ทึ่ง! นักวิทย์ใช้ "แบคทีเรีย" ซ่อมรอยร้าวในตึกอาคารได้ ปลอดภัยต่อมนุษย์

"แบคทีเรีย" จะไม่ใช่แค่เชื้อโรคอีกต่อไป เมื่อนักวิทยาศาสตร์วิจัยพบว่า แบคทีเรียบางชนิดสามารถใช้ปลูกสร้าง และซ่อมแซมอาคารบ้านเรือนทดแทนปูนซีเมนต์และคอนกรีตได้ อีกทั้งอาจช่วยให้ผู้คนตั้งรกรากบนดาวอังคารได้ด้วย

ย้อนกลับไปในสมัยจักรวรรดิโรมัน นักประวัติศาสตร์พบว่าเป็นยุคแรกที่มนุษย์รู้จักใช้ปูนซีเมนต์และโครงสร้างคอนกรีต ในการก่อสร้างตึกอาคารบ้านเรือนต่างๆ จากนั้นเราก็ใช้วัสดุดังกล่าวในงานก่อสร้างเรื่อยมาจนถึงยุคปัจจุบัน พูดได้ว่าคอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างที่เก่าแก่ที่สุดของมนุษย์

มีรายงานข้อมูล ณ ปี 2563 พบว่า “คอนกรีต” เป็นวัสดุหลักที่ถูกใช้ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างมากที่สุดในโลก ในอัตราประมาณ 3 เมตริกตันต่อปี ซึ่งหากมองในมุมการเพิ่มขึ้นของขยะในโลก คอนกรีตก็เข้าข่ายเป็นขยะและเป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมด้วย

ด้วยเหตุนี้จึงมีนักวิทยาศาสตร์และนักวิศวกรรมศาสตร์หลายภาคส่วนเห็นว่า น่าจะมีวัสดุอื่นมาทดแทนซีเมนต์และ “คอนกรีต” ได้ เพื่อช่วยลดมลพิษและขยะในภาคส่วนของอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็วิจัยค้นพบวัสดุชีวภาพอย่าง “แบคทีเรีย” ที่อาจนำมาใช้ทดแทนซีเมนต์และคอนกรีตได้

งานวิจัยชิ้นดังกล่าว (ณ ปี 2563) ค้นพบโดย วิล สรูบาร์ (Wil Srubar) นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุชีวภาพ ของมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ สหรัฐอเมริกา เขาได้แรงบันดาลใจมาจากโครงสร้างของแนวปะการัง ที่สามารถแตกกิ่งใหม่ต่อเติมจากโครงสร้างเดิมออกไปได้ โดยที่โครงสร้างใหม่เกาะติดได้อย่างคงทนแข็งแรง

เขาได้เริ่มทดลองด้วยการนำ “แบคทีเรีย” สังเคราะห์แสงชนิดหนึ่งที่ชื่อว่า Synechococcus (พบได้ทั่วไปในทะเล) นำมาผสมกับทรายและเจลาติน เพื่อรักษาความชื้นและเป็นแหล่งอาหารให้แก่แบคทีเรีย จากนั้นเพาะเลี้ยงไว้สักระยะ

กระบวนการดังกล่าวจะทำให้ได้ธาตุ “แคลเซียมคาร์บอเนต” ออกมา ซึ่งเป็นลักษณะของแข็งสีขาวคล้ายกับเปลือกหอย ผลการทดลองโดยสรุปคือ กระบวนการนี้ทำให้ได้วัสดุที่มีความแข็งแรงเทียบเท่ากับปูนซีเมนต์!

$ทึ่ง! นักวิทย์ใช้ \"แบคทีเรีย\" ซ่อมรอยร้าวในตึกอาคารได้ ปลอดภัยต่อมนุษย์$ ที่มาภาพ : College of Engineering and Applied Science at Colorado

นอกจากนี้ เขายังได้ทดลองทำวัสดุชีวภาพดังกล่าวให้เป็นรูปร่างสี่เหลี่ยมลูกบาศก์เล็กๆ ซึ่งมีขนาด 2x2x2 นิ้ว แล้วลองขึ้นเหยียบบนวัสดุนั้น ปรากฏว่าเขาสามารรถยืนบนลูกบาศก์ได้โดยที่มันไม่บุบสลาย

ทั้งนี้วัสดุอิฐชีวภาพดังกล่าวไม่เพียงแต่มีชีวิตเท่านั้น แต่ยังสามารถตัดแบ่งแล้วให้มันงอกใหม่ขึ้นมาได้ด้วย โดยหากแบ่งอิฐชีวภาพ 1 ก้อนออกเป็น 2 ส่วน อย่างละครึ่งก้อน แล้วเติมทรายกับเจลาตินเพิ่มให้อิฐครึ่งก้อนทั้ง 2 ส่วนนั้น

จากนั้นแบคทีเรียจะเติบโตและเพิ่มจำนวนจากอิฐครึ่งก้อน ให้ขยายใหญ่เป็นอิฐสมบูรณ์เต็มก้อน 2 ก้อนใหม่ที่แข็งแรงเช่นเดิม ดังนั้น แทนที่จะผลิตอิฐชีวภาพทีละก้อน แต่นักวิจัยชี้ว่า “อิฐ 1 ก้อนสามารถตัดแบ่ง แล้วเพาะเลี้ยงให้มันเติบโตได้แบบทวีคูณ และขยายออกไปได้ใหม่ถึง 8 ก้อน ทำให้ผลิตได้รวดเร็วในระยะเวลาอันสั้น”

“ถ้าคุณมีจุลินทรีย์ที่สามารถปลูกวัสดุโครงสร้างในสถานที่ห่างไกลได้ ในอนาคตก็สามารถก่อสร้างตึกอาคารได้ทุกอย่างตั้งแต่ฐานทัพทหารไปจนถึงการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์บนดาวเคราะห์ดวงอื่น” วิล สรูบาร์ กล่าวทิ้งท้าย

