จิ๋วแต่แจ๋ว ! ไมโครมอเตอร์จากสเปน บำบัดน้ำเสียและช่วยสร้างพลังงานสะอาดด้วย

นักวิจัยจากสถาบันวิจัยเคมีแห่งคาตาโลเนีย (Institute of Chemical Research of Catalonia หรือ ICIQ) ในประเทศสเปน ได้สร้างไมโครมอเตอร์ ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ไปได้ในแหล่งน้ำ มันสามารถปรับเปลี่ยนน้ำเสียให้กลายเป็นน้ำสะอาดได้ ในขณะเดียวกันก็สร้างแอมโมเนีย ซึ่งสามารถนำไปผลิตพลังงานหมุนเวียนได้ 

ตัวไมโครมอเตอร์จะสร้างขึ้นจากท่อซิลิกอนและแมงกานิสออกไซด์ เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมี ก็จะเกิดฟองกาศและถูกปล่อยออกที่ปลายด้านหนึ่งของท่อ ซึ่งฟองอากาศเหล่านี้ก็จะทำให้ตัวมอเตอร์เคลื่อนที่ ตัวท่อถูกเคลือบด้วยสารประกอบเคมีที่ชื่อเลคเคส (Leccase) ซึ่งมันจะช่วยเร่งการเปลี่ยนยูเรียที่มีปนเปื้อนอยู่ในน้ำเสียไปเป็นแอมโมเนียทันทีที่สัมผัสกับมอเตอร์ ส่วนแอมโมเนียก็สามารถย่อยสลายเพื่อผลิตไฮโดรเจน ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสะอาดได้

รีเบกา เฟอร์เรอร์ (Rebeca Ferrer) นักศึกษาปริญญาเอก หนึ่งในทีมวิจัยบอกว่า “ปัจจุบันโรงบำบัดน้ำเสียมีปัญหาในเรื่องยูเรียสลายตัวไม่หมด ซึ่งเมื่อปล่อยน้ำออกมาก็จะส่งผลให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชัน (eutrophication) ซึ่งก็จะส่งผลเสียต่อสภาพแวดล้อมในเขตเมือง ดังนั้นการค้นพบครั้งนี้จึงน่าสนใจมาก”

สำหรับภาวะยูโทรฟิเคชันคือการที่แหล่งน้ำมีสารอาหารมากเกินไป ซึ่งสารอาหารเหล่านี้ส่วนมากเจือปนมาจากน้ำที่ใช้ทางการเกษตร น้ำเสีย และปุ๋ย เมื่อสารอาหารเข้าสู่แหล่งน้ำก็จะกระตุ้นการเจริญเติบโตของสาหร่ายและพืชน้ำอื่น ๆ แต่เมื่อพวกมันตายและสลายตัว ต้องใช้ออกซิเจนในกระบวนการสลายตัว ทำให้ระดับออกซิเจนในน้ำลดต่ำลง ทำให้น้ำเสียและเป็นอันตรายต่อสภาพแวดล้อม

ทั้งนี้ระหว่างการวิจัย นักวิทยาศาสตร์ต้องเผชิญกับความท้าทายหลายอย่าง คือ พวกเขาต้องเรียนรู้วิธีการเคลื่อนที่ของไมโครมอเตอร์เพื่อให้สามารถออกแบบมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่การศึกษาการเคลื่อนที่ของไมโครมอเตอร์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เป็นไปได้ยากมาก เพราะฟองอากาศที่เกิดขึ้นนั้นบดบังการมองเห็น 

เพื่อที่จะแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้นำปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยโกเธนเบิร์ก (University of Gothenburg) มาใช้ เพื่อให้ AI คาดการณ์การเคลื่อนที่ของไมโครมอเตอร์ นอกจากนี้ AI ยังช่วยให้สามารถตรวจสอบไมโครมอเตอร์ในน้ำหลาย ๆ ตัวได้พร้อมกัน 

อย่างไรก็ตาม ยังมีจุดที่ต้องพัฒนาและศึกษาเพิ่มเติมอยู่มาก เพราะการศึกษาดังกล่าวได้ผลดีในห้องปฏิบัติการ แน่นอนว่าหากนำมาใช้งานจริงในแหล่งน้ำอาจจะมีเงื่อนไขต่าง ๆ เพิ่มเติมอีกมาก แต่ก็นับว่าเป็นจุดเริ่มต้นของอีกหนึ่งวิธีที่จะทำให้มนุษย์เราดูแลแหล่งน้ำ ไม่ให้เน่าเสีย มีกินมีใช้ต่อไปในอนาคต

ที่มาข้อมูล ICIQ, Interestingengineering

ที่มารูปภาพ ICIQ