การปนเปื้อนสารอันตรายในสิ่งแวดล้อมจากกิจกรรมอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นสารอินทรีย์ก่อมะเร็ง หรือโลหะพิษที่ทำให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพแบบเฉียบพลันรุนแรงหรือแบบเรื้อรัง ทั้งในดิน น้ำใต้ดิน น้ำผิวดิน เป็นปัญหาระดับโลกมายาวนานมากกกว่า 40 ปี นับตั้งแต่คดีสารพิษปนเปื้อนใน “คลองเลิฟ” ที่สหรัฐอเมริกา มาจนถึงประเทศไทยซึ่งประสบปัญหาการปนเปื้อนสารอันตรายในสิ่งแวดล้อมไม่ต่างจากประเทศอื่นๆ
          สำหรับประเทศไทยนั้นมีพื้นที่ปนเปื้อนสารอันตรายมากกว่า 50 พื้นที่ ทั้งกรณีการปนเปื้อนสารหนูจากเหมืองดีบุกจังหวัดนครราชศรีธรรมราช การปนเปื้อนตะกั่วในลำห้วยคลิตี้จากโรงแต่งแร่จังหวัดกาญจนบุรี แต่มีเพียงบางพื้นที่เท่านั้นที่ภาครัฐได้มีการลงมาจัดการ ซึ่งทั้งในระดับประเทศและในระดับโลกจำเป็นต้องอาศัยวิศวกรรมการฟื้นฟูเพือแก้ปัญหาพื้นที่ปนเปื้อน
ความท้าทายข้างต้นเป็นโจทย์ให้ ผศ.ดร.ธนพล เพ็ญรัตน์ อาจารย์ภาควิชาโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร ได้วิจัยงานวิจัยโฟมปรับเสถียรด้วยอนุภาคแม่เหล็กนาโนร่วมกับการเหนี่ยวนำความร้อนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในการเร่งฟื้นฟูพื้นที่ปนเปื้อนสารอินทรีย์ระเหยด้วยวิธีสกัดไอดินขึ้นมา
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ธนพล กล่าวว่า ครั้งแรกที่เริ่มทำงานวิจัย ได้ทำเรื่องการฟื้นฟูพื้นที่ปนเปื้อนสารอันตราย ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เหมืองทอง เหมืองสังกะสี หรือการลักลอบทิ้งสารเคมี โดยเขาได้ใช้เทคนิคที่ถนัดในการใช้ฟื้นฟูพื้นที่ปนเปื้อน คือการใช้อนุภาคนาโนของเหล็กประจุศูนย์ ซึ่งเขาศึกษามาตั้งแต่ปริญญาเอก
"เทคนิคการใช้สนามแม่เหล็กเพื่อปรับเสถียรโลหะหนักนี้เป็นหนึ่งใน 61 เทคนิคที่ได้รับการจดทะเบียนทั่วโลกที่ใช้ในการบำบัดและพื้นฟูพื้นปนเปื้อน แต่งานวิจัยชิ้นนี้แตกต่างออกไปมีการใช้สนามแม่เหล็กรวมกับเหล็กประจุศูนย์ และเป็นการทำในดินซึ่งเป็นที่แรกของโลก โดยวิธีที่ใช้สนามแม่เหล็กร่วมด้วยนี้ทางทีมวิจัยทำมาได้สองปีแล้ว"
ทางทีมวิจัยพัฒนาวิจัยตัวโฟมประจุศูนย์ขึ้นมาจากการประยุกต์ใช้แนวคิดการรักษาโรคมะเร็งด้วยวิธีไฮเปอร์เทอร์เมีย จากนั้นนำมาเป่าเป็นมูสโฟมคล้ายๆ โฟมดับเพลิง และอัดโฟมดังกล่าวลงไปในดิน จากนั้นโฟมอนุภาคจะเข้าไปเกาะกับสารพิษ โดยทั่วไปจะรอให้สารพิษละลายก่อนแล้ว อิเล็กตรอนนี้จะสามารถเข้าไปเปลี่ยนสารพิษให้อยู่ในรูปที่ไม่เป็นพิษได้ ซึงในกระบวนการเปลี่ยนรูปสารที่มีรูปเป็นพิษไปสู่รูปที่ไม่เป็นพิษ มีด้วยกัน 2 ขั้นตอน คือขั้นตอนละลายสารพิษ และขั้นตอนให้อิเล็กตรอนเพื่อเปลี่ยนรูปไปเป็นสารไม่มีพิษ
