FleXARs นวัตกรรมฟิล์มป้องกันเพรียงทะเลเกาะเรือเดินสมุทร

ปัญหาตัวเพรียงทะเลเกาะเรือเดินสมุทร เสาแท่นขุดเจาะน้ำมัน และโครงสร้างทางวิศวกรรมใต้ทะเลที่ทำจากเหล็กคาร์บอน ถือเป็นปัญหาสำคัญระดับโลกที่สร้างมูลค่าความเสียหายมากถึง 4.5 ล้านล้านบาทต่อปี

ผู้ประกอบการต้องเสียค่าใช้จ่ายมหาศาลในการป้องกันและบำรุงรักษา อีกทั้งกระบวนการป้องกันที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันยังมีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมสูงและเป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำอีกด้วย

ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เปิดตัว FleXARs (เฟล็กซาส์) นวัตกรรมฟิล์มป้องกันการเกาะของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิว ที่มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับใช้ปกป้องพื้นผิวเรือเดินสมุทร เสาแท่นขุดเจาะน้ำมัน และสิ่งก่อสร้างในทะเล

ในงาน APEC BCG Economy Thailand 2022: Tech to Biz (Thailand Tech Show 2022)

ปัจจุบันทั่วโลกโดยเฉพาะกลุ่มอุตสาหกรรมทางทะเล ต้องเผชิญปัญหาใหญ่จากการเกาะของเพรียงทะเล ทั้งบนเรือเดินสมุทร เครื่องจักร และสิ่งก่อสร้างจำพวกคาร์บอนสตีล

เพราะเมือกที่เพรียงปล่อยออกมาเพื่อยึดเกาะจะทำให้พื้นผิวของวัสดุเกิดตามดหรือรูขนาดเล็ก (Pinholes)  ทำให้เกิดการกัดกร่อนสูง นอกจากนี้การที่มีเพรียงมาเกาะปริมาณมาก จะส่งผลให้เรือเดินสมุทรมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น

เกิดการต้านน้ำ ทำให้ต้องใช้เชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนมากกว่าปกติ เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่นำไปสู่ภาวะโลกร้อนอีกด้วย

ปัญหาเหล่านี้เป็นที่ตระหนักดีของผู้ประกอบการที่ทำอุตสาหกรรมทางทะเล อย่างไรก็ตามยังไม่มีเทคโนโลยีใดในปัจจุบันที่ตอบโจทย์การแก้ปัญหาเหล่านั้นได้ครบ ทั้งด้านประสิทธิภาพในการป้องกัน ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และราคาที่จับต้องได้

ดร.นิธิ อัตถิ หัวหน้าทีมวิจัยนวัตกรรมพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก (SMD-1) ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) เนคเทค สวทช. เล่าว่า เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยได้ร่วมกับสถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรม (Industrial Technology Research Institute, ITRI) สาธารณรัฐจีน (ไต้หวัน) และสถาบัน Fraunhofer สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี

ในการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมฟิล์ม FleXARs ที่มีคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวด (Superamphiphobic surface) เพื่อแก้ปัญหาการเกาะของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิววัสดุจากต้นน้ำ โดยการทำให้เมือกที่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กปล่อยออกมาไม่สามารถยึดเกาะบนพื้นผิววัสดุได้

เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถใช้ทดแทนสีกันเพรียงที่เป็นอันตรายต่อชีวิตของสัตว์น้ำขนาดเล็ก และมีความปลอดภัยมากกว่าการส่งนักประดาน้ำลงไปฉีดน้ำแรงดันสูงเพื่อลอกเพรียงทะเลออกจากพื้นผิว

อีกทั้งยังไม่เป็นการรบกวนการสื่อสารของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเหมือนกับการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในการไล่ตัวอ่อนของเพรียงทะเลออกจากพื้นผิววัสดุด้วย

ดร.นิธิ อธิบายว่า ในการพัฒนาฟิล์ม FleXARs ทีมวิจัยให้ความสำคัญกับ 3 เรื่องหลัก เพื่อให้วัสดุมีความทนทานสูง สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย และเหมาะแก่การผลิตเพื่อใช้งานในระดับอุตสาหกรรม

การพัฒนาในส่วนแรก คือ การออกแบบลวดลายจุลภาคแบบทนทาน (Robust micro-structure) ขนาด 500 ไมโครเมตร ที่มีความแข็งแรงทนทานต่อการถูกสัมผัสและสามารถรับแรงกระทำจากภายนอกได้

โดยจะพิมพ์ลวดลายดังกล่าวบนวัสดุที่มีค่าพลังงานเชิงผิวต่ำ เช่น พอลิไดเมทิลไซลอกเซน(Polydimethylsiloxane: PDMS) ทำให้พื้นผิวของฟิล์ม FleXARs มีคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวด 

