จุฬาฯคิดค้น "MICROCAP" เครื่องผลิตออกซิเจนจากจุลสาหร่าย เพิ่มอากาศบริสุทธิ์ 20 เท่า! ดีต่อสุขภาพ

ต้นไม้เป็นแหล่งผลิตออกซิเจนและฟอกอากาศ แต่น่าเศร้าที่ปัจจุบัน พื้นที่ป่าและจำนวนต้นไม้น้อยลงอย่างมาก ซ้ำวิถีชีวิตของคนเมืองและโลกอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ก็เป็นตัวการก่อมลพิษทางอากาศ ไม่ว่าจะเป็นควันจากท่อไอเสียเครื่องยนต์ ควันจากโรงงานอุตสาหกรรม เตาเผาต่าง ๆ ฯลฯ เหล่านี้ล้วนส่งผลกระทบต่อสุขภาพของทุกชีวิตบนโลกใบนี้  

การเพิ่มและฟื้นฟูพื้นที่ป่า และส่งเสริมการปลูกต้นไม้เป็นเรื่องจำเป็น แต่ในบริบทเมือง อาจมีข้อจำกัดด้านพื้นที่ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พิชญา อินนา อาจารย์ประจำภาควิชาเคมีเทคนิค คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย จึงพยายามแก้โจทย์นี้ด้วยการคิดค้นเครื่อง “MICROCAP” นวัตกรรมที่ใช้พลังจุลสาหร่ายให้สังเคราะห์แสงและผลิตออกซิเจน

“สังคมเริ่มสนใจเรื่อง Carbon Neutrality1 และการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็เป็นหนึ่งในปัญหาระดับโลก อาจารย์เลยอยากเป็นผู้เชี่ยวชาญทางด้านนี้ แต่ก็อยากใช้เทคโนโลยีที่แหวกแนวสักหน่อยและควรเป็นวิธีเลียนแบบธรรมชาติที่ไม่ทำร้ายสิ่งแวดล้อม นั้นก็คือเทคโนโลยีจุลสาหร่าย” ผศ. ดร.พิชญากล่าว และอธิบายเสริมว่าจุลสาหร่ายในเครื่อง MICROCAP จะทำหน้าที่เสมือนเป็นต้นไม้ภายในบ้านและอาคาร ช่วยดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และเปลี่ยนเป็นก๊าซออกซิเจนได้มากกว่าต้นจามจุรีได้ถึง 20 เท่า!

“หลายคนกังวลเรื่องฝุ่น PM 2.5 แต่ก็อย่ามองข้ามก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพราะอันตรายพอกัน เวลาเราหายใจออกก็หายใจเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ถ้าอากาศภายในอาคารไม่ถ่ายเทก็จะทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สะสมเยอะ ส่งผลต่อสุขภาพโดยตรง ไม่ว่าจะเป็นระบบสมองที่เกี่ยวกับการตัดสินใจ ถ้าสูดไปนาน ๆ อย่างในห้องเรียนจะทำให้ง่วงนอน สมาธิสั้นลง ปวดหัว ถ้าสูดนานต่อเนื่องก็จะทำให้เป็นมะเร็งปอดด้วยซ้ำ”

ดร.พิชญา อินนา อาจารย์ประจำภาควิชาเคมีเทคนิค คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

จุลสาหร่ายคืออะไร

ผศ. ดร.พิชญาอธิบายว่าจุลสาหร่ายเป็นเซลล์จุลินทรีย์ที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงคล้ายพืช แต่ไม่ได้จัดอยู่ในกลุ่มพืช สามารถมีโครงสร้างคล้ายแบคทีเรีย จึงอยู่ก้ำกึ่งระหว่างอาณาจักรของพืช (Plant Kingdom) และอาณาจักรโพรทิสตา (Protista Kingdom)2

“จุลสาหร่ายพบได้ในแหล่งน้ำหลากหลาย สาหร่ายที่เรามองเห็นได้ ไม่ใช่จุลสาหร่าย จุลสาหร่ายจะต้องเป็นสาหร่ายที่ต้องส่องกล้องดูเพื่อที่จะเห็นตัวเซลล์” ผศ. ดร.พิชญากล่าวและยกตัวอย่างจุลสาหร่ายที่หลายคนอาจจะเคยได้ยินชื่อ สาหร่ายสไปรูลิน่าหรือสาหร่ายเกลียวทอง3

“จุลสาหร่ายมีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ด้วยแสงดีกว่าพืชถึง 10 – 50 เท่า หรือ 100 เท่าในบางสายพันธุ์ คุณสมบัตินี้เป็นความรู้ทั่วไป แต่มีนักวิจัยจำนวนน้อยที่นำมาใช้แก้ปัญหาการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ภายในอาคารและเปลี่ยนเป็นอากาศบริสุทธิ์”  

