มหัศจรรย์! เปลี่ยนทรายให้เป็นซีเมนต์ด้วยไฟฟ้า รับมือน้ำทะเลกัดเซาะ

น้ำทะเลกัดเซาะชายฝั่ง จัดเป็นอีกหนึ่งปัญหาที่ทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ โดยมีสาเหตุเกิดขึ้นได้จากหลายปัจจัย ตั้งแต่กระบวนการตามธรรมชาติ ผลกระทบจากมนุษย์ สภาพอากาศสุดขั้ว ไปจนน้ำทะเลหนุนสูง จนหลายภาคส่วนต่างเริ่มมองหาแนวทางแก้ไขปัญหาอย่างเร่งด่วน

 

         หนึ่งในนั้นคือแนวคิดในการเพิ่มความทนทานแก่ชายฝั่งด้วยการเปลี่ยนหาดทรายให้เป็นซีเมนต์ด้วยกระแสไฟฟ้า

 

 

แนวคิดเปลี่ยนหาดทรายเป็นซีเมนต์ด้วยไฟฟ้า

 

         ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก Northwestern University กับการกระตุ้นความแข็งแรงของหาดทรายให้รวมตัวกันหนาแน่นด้วยกระแสไฟฟ้า เชื่อมประสานเม็ดทรายตามธรรมชาติให้รวมตัวกันเป็นก้อนแข็ง เพิ่มความแข็งแรงแก่หาดทรายให้ทนทานต่อการกัดเซาะชายฝั่ง

 

         แนวคิดนี้อาศัยประโยชน์จากน้ำทะเลที่มีไอออนและแร่ธาตุแขวนลอยตามธรรมชาติ เมื่อกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาที่กำหนดแร่ธาตุเหล่านี้จะรวมตัวกลายเป็นสสารที่มีความแข็งแรงทนทานต่อสภาพแวดล้อมได้ โดยไม่จำเป็นต้องอาศัยสิ่งปลูกสร้างหรือสารยึดเกาะชนิดอื่นเพิ่มเติม

 

         ด้วยเหตุนี้ทีมวิจัยทดสอบเมื่อทำการจ่ายกระแสไฟฟ้าในระดับแรงดัน 4 โวลต์ จะเร่งให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเปลี่ยนแร่ธาตุในน้ำให้กลายเป็น แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ แร่ธาตุที่จะทำหน้าที่ยึดเกาะอนุภาคเม็ดทรายรอบข้างเข้าด้วยกันคล้ายกาว เมื่อแข็งตัวเม็ดทรายจำนวนมากจะถูกรวมเป็นเนื้อเดียวจนแข็งแรงยิ่งกว่าคอนกรีต

 

         จุดเด่นของอุปกรณ์นี้คือไม่จำเป็นต้องพึ่งพาวัสดุก่อสร้างเพิ่มเติมจากปัจจัยภายนอก เพียงจ่ายกระแสไฟฟ้าสู่หาดทรายก็พร้อมจะเปลี่ยนบริเวณนั้นให้กลายเป็นหินแข็งได้ทุกเวลา ด้วยวัสดุจากธรรมชาติจึงแทบไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมหรือระบบนิเวศภายในพื้นที่

 

         นี่จึงอาจเป็นแนวทางแก้ไขปัญหาน้ำทะเลกัดเซาะชายฝั่งซึ่งกำลังคุกคามพื้นที่หาดทรายทั่วทุกมุมโลก

 

 

สู่การปกป้องชายหาดที่เป็นมิตรและยั่งยืน

 

         อันที่จริงกลไกนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์ตระกูลหอยในทะเล ที่ใช้ประโยชน์จากแร่ธาตุในน้ำเพื่อสร้างเปลือกหอยที่มีความแข็งแรงสำหรับพักอาศัยและหลบภัย อีกทั้งยังเป็นแนวคิดที่ถูกนำไปใช้งานในการฟื้นฟูแนวปะการังตามธรรมชาติ โดยการกระตุ้นให้เกิดการเกาะตัวของแนวปะการังเพื่อเป็นที่อยู่ในกับปลาขนาดเล็ก

 

