Turn Wastewater into Worthwater นวัตกรรมบำบัดน้ำเสียประหยัดพลังงาน

ท่ามกลางสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน ทำให้หลายพื้นที่ทั่วโลกนั้นต้องเริ่มเตรียมแผนการรับมือกับสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมที่เริ่มใกล้ถึงขีดจำกัด โดยเฉพาะปัญหาการขาดแคลน “น้ำ” ซึ่งส่งผลกระทบต่อทุกภาคส่วน ไม่ว่าจะเป็นด้านเกษตรกรรม อุตสาหกรรม หรือสำหรับการอุปโภคบริโภคภายในครัวเรือนได้อย่างถูกสุขลักษณะ  

เมื่อ “น้ำสะอาด” นั้นเริ่มไม่เพียงพอต่อปริมาณความต้องการใช้งาน มนุษย์จึงพยายามดิ้นรนในการหาแหล่งน้ำแห่งใหม่  ไปพร้อมกับสร้างสรรค์วิธีในการผลิตน้ำให้ได้มากที่สุด เพื่อทำให้มีน้ำสะอาดใช้งานได้ต่อไป โดยตลอดหลายปีที่ผ่านมา มีการนำเสนอนวัตกรรมมากมายเพื่อกอบกู้สถานการณ์การขาดแคลนน้ำสะอาดนี้ ทั้งการแปลงน้ำทะเลให้กลายเป็นน้ำจืด การพัฒนาอุปกรณ์กรองน้ำหลากหลายชนิด หรือแม้กระทั่งการผลิตน้ำดื่มจากการใช้ประจุไฟฟ้ามาทำปฏิริยากับไอน้ำในอากาศ เป็นต้น

และนอกเหนือจากเป้าหมายการหาแหล่งน้ำสะอาดให้เพียงพอแล้ว อีกหนึ่งปัญหาที่สำคัญไม่แพ้กันก็คือ การแก้ไขปัญหาน้ำเน่าเสียในแหล่งน้ำต่าง ๆ ให้สามารถหมุนเวียนกลับมาใช้ประโยชน์ได้อย่างสูงสุด แม้ขณะนี้หลายประเทศจะเริ่มมีโรงงานบำบัดน้ำเสียแล้ว แต่ทว่าด้วยกระบวนการที่ละเอียดซับซ้อน ต้องอาศัยการกรองหลายขั้นตอน และยังต้องใช้พลังงานเพื่อผลักดันน้ำให้ไหลผ่านตัวกรองชั้นต่าง ๆ หรือใช้พลังงานให้น้ำเกิดการหมุนวนน้ำเพื่อเติมปริมาณอากาศ จึงทำให้ต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ในการจัดการ นอกจากนี้ก็ยังมีปัญหาในเรื่องการทำความสะอาดตัวกรองที่นักวิจัยหลายคนเริ่มให้ความสำคัญในส่วนนี้ เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการทิ้งขยะซากตัวกรอง จนเกิดเป็นนวัตกรรมที่น่าสนใจ เช่น

#ไฮโดรเจลบำบัดน้ำเสีย
ล่าสุดทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน (The University of Texas at Austin) ได้คิดค้นนวัตกรรมวัสดุ “เม็ดไฮโดรเจล (Hydrogel Tablet)” ประสิทธิภาพสูง ที่สามารถทำน้ำให้บริสุทธิ์ได้อย่างรวดเร็ว โดยไฮโดรเจลเพียง 1 เม็ดสามารถทำความสะอาดน้ำในแม่น้ำได้ปริมาตร 1 ลิตร พร้อมปรับสภาพให้เหมาะสำหรับนำมาดื่มได้ภายใน 1 ชั่วโมง

ทีมวิจัยเผยว่า “ไฮโดรเจลแบบมัลติฟังก์ชันสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากในการบรรเทาภาวะขาดแคลนน้ำทั่วโลก เนื่องจากใช้งานง่าย มีประสิทธิภาพสูง สามารถปรับเปลี่ยนขนาดรูปร่าง และยังผลิตได้เป็นจำนวนมาก”

กระบวนการบำบัดน้ำนี้ทำงานด้วยการกระตุ้นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ให้ทำงานร่วมกับอนุภาคถ่านกัมมันต์ ทำให้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารพิษและเชื้อแบคทีเรียได้มากกว่า 99.999% ซึ่งตลอดกระบวนการ นอกจากจะไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานอะไรเพิ่มเติมแล้ว ยังไม่ก่อให้เกิดสารตกค้างอีกด้วย ทั้งนี้ ทีมกำลังพัฒนาไฮโดรเจลให้สามารถกำจัดเชื้อโรคและไวรัสต่าง ๆ ได้เพิ่มเติม และเตรียมที่จะวางขายนวัตกรรมอัจฉริยะนี้ในอนาคต เพื่อให้ผู้บริโภคเข้าถึงได้ง่ายมากขึ้น

#ตัวช่วยทำความสะอาดแผ่นกรอง
อีกหนึ่งงานวิจัยจากสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (Chinese Academy of Sciences – CAS) ที่ได้พัฒนาวิธีการทำความสะอาดตัวกรองการบำบัดน้ำเสียด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอนุภาคนาโนจากการรวมเอนไซม์เข้ากับอนุภาคเหล็กขนาดจิ๋ว ทำให้หลังการใช้งานสามารถแยกอนุภาคนี้ด้วยแม่เหล็กและนำกลับมาใช้ซ้ำใหม่ได้ เพื่อแก้ปัญหาการทำความสะอาดด้วยการใช้สารเคมีรุนแรงกัดกร่อนแบบเดิม ๆ และลดการปนเปื้อนของสารพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น 

นอกจากนี้ หลังการทดลองเปรียบเทียบกับวิธีการทำความสะอาดด้วยกรดแบบดั้งเดิม ทีมนักวิจัยพบว่า วิธีนี้สามารถทำความสะอาดแผ่นเมมเบรนได้รวดเร็วและปลอดภัยมากกว่า และยังคงประสิทธิภาพให้กับโครงสร้างแผ่นกรองได้เหมือนใหม่ถึง 94%

ถึงแม้ว่างานวิจัยเหล่านี้จะยังอยู่ระหว่างขั้นการทดลองเบื้องต้น แต่ก็นับว่าเป็นการค้นพบที่น่าสนใจไม่ใช่น้อยสำหรับการเริ่มต้นใส่ใจดูแลรักษาสิ่งแวดล้อม เพื่อความหวังของโลกในอนาคตที่จะสดใสและยั่งยืนได้มากยิ่งขึ้นนั่นเอง 

ที่มาข้อมูลและภาพ : 

บทความ “Hydrogel Tablet Can Purify a Liter of River Water in an Hour” จาก UT NEWS, The University of Texas at Austin 

บทความ “A “Greener” Way To Clean Wastewater Treatment Filters With Reusable Nanoparticle Catalysts” โดย AMERICAN CHEMICAL SOCIETY จาก SciTechDaily

เรื่อง : มนต์นภา พานิชเกรียงไกร