"โฟมประจุศูนย์ทำงานโดยมีหลักการการเอาสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามาใช้ร่วมกับเหล็กประจุศูนย์ในการฟื้นฟู ซึ่งอนุภาคแม่เหล็กประจุศูนย์คือเหล็กที่พร้อมจะทำปฏิกิริยากับโลหะอื่น โดยการจ่ายอิเล็กตรอนออกไป เพื่อให้ตัวมันเองมีความเสถียรตามธรรมชาติ เมื่อเหล็กประจุศูนย์ได้จ่ายอิเล็กตรอนออกไปแล้ว โลหะหนักที่ได้รับอิเล็กตรอนจากเหล็กประจุศูนย์จะเปลี่ยนรูปไปอยู่ในรูปที่ไม่เป็นอันตราย ส่วนตัวเหล็กประจุศูนย์เมื่อให้อิเล็กตรอนออกไปแล้วจะอยู่ในรูปของสนิม"
ส่วนการใช้สนามแม่เหล็กร่วมด้วยนั้นเพื่อให้เหล็กประจุศูนย์เกิดการให้อิเล็กตรอนได้เร็วขึ้นจากการที่อนุภาคที่เคลื่อนไหวไปมาจนเกิดความร้อนขึ้น เนื่องจากตามธรรมชาติที่อุณหภูมิห้อง อุณหภูมิพื้นดิน ขั้นตอนของการละลายสารพิษจะใช้เวลานานมาก เมื่อเกิดความร้อนขึ้นถึงประมาณ 100 องศาเซลเซียส สารพิษที่อยู่ในดินจะเกิดการละลายและสามารถสูบขึ้นมาได้ง่ายกว่าสภาวะปกติประมาณ 40 เท่า อิเล็กตรอนที่ถูกจ่ายออกได้เร็วขึ้นจะสามารถไปสลายสารพิษให้เป็นสารไม่มีพิษเพื่อนำออกจากดินได้เร็วกว่าสภาวะปกติ 50 เท่า
"การฟื้นฟูดินด้วยวิธีการนี้ไม่ส่งผลต่อสัตว์หน้าดินหรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เพราะเหล็กประจุศูนย์ที่เปลี่ยนเป็นสนิมไม่มีความอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต" ผศ.ดร.ธนพลกล่าว
สำหรับอุปสรรคหลักๆ ของงานวิจัยโฟมปรับเสถียรคือประเทศไทยไม่มีเครื่องสนามแม่เหล็ก ทางทีมวิจัยจึงต้องพัฒนาเครื่องขึ้นมาเอง และตอนนี้ยังได้พัฒนาเครื่องล้างดินซึ่งสามารถจำกัดแคดเมียมในดินได้ โดยมีหลักการทำงานคือขุดหน้าดินถึงระดับความลึกที่แคดเมียมแทรกซึมสู่ช่องว่างในดิน และระดับที่รากพืชหยั่งลงไปถึง จากนั้นนำดินมาผสมกับเหล็กเพื่อให้จับแคดเมียมที่เป็นสารพิษ แล้วใช้เครื่องแยกทางแม่เหล็กที่มีสายพานและแกนแม่เหล็ก เพื่อแยกเหล็กที่จับแคดเมียมไว้ ดังนั้นแคดเมียมจึงถูกแยกออกจากดินได้ในที่่สุด
สำหรับเกณฑ์ในการเลือกดินมาล้างนั้น ผศ.ดร.ธนพลให้ข้อมูลว่า จะเลือกดินจากบริเวณที่มีการปนเปื้อนสูงซึ่งจัดเป็นโซนแดง ซึ่งเขาได้ล้างดินเพื่อกำจัดแคดเมียมที่ปนเปื้อนในดินมาเป็นเวลา 7 ปีแล้ว โดยเริ่มจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมีที่ จ.ระยอง และเริ่มลงพื้นที่ฟื้นฟูให้ชุมชนที่ได้รับผลกระทบจากเหมือง
จากเทคนิคที่ใช้นี้ช่วยร่นระยะเวลาในการฟื้นฟูดินลงได้มาก เช่น บางพื้นที่ต้องใช้เวลาฟื้นฟูด้วยเทคนิคทั่วไปนาน 3-5 ปี แต่เมื่อใช้เทคนิคล้างดินด้วยสนามไฟฟ้าและเหล็กประจุศูนย์นี้ก็ร่นเวลาลงเหลือเพียง 2 สัปดาห์ และในขั้นต่อไปของการพัฒนาคือ ทำให้เครื่องล้างดินสามารถทำงานได้ง่ายขึ้น และทำงานด้วยระบบอัตโนมัติมากขึ้น คือ สามารถปั่นดินที่ปนเปื้อนขึ้นมาฟื้นฟูได้โดยไม่ต้องอาศัยแรงงานคนในการขุด
นอกจากประสิทธิภาพในการฟื้นฟูดินปนเปื้อนสารพิษและโลหะหนักแล้ว งานวิจัยของ ผศ.ดร.ธนพลนี้ยังได้รับรางวัล TRF – OHEC – Scopus Researcher Award สาขา Engineering and Multidisciplinary Technology จากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ด้วย อีกทั้งเขาได้ตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานนี้แก่สาธารณะด้วย

Manager online 01.02.18