         จริงอยู่ปัจจุบันมีแนวทางป้องกันชายฝั่งมีหลายรูปแบบ ทั้งกำแพงกันคลื่น เขื่อนกั้นทราย ไปจนแนวกำแพงใต้ทะเล แต่โดยมากล้วนเป็นโครงสร้างทางวิศวกรรมที่ใช้วัสดุจากภายนอก นำไปสู่การก่อมลพิษ เปลี่ยนภูมิประเทศ กระทบระบบนิเวศ ต้นทุนสูง และยากต่อการแก้ไขในภายหลัง

 

         ตรงข้ามกับการใช้ซีเมนต์ตามธรรมชาติที่ได้รับการนำเสนอ ด้วยวัสดุที่ใช้มีเพียงหาดทรายตามธรรมชาติและแร่ธาตุที่อยู่ในน้ำทะเล เป็นวัสดุที่พบได้ในท้องถิ่นไม่จำเป็นต้องจัดสรรเพิ่มเติม การกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีด้วยไฟฟ้าก็เลียนแบบปรากฏการณ์ที่เกิดตามธรรมชาติ จึงแทบไม่ก่อให้เกิดผลกระทบแก่สิ่งแวดล้อมและง่ายต่อการซ่อมแซม

 

         หลายท่านอาจกังวลอันตรายจากกระแสไฟฟ้าอยู่บ้าง แต่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้จำกัดอยู่ในระดับ 4 โวลต์ใกล้เคียงกับที่ใช้ในถ่านไฟฉาย แทบไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ทะเล และสิ่งแวดล้อม กระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำยังเป็นแนวทางที่ถูกใช้ในการฟื้นฟูแนวปะการัง จึงสามารถนำมาใช้บนชายหาดได้โดยไม่ก่อให้เกิดปัญหา

 

         ในส่วนต้นทุนการผลิตก็ถือเป็นจุดเด่นของแนวทางนี้เช่นกัน การผลิตซีเมนต์ธรรมชาติจากน้ำทะเลนี้มีต้นทุนการผลิตอยู่ที่ 3 – 6 ดอลลาร์(ราว 100 – 201 บาท)/ลูกบาศก์เมตร ในขณะที่โครงสร้างเชิงวิศกรรมทั่วไปสำหรับรองรับน้ำทะเลกัดเซาะอาจใช้ต้นทุนถึง 70 ดอลลาร์(ราว 2,350 บาท)/ลูกบาศก์เมตร นับเป็นค่าใช้จ่ายต่างกันนับสิบเท่า

 

         ซีเมนต์รูปแบบนี้รองรับการใช้งานร่วมกับทรายเกือบทุกชนิด ตั้งแต่ทรายทั่วไป ทรายหินปูน ไปจนทรายเหล็ก อีกทั้งหลังการก่อสร้างหากต้องการปรับปรุงหรือยุติการใช้งาน ก็สามารถส่งแรงดันไฟฟ้าขั้วตรงข้ามเพื่อละลายแร่ธาตุที่ยึดเกาะ และเปลี่ยนพื้นที่ให้กลับเข้าสู่สภาพเดิมในเวลาไม่นาน

 

         จึงพูดได้ว่าทางการสร้างซีเมนต์ธรรมชาติจากไฟฟ้านี้ อาจเป็นแนวทางช่วยปกป้องชายหาดได้อย่างยั่งยืน

 

 

 

         จริงอยู่นี่เป็นแนวทางป้องกันน้ำทะเลกัดเซาะชายฝั่งที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตร แต่ข้อมูลและการทดสอบทั้งหมดล้วนอยู่ในห้องปฏิบัติการ จำเป็นต้องมีข้อมูลในการทดลองใช้จากสถานที่จริงอีกมาก นอกจากนี้ซีเมนต์ธรรมชาตินี้ยังจำกัดอยู่กับพื้นที่หาดทราย จึงอาจต้องมองหาและพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อใช้ร่วมกับพื้นที่อื่นต่อไป

 

 

 

         ที่มา

 

         https://www.eurekalert.org/news-releases/1054968?

 

         https://interestingengineering.com/energy/electric-current-turns-sand-into-rock