนำก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียและกากมันสำปะหลังมาใช้ สามารถลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ได้อย่างมีนัยสำคัญ

เครื่องปฏิกรณ์ก๊าซชีวภาพอัตราเร็วสูงรุ่นที่ 2 “นวัตกรรมการผลิตก๊าซชีวภาพจากกากมันสำปะหลัง” เป็นเทคโนโลยีที่ผสานการทำงานของกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพในการย่อยสลายสูง ร่วมกับการออกแบบทางวิศวกรรมขั้นสูง และการควบคุมสภาวะการดำเนินระบบอย่างเหมาะสม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการย่อยกากมันสำปะหลัง ระบบดังกล่าวประกอบด้วย 4 หน่วยหลัก โดยเริ่มจากหน่วยผสม กากมันสำปะหลังสดกับน้ำเสีย จากนั้นส่วนผสมจะถูกส่งเข้าสู่หน่วยผลิตกรด เพื่อเปลี่ยนแป้งและเส้นใยในกากมันให้เป็นกรดอินทรีย์ ต่อมาของแข็งที่เหลือจะถูกแยกออกจากของเหลวด้วยหน่วยแยก และในขั้นตอนสุดท้าย หน่วยผลิตมีเทนจะทำหน้าที่เปลี่ยนกรดอินทรีย์ให้เป็นก๊าซมีเทน ทั้งนี้ กระบวนการสามารถปรับรูปแบบให้เหมาะสมกับความต้องการของผู้ใช้งานได้ ทั้งในรูปแบบการผลิตกรดอินทรีย์หรือก๊าซมีเทน ผลการทดลองระดับโรงงานต้นแบบสามารถผลิตก๊าซภายใน 20 วัน อัตราการผลิตกว่า 0.5 ลูกบาศก์เมตรต่อถัง และระบบสามารถรองรับกากมันสำปะหลังได้ถึง 400 ตันต่อวัน 

แผนผังการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ก๊าซชีวภาพอัตราเร็วสูงรุ่นที่ 2

สำหรับปลายน้ำ แป้งมันสำปะหลังถูกต่อยอดเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูง เช่น น้ำตาลฟังก์ชั่นทรีฮาโลส ซึ่งเป็นสารเติมแต่งอาหารและยาที่ได้รับรองว่ามีความปลอดภัยใช้ในหลายอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอาง ยาและเวชภัณฑ์ เป็นต้น โดยได้พัฒนากระบวนการผลิตน้ำตาลทรีฮาโลสจากแป้งมันสำปะหลังโดยใช้กระบวนการเร่งปฏิกิริยาแบบขั้นตอนเดียว (TreFast) ในการเปลี่ยนมอลโตสเป็นทรีฮาโลส โดยการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพประสิทธิภาพสูงร่วมกับการพัฒนาขั้นตอนการผลิตแบบบูรณาการตั้งแต่ขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ การเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ และกระบวนการปลายน้ำเพื่อเพิ่มความบริสุทธิ์ผลิตภัณฑ์ ทำให้ได้น้ำตาลทรีฮาโลสมีความบริสุทธิ์มากกว่า 90% ตรงตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์ในตลาด