นักวิจัยไม่เพียงสามารถกรองอนุภาคที่เป็นอันตรายออกจากน้ำ และสร้างน้ำสะอาด 139.5L ต่อกิโลกรัม MOF ต่อวันได้เท่านั้น แต่ยังสามารถดำเนินการด้วยพลังงานที่มากขึ้น และมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการกลั่นน้ำทะเลในปัจจุบัน
“วัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์” (Metal-Organic Frameworks: MOFs) เป็นกลุ่มของสารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนโลหะ เป็นวัสดุที่มีความเป็นผลึกสูง เมื่อให้ความร้อนกับ MOFs โมเลกุลที่บรรจุอยู่จะระเหยออก หาก MOFs มีโครงข่ายที่แข็งแรงสามารถคงสภาพโครงข่ายได้ จะพบโพรงหรือรูพรุนขึ้นในโครงสร้าง
องค์การอนามัยโลก (World Health Organization: WHO) ชี้แจงว่า น้ำดื่มที่มีคุณภาพดีควรมีปริมาณของแข็งที่ละลายอยู่ในน้ำ (Total Dissolved Solids: TDS) ทั้งหมดในปริมาณที่น้อยกว่า 600 ส่วนต่อหนึ่งล้าน โดยทีมนักวิจัยสามารถทำได้สำเร็จคือ มีปริมาณ TDS น้อยกว่า 500 ส่วนต่อหนึ่งล้าน ในเวลาเพียง 30 นาที โดยระหว่างการกลั่นน้ำทะเลตัวกรองวัสดุโครงข่ายอินทรีย์จะดูดซับเกลือออกจากน้ำ และนำตัวกรองที่ดูดซับเกลือไปวางใต้แสงแดด จากนั้นจะสร้าง MOF ขึ้นมาใหม่ เพื่อให้นำกลับมาใช้ใหม่ภายใน 4 นาที
Photo Credit: ADOBESTOCK
ศาสตราจารย์ Huanting Wang จากภาควิชาวิศวกรรมเคมีของมหาวิทยาลัย Monash ในเมลเบิร์น กล่าวว่า งานชิ้นนี้ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature Sustainability เป็นการเปิดทิศทางใหม่ ๆ ในการออกแบบวัสดุ เพื่อทำให้น้ำสะอาดบริสุทธิ์ พร้อมประหยัดพลังงาน และเป็นการกลั่นน้ำทะเลอย่างยั่งยืน
“การกลั่นน้ำทะเลถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนน้ำที่ทวีความรุนแรงขึ้นทั่วโลก เนื่องจากน้ำกร่อยและน้ำทะเลนั้นหาได้ง่าย และเนื่องจากกระบวนการกลั่นน้ำทะเลมีความน่าเชื่อถือ น้ำที่ผ่านการบำบัดจะสามารถบูรณาการรวมเข้ากับระบบนิเวศทางน้ำที่มีอยู่ได้ ทั้งยังมีความเสี่ยงต่อสุขภาพน้อยที่สุด” ศาสตราจารย์ Wang กล่าว
“แต่กระบวนการกลั่นน้ำทะเลด้วยความร้อนโดยการระเหยนั้น จะใช้พลังงานและเทคโนโลยีอื่น ๆ จำนวนมาก เช่น ระบบการ Reverse Osmosis (RO) หรือออสโมซิสย้อนกลับ ซึ่งมีข้อบกพร่องหลายประการคือ มีการใช้พลังงานสูงและการใช้สารเคมีในการทำความสะอาดเมมเบรน (Membrane) และการลดปริมาณคลอรีน (Dechlorination)”
ศาสตราจารย์ Wang ยังกล่าวอีกว่า “แสงแดดเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในโลก การพัฒนากระบวนการแยกเกลือออกจากตัวดูดซับแบบใหม่ของเรา ผ่านการใช้แสงแดดในการสร้างใหม่ถือเป็นการประหยัดพลังงาน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม”
Photo Credit: Pexles
ผู้คนมากกว่า 780 ล้านคนทั่วโลกยังขาดแคลนแม้แต่บริการน้ำดื่มขั้นพื้นฐาน และภายในปี ค.ศ. 2025 ประชากรกว่าครึ่งหนึ่งของโลกจะอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มี “ความตึงเครียดจากน้ำ” (Water-stressed) ซึ่งหมายถึง พื้นที่ที่ขาดแคลนน้ำอย่างมากเนื่องจากภัยแล้ง โดยผลที่ตามมาคือการเกิดความตึงเครียด และมักจะนำไปสู่ปัญหาความขัดแย้งในระดับท้องถิ่น จนแพร่ขยายไปถึงระดับภูมิภาค
ตามรายงานขององค์กรสหประชาชาติ (United Nations: UN) ให้ข้อมูลไว้ว่า จำนวนประชากรที่จะอยู่ในภาวะขาดแคลนน้ำตามคาดการณ์ไว้มีจำนวนถึง 1 หมื่นล้านคน ภายในปี ค.ศ. 2050 และจะพุ่งสูงถึง 10.9 พันล้านคน ในปี ค.ศ. 2100 และยิ่งไปกว่านั้น ภาวะโลกร้อนที่เกิดจากการกระทำของมนุษยชาตินับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมมา พบว่า จะวิกฤตลงยิ่งกว่าในช่วง 2,000 ปีที่ผ่านมา
ทั้งนี้ระหว่างปี ค.ศ. 2017-2018 แอฟริกาใต้ประสบปัญหาขาดแคลนน้ำอย่างรุนแรงในเวสเทิร์นเคป (Western Cape) ซึ่งส่งผลกระทบต่อเมืองเคปทาวน์มากที่สุด เมื่อระดับน้ำอยู่ระหว่าง 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ของความจุเขื่อน มาตรการการจำกัดน้ำจึงได้ถูกนำไปใช้เพื่อควบคุมปริมาณการใช้น้ำ ซึ่งถือว่าประสบความสำเร็จ เพราะมีการใช้น้ำลดลงมากกว่าครึ่งหนึ่งโดยเหลือประมาณ 500 ล้านลิตรต่อวันในเดือนมีนาคมปี ค.ศ. 2018 แม้ว่าจะมีการจัดปัญหาเรื่องการใช้น้ำ แต่กระบวนการเปลี่ยนน้ำกร่อยและน้ำทะเล ให้เป็นน้ำดื่มที่สะอาดและปลอดภัยอย่างยั่งยืน ก็เป็นอีกหนึ่งวิธีที่ไม่ควรมองข้าม
ที่มา
- Scott Snowden. Researchers Have Pioneered A Technique To Purify Water By Using The Power Of Sunlight. www.forbes.com/sites
เรื่องโดย
