นักวิจัยจากเกาหลีใต้พัฒนาเทคโนโลยีเมมเบรนกรองน้ำรูปแบบใหม่ ที่สามารถทำหน้าที่ได้มากกว่าการกำจัดสิ่งปนเปื้อน โดยสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ในระหว่างกระบวนการกรองน้ำ นับเป็นอีกหนึ่งแนวทางที่น่าสนใจในการพัฒนาเทคโนโลยีบำบัดน้ำควบคู่กับการผลิตพลังงานสะอาดในอนาคต
งานวิจัยนี้เป็นความร่วมมือระหว่าง Korea Institute of Science and Technology (KIST) และ Myongji University ประเทศเกาหลีใต้ โดยนำเสนอแนวคิดเมมเบรนที่สามารถเปลี่ยนน้ำเสีย น้ำทะเล หรือน้ำใต้ดิน ให้เป็นน้ำที่ผ่านการกรอง พร้อมสร้างพลังงานไฟฟ้าจากกระบวนการเคลื่อนที่ของไอออนภายในระบบ
เมมเบรน 2 ชั้น ทำงานอย่างไร?
หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือการออกแบบเมมเบรนแบบ 2 ชั้น (Two-layer Membrane) ประกอบด้วย
- ชั้น Conductive Polymer: เป็นชั้นพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่อยู่ด้านบน ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของไอออนและการสร้างกระแสไฟฟ้า
- ชั้น Porous Filter: เป็นชั้นวัสดุกรองที่มีรูพรุน ทำหน้าที่คัดแยกสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำ
เมื่อป้อนน้ำที่มีสิ่งปนเปื้อนลงบนผิวเมมเบรน น้ำจะไหลไปตามแนวระนาบของวัสดุ (Lateral Flow) ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของไอออนผ่านบริเวณเมมเบรน โดยนักวิจัยติดตั้งขั้วไฟฟ้าไว้ที่ปลายทั้งสองด้าน เพื่อรวบรวมความต่างศักย์และเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้า
ขณะเดียวกัน ชั้นกรองจะทำหน้าที่ดักจับสิ่งปนเปื้อนในน้ำ ทำให้กระบวนการกรองและการผลิตไฟฟ้าเกิดขึ้นภายในระบบเดียวกัน New Atlas
ประสิทธิภาพที่น่าสนใจจากการทดลอง
นอกจากนี้ นักวิจัยยังรายงานว่าสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง โดยใช้น้ำเพียง 10 ไมโครลิตร และเกิดการผลิตไฟฟ้าได้นานกว่า 3 ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ยังอยู่ในระดับไมโครวัตต์ ซึ่งเป็นเพียงต้นแบบการทดลองขนาดเล็ก New Atlas
โอกาสต่อยอดสู่ภาคอุตสาหกรรม
หนึ่งในจุดเด่นของเทคโนโลยีนี้คือกระบวนการผลิตเมมเบรนที่สามารถใช้วิธีการพิมพ์ (Printing Process) ซึ่งมีโอกาสพัฒนาให้ผลิตได้ในต้นทุนต่ำและขยายขนาดการผลิตได้ง่ายขึ้น
ทีมวิจัยกำลังศึกษาการขยายขนาดเทคโนโลยีจากต้นแบบในห้องปฏิบัติการไปสู่ระดับที่สามารถประยุกต์ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมได้จริง โดยคาดหวังว่าจะนำไปใช้ประโยชน์ในระบบจัดการคุณภาพน้ำ ระบบรีไซเคิลน้ำเสีย และระบบผลิตพลังงานสำหรับสถานการณ์ฉุกเฉินในอนาคต
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยียังต้องผ่านการพัฒนาเพิ่มเติม ทั้งด้านกำลังการผลิตไฟฟ้า อายุการใช้งานของเมมเบรน และประสิทธิภาพเมื่อใช้งานกับน้ำเสียจริงในระยะยาว New Atlas
อีกก้าวของเทคโนโลยี Water-Energy Nexus
งานวิจัยนี้สะท้อนแนวคิด Water-Energy Nexus หรือการเชื่อมโยงระบบน้ำและพลังงานเข้าด้วยกัน โดยมุ่งเน้นการใช้ทรัพยากรให้เกิดประโยชน์สูงสุด แทนที่จะมองการบำบัดน้ำและการผลิตพลังงานเป็นกระบวนการที่แยกจากกัน
หากสามารถพัฒนาให้ใช้งานได้จริงในระดับอุตสาหกรรม เทคโนโลยีเมมเบรนชนิดนี้อาจเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการเพิ่มประสิทธิภาพระบบบำบัดน้ำ ลดภาระด้านทรัพยากร และสนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรมที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
แหล่งข้อมูล:
- New Atlas – Water purification membrane generates electricity as it filters
- งานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials
Industrial Insider | เจาะลึกเทคโนโลยี อุตสาหกรรม และนวัตกรรม เพื่อคนทำงานตัวจริง
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/@naichangmashare
#WaterTreatment #WaterPurification #MembraneTechnology #CleanEnergy #Engineering #Sustainability
