กราฟีน’จับมลพิษ ตัวช่วยฟ้าใสไร้ฝุ่น

“แผ่นกราฟีนดูดจับสารพิษ” อุปกรณ์ทางเลือกเพื่อท้องฟ้าสดใสไร้มลพิษ ผลงานวิจัยจากมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี คว้ารางวัล 2019 TRF-OHEC-Clarivate Analytics Research Excellence Award มีจุดมุ่งหมายเพื่อยกย่องนักวิจัยที่ทำงานอยู่ในประเทศไทย เชิดชูผลงานการวิจัยที่โดดเด่นและสร้างผลกระทบเชิงบวกต่อสาธารณชนในประเทศไทย

เพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับ

รศ.ศิริพร จึงสุทธิวงษ์ อาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ศึกษาและทดสอบยืนยันว่าวัสดุกราฟีน (Graphene) มีคุณสมบัติในการดูดซับสารพิษดีกว่าถ่านกัมมันต์หลายพันเท่า แถมยังใช้ในปริมาณน้อยกว่า ส่วนแนวทางที่นำกราฟีนไปทดแทนนั้น ขณะนี้อยู่ระหว่างการทดลองประสิทธิภาพ

“ในอนาคตเราหวังที่จะทำการสังเคราะห์กราฟีนแล้วนำไปทดสอบในโรงงานจริง ดูว่าจะต้องลงทุนเท่าไร แต่งานวิจัยในตอนนี้แค่รับรู้ว่า มีคุณสมบัติการดูดซับดีมากกว่าถ่านกัมมันต์ ขณะเดียวกันก็ได้นำเสนอรายงานการวิจัยไปยังกรมควบคุมมลพิษ เพื่อเป็นแนวทางนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงโรงงานที่ผลิตถ่านหินเพื่อนำไปผลิตไฟฟ้า”

รศ.ศิริพร กล่าวว่า การพัฒนาอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและโรงฟ้าถ่านหินทำให้เกิดมลพิษในอากาศ เห็นได้จากกรณีฝุ่นละอองในกรุงเทพฯ จึงเป็นแรงบันดาลใจที่อยากจะช่วยแก้ปัญหามลภาวะดังกล่าวเพื่อให้สภาพอากาศดีขึ้น โดยจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีตัวดูดซับที่ดีในการกำจัดมลภาวะและมลพิษทางอากาศ ซึ่งมาจากสารปรอทและสารอินทรีย์ระเหยง่าย เช่น เบนซิน ซึ่งในกรุงเทพฯและปริมณฑลมีสารพวกนี้เกินกำหนดมาตรฐาน

จากปกติใช้ถ่านกัมมันต์จำนวนมากไปดูดซับในโรงงานก่อนปล่อยออกสู่อากาศ แต่ข้อจำกัดของถ่านกัมมันต์คือ สารต้องเข้าไปในรูพรุนจึงจะดูดซับได้ แต่มลภาวะบางชนิดก็มีโมเลกุลใหญ่กว่ารูพรุน ทำให้ประสิทธิภาพการดูดซับไม่ดี จึงมีแนวคิดที่จะพัฒนาแผ่นกราฟีนที่สามารถดูดซับได้ดีกว่า

โดยนำแผ่นกราฟีนมาปรับเพิ่มคุณสมบัติ เพราะวัสดุกราฟีนอย่างเดียวไม่สามารถดูดซับสารเบนซิน จึงต้องดึงคาร์บอนออกจากการ์ฟีนแล้วเติมโลหะจำนวนหนึ่งลงไปเพื่อทำให้มีความสามารถในการดูดซับ พบว่า สามารถดูดซับสารมลพิษพวกเบนซินได้ดีมาก

“องค์ความรู้นี้แสดงให้เห็นว่า ถึงเวลาที่จะพัฒนาวัสดุดูดซับใหม่ติดตั้งในปล่องปล่อยควันอากาศของโรงงาน เพื่อดักจับสารอันตรายต่างๆ ตลอดจนฝุ่นละอองก่อนปล่อยสู่บรรยากาศ”

งานวิจัยต้องใช้เงินและเวลา

ศ.สมปอง คล้ายหนองสรวง รองผู้อำนวยและผู้อำนวยการฝ่ายวิชาการ สกว. กล่าวว่า งานวิจัยที่จะต้องตอบโจทย์สังคมและประเทศไทยได้อย่างทันเวลาเป็นความท้าทายสำคัญ แต่การวิจัยเป็นการลงทุนอย่างหนึ่งที่จำเป็นต้องใช้เงินทุนและระยะเวลา ในขณะที่ผู้ลงทุนต้องการผลตอบแทนเร็ว แต่งานวิจัยต้องใช้เวลาศึกษาวิจัยทดลองอย่างต่อเนื่องกว่าจะให้ผลตอบแทนกลับมา

ประเทศไทยลงทุนงานวิจัยมานาน งานวิจัยบางอย่างเริ่มให้ผลตอบแทนแก่ผู้ลงทุนแล้ว ยกตัวอย่างกรณีสถานการณ์ฝุ่นละออง PM 2.5 ในพื้นที่กรุงเทพฯ องค์ความรู้ส่วนหนึ่งมาจากงานวิจัยที่ทำให้รู้ว่าสาเหตุมาจากควันรถยนต์ การก่อสร้างและสภาพอากาศปิด มีความกดอากาศสูงจากมวลอากาศเย็น ทำให้มีเมฆลอยต่ำ อากาศนิ่งไม่เคลื่อนที่และไม่มีลมพัด จึงเป็นสาเหตุให้ฝุ่นละอองมีปริมาณหนาแน่นขึ้น

แหล่งที่มาของฝุ่นในกรุงเทพฯ แตกต่างจากปัญหาฝุ่นละอองที่เกิดขึ้นภาคเหนือที่เกิดจากการเผาชีวมวล เป็นต้น อย่างไรก็ตาม การพัฒนางานวิจัยมาแก้ปัญหาจำเป็นต้องใช้เวลาเพื่อให้งานวิจัยพร้อมใช้ พร้อมกันนั้นต้องบูรณาการการทำวิจัยร่วมกันระหว่างหน่วยที่เกี่ยวข้องเพื่อให้ได้โจทย์การวิจัย งบประมาณ ความร่วมมือในการทดลองและพัฒนางานวิจัยให้พร้อมใช้

เช่นเดียวกับรางวัล 2019 ที่มอบให้กับ รศ. ศิริพร จึงสุทธิวงษ์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ด้วยผลงานการพัฒนาออกแบบจำลองโมเลกุลและคำนวณโครงสร้างด้วยวิธีทางเคมีคำนวณที่มีความแม่นยำสูง เพื่อคัดกรองและคัดเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีศักยภาพสูงไปสังเคราะห์จริงในห้องปฏิบัติการ

สำหรับช่วยออกแบบพัฒนาวัสดุดูดซับในการกำจัดสารที่ก่อมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับการนำไปใช้ในภาคสนาม เช่น สารพิษจำพวกไอปรอทจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน อ.แม่เมาะ จ.ลำปาง รวมถึงใช้เป็นข้อมูลให้หน่วยงานในประเทศ เช่น กรมควบคุมมลพิษ ถือเป็นงานวิจัยที่โดดเด่น เพราะสามารถลดค่าใช้จ่ายด้านสารเคมี ลดความยุ่งยากในกระบวนการวางแผนวิเคราะห์ และประหยัดเวลาการลองผิดลองถูก