แผ่นกรองรุ่นใหม่ช่วยทำให้น้ำสะอาดและผลิตไฟฟ้า
หลายท่านย่อมคุ้นเคยกับอุปกรณ์กรองน้ำเป็นอย่างดี ถือเป็นอุปกรณ์พบเห็นได้ทั่วไปและใช้งานกันแพร่หลายภายในครัวเรือน หลายท่านอาจมองว่าอุปกรณ์ชิ้นนี้ไม่จำเป็นนัก แต่ทุกอย่างอาจเปลี่ยนไปเมื่อชั้นกรองน้ำดื่มสามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า
เครื่องกรองน้ำ ถือเป็นอุปกรณ์ที่พบได้ทั่วไปตามบ้านเรือนในไทย แม้บางประเทศจะยืนยันความปลอดภัยของน้ำประปาว่าสามารถดื่มได้ แต่ประเทศไทยแม้เคยมีคำยืนยันจากบางฝ่าย ด้วยคุณภาพของระบบประปาและท่อภายในประเทศ ทำให้ไม่มีใครกล้าเสี่ยงดื่มโดยไม่ผ่านขั้นตอนทำความสะอาด จึงมีการใช้อุปกรณ์กรองน้ำกันทั่วไป
แต่จะเป็นอย่างไรหากอุปกรณ์กรองน้ำสามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าไปด้วยพร้อมกัน
ชั้นกรองแบบใหม่ที่ทำได้ทั้งกรองน้ำและผลิตกระแสไฟฟ้าในเวลาเดียวกัน
ผลงานนี้เป็นของ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (KIST) ได้คิดค้นระบบกรองน้ำรูปแบบใหม่ นอกจากมีศักยภาพในการขจัดสารปนเปื้อนออกจากน้ำแล้ว ยังสามารถใช้น้ำที่ปนเปื้อนเหล่านั้นมาผลิตกระแสไฟฟ้าสร้างเป็นพลังงานได้อีกด้วย
ชั้นกรองน้ำชนิดนี้ประกอบด้วยตัวกรองสารปนเปื้อนจากน้ำที่มีรูพรุนทางด้านล่าง และโพลิเมอร์นำไฟฟ้าที่ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าติดตั้งไว้ด้านบน เมื่อน้ำถูกจ่ายเข้ามาในระบบจะถูกขจัดสารปนเปื้อนและฆ่าเชื้อผ่านชั้นกรอง ขณะเดียวกันการไหลของน้ำระหว่างชั้นกรองจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของไอออน สร้างไฟฟ้ากระแสตรงให้สามารถทำการเก็บเกี่ยวสู่ระบบ
ชั้นกรองสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายโดยเฉพาะกับแหล่งน้ำธรรมชาติ ตั้งแต่น้ำฝน, น้ำใต้ดิน, น้ำในแม่น้ำ, น้ำทะเล หรือแม้แต่น้ำปนเปื้อน ชั้นกรองก็สามารถขจัดสิ่งสกปรกที่อาจเป็นภัยต่อสุขภาพ และสามารถทำให้น้ำเหล่านั้นกลับมาใช้ในการบริโภคได้อีกครั้ง
ด้วยคุณสมบัติการทำให้น้ำสะอาดของชั้นกรองที่สามารถขจัดสารปนเปื้อนออกจากน้ำได้ถึงระดับอนุภาค 10 นาโนเมตร จะช่วยกำจัดอนุภาคหรือสารปนเปื้อนที่เป็นอันตรายภายในน้ำได้เกือบหมด ทั้งสารโลหะหนักชนิดต่างๆ เช่น สารหนู, ตะกั่ว, สังกะสี ไปจนอนุภาคขนาดจิ๋วอย่าง ไมโครพลาสติก เลยทีเดียว
