เทคโนโลยีนาโนเพื่อบำบัดมลพิษในน้ำใต้ดิน

 
           สารเคมีที่เป็นสารละลายจำพวกคลอรีน เช่น TCE (Trichloroethylene) มีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโดยใช้ในการล้างไขมันที่เกาะบนโลหะ หรือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น และเป็นตัวก่อให้เกิดปัญหามลพิษในน้ำใต้ดิน เนื่องจากเมื่อมีการทิ้งสู่พื้นดินจะคงสภาพนานปีและค่อยๆชะล้างลงสู่ชั้นน้ำใต้ดินในที่สุด  ในสหรัฐอเมริกามีการประเมินโดยองค์กรป้องกันสิ่งแวดล้อมว่า มีบริเวณที่มีปัญหาอยู่ประมาณ 15,000 – 25,000 แห่งทั่วประเทศ และหลายปีที่ผ่านมาหน่วยงานของรัฐและบริษัทเอกชนต่างๆทุ่มงบประมาณไปหลายพันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในความพยายามทำความสะอาดบริเวณที่ปนเปื้อนสารเคมีที่เป็นพิษเหล่านี้ซึ่งต้องใช้ทั้งเวลานานเพราะเทคโนโลยีที่ปัจจุบันมีอยู่ไม่ก้าวหน้าเพียงพอจึงทำให้ประสบความสำเร็จเพียงไม่กี่แห่ง

            วิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการแก้ไขปัญหาสารมลพิษในน้ำใต้ดินเหล่านี้ได้แก่ การปั๊มน้ำใต้ดินขึ้นมาทำการบำบัดโดยเครื่องกรองพิเศษก่อนที่จะอัดน้ำที่บำบัดกลับลงใต้ดินดังเดิม วิธีดังกล่าวต้องใช้เวลานานเป็น 10 ปีกว่าที่จะทำความสะอาดน้ำใต้ดินให้เหมือนเดิม อีกวิธีหนึ่งได้แก่ การใช้เทคนิคทางชีวภาพ (Bio- remediation) โดยใช้จุลชีพที่มีในธรรมชาติย่อยสลายสารปนเปื้อนเหล่านั้นโดยใช้สารอาหารอัดลงใต้ดินเพื่อช่วยการเจริญเติบโตของจุลชีพ แต่วิธีนี้ก็ยังใช้เวลาหลายปีกว่าจะได้ผลตามที่คาดไว้

            ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามคิดค้นวิธีใหม่ๆเพื่อร่นระยะเวลาการฟื้นฟูสภาพน้ำใต้ดิน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไรซ์ เมืองฮุสตัน ได้ริเริ่มใช้เทคโนโลยีนาโนเข้าช่วยโดยใช้อนุภาคโลหะนาโนเพื่อแตกสลายสารปนเปื้อนได้รวดเร็วกว่าเดิมทั้งยังมีราคาถูกกว่าการใช้เทคโนโลยีในปัจจุบันดังกล่าวข้างต้น ผลการทดลองพบว่าระดับความเข้มข้นของสารเคมีที่ปนเปื้อนในดินลดลงโดยรวดเร็ว คาดว่าน่าจะนำไปขยายผลในพื้นที่ขนาดใหญ่เพื่อช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เรื้อรังมานาน

            ในการทำงานของอนุภาคโลหะนาโนนั้นประสิทธิภาพในการแตกสลายสารมลพิษขึ้นกับขนาดของอนุภาค เนื่องจากอนุภาคแต่ละตัวมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10 นาโนเมตร ถึง 100 นาโนเมตร (1 นาโนเมตร = 10-9 เมตร) ซึ่งขนาดกว้างพอๆกับตัวไวรัส ดังนั้นอนุภาคดังกล่าวจึงวิ่งผ่านอนุภาคดินหรือไหลไปกับน้ำใต้ดินไปยังบริเวณที่เข้าถึงได้ยากโดยง่าย เช่น บริเวณใต้อาคาร หรือบริเวณใต้รันเวย์สนามบิน เป็นต้น นอกจากนี้เนื่องจากอนุภาคนาโนมีพื้นที่ผิวสูงกว่าปริมาตรมากทำให้โลหะจับตัวได้กับสารปนเปื้อนได้มากกว่า ยิ่งไปกว่านั้นปฏิกริยาในการจับสารปนเปื้อนเกิดได้รวดเร็วจึงไม่เกิดสารที่ไม่ต้องการตามมา

            ปัจจุบันนอกเหนือจากจะมีการใช้อนุภาคโลหะนาโนที่เป็นเหล็ก (Iron Nanoparticles) ก็ยังมีความพยายามปรับปรุงอนุภาคเหล็กโดยเคลือบด้วยน้ำมันพืช หรือการเคลือบด้วยสารโพลิเมอร์ที่เลือกจับสารประกอบคลอรีนบางตัวเป็นการเฉพาะ

            อย่างไรก็ตามจากการที่เมื่อเร็วๆนี้มีกลุ่มนักวิชาการหลายกลุ่มทั่วโลกเริ่มทำการวิจัยถึงผลกระทบของอนุภาคนาโน เช่น คาร์บอนนาโนทิว (Carbonnanotube) หรือบัคกี้บอล (Bucky balls) ซึ่งเป็นคาร์บอนทรงกลม เป็นต้น ที่มีต่อสัตว์และมนุษย์ ดังนั้นประเด็นที่นักวิทยาศาสตร์ต้องพิจารณาอย่างหนักได้แก่ การที่ต้องมั่นใจว่าการสูบอัดสารอนุภาคนาโนลงไปในแหล่งน้ำใต้ดินเพื่อทำความสะอาดนั้นจะต้องควบคุมบริเวณใช้สารอนุภาคนาโนไม่ให้สารอนุภาคนาโนกระจายสู่บริเวณอื่นๆได้ และต้องไม่ก่อให้เกิดผลเสียที่มองไม่เห็นติด ตามมา

 

 

 

|ประปาไทยดอมคอม |เทคโนโลยี |

แหล่งที่มา :ำนักงานที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีประจำกรุงวอชิงตัน ดีซี
www.ostc.thaiembdc.org