การพัฒนาในส่วนที่สองคือ การผลิตฟิล์ม FleXARs ให้มีขนาดใหญ่หน้ากว้าง 30 เซนติเมตร ยาวถึง 300 เมตรต่อม้วน ฟิล์มมีความบาง ใส และยืดหยุ่น เพื่อความสะดวกในการใช้งานกับพื้นผิวขนาดใหญ่ 

และส่วนที่สามคือการพัฒนาชั้นฟิล์มกาวด้านหลังเพื่อให้ติดแผ่นฟิล์ม FleXARs ลงบนผิววัสดุได้ง่าย ลดความยุ่งยากและเวลาในการติดตั้ง

จากการทดสอบการใช้งานจริงเป็นเวลา 12 เดือนในทะเลประเทศญี่ปุ่นและอ่าวไทยพบว่า  ฟิล์ม FleXARs ปกป้องพื้นผิวคาร์บอนสตีลได้ดีกว่าการเคลือบผิวด้วยวัสดุเทฟลอนที่มีราคาสูง

และจากการทดสอบแบบเร่งเวลาในสภาวะห้องทดลองด้วยกระบวนการกัดกร่อนด้วยเกลือ (Salt spray test) พบว่า FleXARs ใช้งานในทะเลได้นานถึง 15 ปีโดยไม่เสื่อมสภาพ (การใช้งานจริงอาจมีอายุสั้นกว่าเนื่องจากมีปัจจัยที่ควบคุมไม่ได้มาเกี่ยวข้อง)

นอกจากนี้ยังมีความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าวิธีการกำจัดเพรียงที่นิยมใช้กันอยู่ ที่สำคัญ FleXARs มีราคาเพียง 1,000 บาทต่อตารางเมตร ต่ำกว่าวัสดุที่มีการใช้งานทั่วไปในปัจจุบันซึ่งมีราคาตั้งแต่ 2,000-6,000 บาทต่อตารางเมตร ทำให้ FleXARs ได้เปรียบทั้งด้านราคาและความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

FleXARs ไม่ได้มีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมทางทะเลเท่านั้น เพราะด้วยคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวดทำให้ฟิล์มชนิดนี้มีคุณสมบัติป้องกันการเกาะของเชื้อก่อโรคอีกด้วย

ดร.นิธิ อธิบายว่า จุลชีพก่อโรคจำพวกแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อรา จำเป็นต้องอาศัยชั้นกาวหรือการสร้างไบโอฟิล์มในการยึดเกาะกับพื้นผิวเช่นเดียวกับเพรียงทะเลที่ปล่อยเมือกมายึดเกาะวัสดุ

ดังนั้นแล้วการตัดปัจจัยเหล่านั้นออกตั้งแต่แรกจะช่วยลดการสะสมของเชื้อได้เป็นอย่างดี จากการทดสอบพบว่าพื้นผิวของ FleXARs ลดการสะสมของแบคทีเรียและการเกิดชั้นไบโอฟิล์มได้ดีกว่าเทฟลอนที่นิยมใช้เคลือบพื้นผิววัสดุทางการแพทย์ถึงร้อยละ 25 

แผ่นฟิล์มชนิดนี้จึงเหมาะแก่การใช้งานกับอุปกรณ์การแพทย์ ใช้งานในสถานพยาบาล รวมถึงสถานที่ที่มีการสัมผัสร่วมสูง

เช่น ระบบขนส่งมวลชนสาธารณะ ห้างสรรพสินค้า สนามบิน โดยเฉพาะช่วงที่มีการแพร่ระบาดของเชื้อก่อโรค

หากคุณคือผู้ที่สนใจลงทุนเทคโนโลยีขั้นสูง (Deep Technology) ทีมวิจัยพร้อมเปิดรับการลงทุนเพื่อก้าวสู่การเป็นสตาร์ตอัป โดยทีมวิจัยมีความพร้อมทั้งด้านเทคโนโลยีการผลิต รวมถึงเครือข่ายโรงงานเฉพาะทางที่พร้อมให้บริการรับจ้างผลิต หรือ OEM (Original Equipment Manufacturer)

ดร.นิธิ ทิ้งท้ายว่า ทีมวิจัยพร้อมเดินหน้าสู่การทำธุรกิจแบบ B2B2C (Business-to-Business-to-Customer) โดยต้องการเงินลงทุน 20 ล้านบาท เพื่อขยายธุรกิจสู่การผลิตและจัดจำหน่ายในช่วงปี พ.ศ. 2566-2567

จากการวิจัยทางการตลาดพบว่า FleXARs มีโอกาสมีส่วนแบ่งในตลาดประเทศไทยสูงถึงร้อยละ 10 หรือคิดเป็นมูลค่า 1,000 ล้านบาทภายใน 5 ปี