ไม่เพียงแค่นั้น ก่อนหน้านี้เคยมีงานวิจัยที่ใช้แบคทีเรียในการซ่อมแซมรอยแตกร้าวในคอนกรีต โดยการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียแล้วเหนี่ยวนำให้เกิด “แคลเซียมคาร์บอเนต” เพื่อใช้ในการซ่อมรอยร้าวที่เกิดขึ้น

เรื่องนี้ไม่ได้เกิดขึ้นแค่ในต่างประเทศเท่านั้น แต่ในไทยเองก็ทำได้แล้วเช่นกัน ล่าสุด.. เมื่อวันที่ 19 ส.ค. 2565 ที่ผ่านมา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ได้เปิดเผยงานวิจัยเกี่ยวกับการใช้ “แบคทีเรีย” ในการซ่อมแซมรอยแตกร้าวในคอนกรีต ซึ่งผลการทดลองพบว่าประสบความสำเร็จอย่างดี

$ทึ่ง! นักวิทย์ใช้ \"แบคทีเรีย\" ซ่อมรอยร้าวในตึกอาคารได้ ปลอดภัยต่อมนุษย์$ ที่มาภาพ : คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต

ทีมนักวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมโยธา ม.ธรรมศาสตร์ นำโดย ผศ.ดร.ชนะชัย ทองโฉม ให้ข้อมูลว่า ในภาคอุตสาหกรรมการก่อสร้างนั้น คอนกรีตเป็นโครงสร้างที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่อย่างไรก็ตาม คอนกรีตสามารถเกิดรอยร้าวได้จากหลายปัจจัย

เมื่อเกิดรอยแตกร้าวก็ทำให้ความชื้น สิ่งสกปรก หรือไอออนต่างๆ สามารถซึมผ่านรอยร้าวเข้าไปได้ ทำให้โครงสร้างเหล็กในคอนกรีตมีปัญหาและไม่แข็งแรง อาจเป็นอันตรายต่อผู้ใช้อาคารตามมา ดังนั้นจึงต้องซ่อมแซมรอยแตกร้าวอย่างเร่งด่วนและต้องใช้วัสดุที่มีความปลอดภัย

ทีมวิจัยได้ศึกษาและมองหาวัสดุซ่อมแซมที่ดีที่สุด โดยพบวัสดุชีวภาพที่น่าสนใจและสามารถใช้ซ่อมรอยแตกร้าวได้อย่างปลอดภัยต่อผู้อยู่อาศัย นั่นคือ การนำเชื้อแบคทีเรีย ชนิด Bacillus subtilis มาเข้ากระบวนการสลายสารยูเรีย แล้วชักนำให้เกิดตะกอน “แคลเซียมคาร์บอเนต” แล้วนำสารตะกอนดังกล่าวมาซ่อมแซมรอยร้าวได้ ซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ อีกทั้งเป็นแบคทีเรียชนิดที่สามารถทนทานต่อสภาพแวดล้อมในประเทศไทยได้

$ทึ่ง! นักวิทย์ใช้ \"แบคทีเรีย\" ซ่อมรอยร้าวในตึกอาคารได้ ปลอดภัยต่อมนุษย์$

ทั้งนี้ การศึกษาวิจัยครั้งนี้ทำภายใต้หลักสูตรใหม่ที่ชื่อว่า “วิศวะฯ นานาชาติเชิงบูรณาการ” (TSE) ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ ม.ธรรมศาสตร์ ที่ได้ร่วมกับหน่วยงานอื่นที่เกี่ยวข้อง เช่น คณะสาธารณสุขศาสตร์ ที่เชี่ยวชาญด้านเชื้อแบคทีเรีย นำมาประยุกต์กับคอนกรีตในงานวิศวกรรมโยธาได้

โดยหลักสูตรใหม่ TSE ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ ม.ธรรมศาสตร์ ที่เปิดตัวในปีนี้ ได้แก่ หลักสูตรวิศวกรรมไฟฟ้าและข้อมูล, หลักสูตรวิศวกรรมโยธาและการพัฒนาอสังหาริมทรัพย์, หลักสูตรวิศวกรรมเครื่องกลและการจัดการอุตสาหกรรม, หลักสูตรวิศวกรรมเคมีและการจัดการ

อีกทั้ง มีการเปิดตัวงานวิจัยภายใต้หลักสูตรใหม่เหล่านี้ออกมามากมาย ซึ่งล้วนแต่เป็นประโยชน์ต่อคุณภาพชีวิตของคนไทยในอนาคต ไม่ว่าจะเป็นงานวิจัยเรื่อง เอไอคัดกรองโรคซึมเศร้าด้วยเสียง, เทคโนโลยีโลกเสมือนคัดกรองโรคต้อหิน, สกินแคร์ต้านอนุมูลอิสระจากน้ำมันกัญชง รวมถึงการซ่อมแซมคอนกรีตด้วยแบคทีเรียที่กล่าวไปในข้างต้นด้วย

นอกจากนี้ TSE ยังต่อยอดความสำเร็จของโครงการหลักสูตรวิศวกรรมบัณฑิตสองสถาบัน (Twinning Engineering Program) หรือ TEP ที่จัดการเรียนการสอนด้วยภาษาอังกฤษตลอดหลักสูตร ในรูปแบบ 2+2 คือ 2 ปีแรกที่ มธ. และผู้เรียนสามารถ เลือกศึกษาต่ออีก 2 ปี กับมหาวิทยาลัยต่างประเทศที่เป็นคู่สัญญาของ TSE ได้แก่