MICROCAP เพิ่มออกซิเจนด้วยกระบวนการชีวภาพ

ด้วยความสนใจในคุณสมบัติพิเศษของจุลสาหร่ายตั้งแต่สมัยเริ่มเรียนปริญญาเอกเมื่อ 10 ปีที่แล้ว ผศ. ดร.พิชญาพยายามค้นคว้าหาแนวทางที่จะใช้เทคโนโลยีจุลสาหร่ายให้เกิดประโยชน์ จนในที่สุด ก็ประสบความสำเร็จในการผลิตเครื่อง MICROCAP (ย่อมาจากคำว่า Micro Algae หรือจุลสาหร่าย ส่วน CAP ย่อมาจาก Capture ที่แปลว่าดักจับ) 

ผศ. ดร.พิชญาอธิบายกระบวนการทำงานของ MICROCAP หรือเครื่องเพิ่มอากาศบริสุทธิ์ว่า “เครื่องจะดูดอากาศที่อยู่ภายในอาคารเข้าไปในตัวเครื่องที่บรรจุจุลสาหร่าย เซลล์จุลสาหร่ายในเครื่องก็จะสังเคราะห์ด้วยแสงด้วยการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไป และปล่อยออกมาเป็นออกซิเจน”

จุลสาหร่ายที่ถูกนำมาใส่ในเครื่อง MICROCAP จะต้องผ่านสิ่งที่ ผศ. ดร.พิชญาเรียกว่า “กระบวนการทรมาน” ด้วยศาสตร์ทางเคมีวิศวกรรมเสียก่อน โดยการใช้สารเคมีหรือการปรับเปลี่ยนสูตรอาหารเพื่อให้จุลสาหร่ายมีฟังก์ชันที่ต้องการ

“จุลสาหร่ายจะถูกปลูกในห้องแล็บประมาณ 1-2 สัปดาห์ หลังจากนั้นจะนำจุลสาหร่ายรวมทั้งสูตรอาหารที่ค้นคว้ามาใส่ในเครื่อง MICROCAP เพื่อให้จุลสาหร่ายอยู่ในช่วงที่เจริญเติบโตมากที่สุดเพื่อดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากที่สุด”

ผศ. ดร.พิชญากล่าวว่า MICROCAP เป็นเครื่องที่อาศัยการทำงานจากกระบวนการทางชีวภาพ ดังนั้น เมื่อติดตั้งเครื่องแล้ว ต้องรอให้จุลสาหร่ายทำงานและปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม ซึ่งใช้เวลาไม่เกิน 1 วัน เครื่องก็พร้อมทำงาน และจะทำหน้าที่ผลิตออกซิเจนได้ราว 1 เดือนตามวงจรของจุลสาหร่าย ด้วยเหตุนี้ผลิตภัณฑ์ MICROCAP จึงให้บริการในระบบเช่ารายเดือน เนื่องจากจะต้องมีการเปลี่ยนถ่ายจุลสาหร่ายและล้างเครื่องเป็นประจำทุกเดือน

เครื่อง MICROCAP ต้นแบบมีขนาด 60x60x150 ซม. (ขนาด 100 L) ออกแบบมาเพื่อให้เหมาะกับการใช้งานครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 400 ตรม. เช่น โรงเรียน ออฟฟิศ และห้างสรรพสินค้า ซึ่งปัจจุบัน เครื่อง MICROCAP ต้นแบบตั้งอยู่ที่ห้องสมุดคณะวิทยาศาสตร์ จุฬาฯ

ผศ. ดร.พิชญาเผยเบื้องหลังความสำเร็จของการเป็นนักวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ว่า “การทำผลิตภัณฑ์ต้องมองหลาย ๆ มุม ไม่เพียงแค่งานวิจัย แต่ต้องดูมุมธุรกิจด้วย ตอนแรกอาจารย์ไม่มีความรู้เลย ต้องไปนั่งเรียน การออกแบบผลิตภัณฑ์ทำคนเดียวไม่ได้ ต้องมีทีมที่ดีที่คอยให้การสนับสนุนหลาย ๆ ด้าน ไม่ว่าทีมวิจัยและทีมที่เชี่ยวชาญด้านธุรกิจ ต้องมี 2 ทีมนี้คู่กันไปเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ให้สำเร็จ”  

“อาจารย์ทำงานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีจุลสาหร่ายเรื่องการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และพบว่าธรรมชาติให้คำตอบเราเยอะมาก เลยอยากนำเทคโนโลยีนี้มาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับแรงบันดาลใจมาจากธรรมชาติออกสู่ตลาดเพื่อช่วยสังคมในเรื่องคุณภาพอากาศ”