ส่วนในด้านการสร้างพลังงาน ระบบยังสามารถทำการผลิตกระแสไฟฟ้าได้ต่อเนื่อง โดยสามารถทำการผลิตพลังงานได้ยาวนานกว่า 3 ชั่วโมง แม้จะมีปริมาณน้ำภายในระบบเพียง 10 ไมโครลิตร นี่จึงถือเป็นเทคโนโลยีที่สามารถแก้ปัญหาขาดแคลนน้ำและพลังงานได้พร้อมๆ กัน และอาจมีศักยภาพสูงในด้านจัดการคุณภาพน้ำและระบไฟฟ้าฉุกเฉินอีกด้วย
แนวโน้มการใข้งานในอนาคต
นอกจากข้อมูลที่กล่าวไปข้างต้น ชั้นกรองนี้มีประสิทธิภาพในการขจัดสารปนเปื้อนและผลิตพลังงานอย่างมั่นคง อีกหนึ่งจุดเด่นสำคัญที่ทำให้เทคโนโลยีนี้ได้รับความสนใจ และอาจเป็นแนวทางการผลิตน้ำดื่มและพลังงานในอนาคตคือ ชั้นกรองนี้มีต้นทุนทางการผลิตต่ำ
ขั้นตอนและวัสดุที่ใช้ในการผลิตยังไม่มีข้อมูลอย่างละเอียด แต่ได้รับการเปิดเผยว่าขั้นตอนการผลิตนี้เกิดขึ้นได้จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ กระบวนการผลิตค่อนข้างเรียบง่ายเช่นเดียวกับระยะเวลาในการผลิตต่ำ จึงสามารถทำการผลิตจำนวนมากออกมาในเวลาอันรวดเร็ว เหมาะสมอย่างยิ่งในการนำไปใช้ประโยชน์เป็นวงกว้างเชิงพาณิชย์
อีกหนึ่งจุดเด่นสำคัญของชั้นกรองนี้คือมีขั้นตอนการใช้งานเรียบง่าย อันที่จริงชั้นกรองชนิดนี้แทบไม่มีความแตกต่างไปจากชั้นกรองทั่วไป ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมก็สามารถสร้างกระแสไฟฟ้า นี่จึงเป็นทางเลือกที่ตอบโจทย์ทั้งปัญหาการขาดแคลนน้ำจืดและการใช้งานพลังงานสะอาดไปพร้อมกัน
น่าเสียดายที่ปัจจุบันชั้นกรองชนิดนี้ยังอยู่ในฐานะตัวต้นแบบ จำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงหลายด้าน แม้จะมีศักยภาพในการขจัดสารปนเปื้อนในระดับไมโครพลาสติกได้ก็ตาม แต่ยังมีข้อจำกัดที่ต้องได้รับการพัฒนาต่อเนื่องจึงจะสามารถนำไปใช้งานจริง
นั่นทำให้ทางทีมวิจัยมุ่งเน้นเพิ่มศักยภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้า ให้มีประสิทธิภาพเพียงพอในการหล่อเลี้ยงวงจรเพื่อช่วยผลักดันพลังงานสะอาด อีกทั้งยังต้องปรับคุณสมบัติของชั้นกรองให้เหมาะสมในการใช้งานจำนวนมาก รองรับการทำงานจากโรงผลิตน้ำดื่มที่มีอยู่ในปัจจุบันอีกด้วย
จริงอยู่ความสำเร็จในการผลิตชั้นกรองชนิดนี้ยังอยู่ในขั้นต้น ยังต้องผ่านการทดสอบใช้งานและรายละเอียดอีกมากมายจึงจะพร้อมสำหรับใช้จริง แต่ไม่แน่ว่าในอนาคตหากได้รับการพัฒนาเพียงพอ นี่อาจเป็นทางออกใหม่ในการแก้ปัญหาทรัพยากรน้ำและพลังงาน อีกปัญหาน่าหนักใจของมนุษยชาติก็เป็นได้
ที่มา
https://interestingengineering.com/innovation/membrane-clean-water-generate-electricity