หุ่นยนต์โลมา นักเก็บ “น้ำมัน” แห่งท้องทะเล พร้อมกรองน้ำให้ในตัว

ปัญหาคราบน้ำมันรั่วไหลในทะเล (Oil Spill) เป็นหนึ่งในภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศทางทะเลอย่างร้ายแรง ตั้งแต่สัตว์ทะเล แนวปะการัง ไปจนถึงอุตสาหกรรมประมงและการท่องเที่ยว ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอาร์เอ็มไอที (RMIT University) ในประเทศออสเตรเลีย จึงได้พัฒนาหุ่นยนต์ต้นแบบที่ชื่อว่า Electronic Dolphin ออกมา มาเพื่อช่วยกำจัดคราบน้ำมันในทะเลโดยเฉพาะ หวังลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและช่วยฟื้นฟูระบบนิเวศทางทะเลในระยะยาว

การกำจัดคราบน้ำมัน

โดยทั่วไปแล้ว การทำความสะอาดคราบน้ำมันในทะเลมักใช้อุปกรณ์ที่ลอยอยู่กับที่ และรอให้คราบน้ำมันไหลเข้ามาในตัวอุปกรณ์เอง ทำให้กระบวนการเก็บกวาดใช้เวลาที่นาน แต่ Electronic Dolphin ถูกออกแบบให้แตกต่างออกไป เพราะมันคือหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านคราบน้ำมันได้ด้วยตัวเอง ดูดน้ำที่ปนเปื้อนน้ำมันเข้ามากรอง และแยกน้ำมันออกจากน้ำให้โดยอัตโนมัติ

ต้นแบบของ Electronic Dolphin ในปัจจุบันมีขนาดประมาณใกล้เคียงกับ รองเท้าหนึ่งข้าง ถูกออกแบบให้เคลื่อนที่บนผิวน้ำได้ ได้รับแรงบันดาลใจในการออกแบบมาจากโลมา ซึ่งเป็นสัตว์ทะเลที่ว่ายน้ำได้อย่างคล่องตัว ทำให้ตัวหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปยังบริเวณคราบน้ำมันได้อย่างรวดเร็ว

เทคโนโลยีกรองน้ำมันที่ได้แรงบันดาลใจจากเม่นทะเล

ความพิเศษของหุ่นยนต์ตัวนี้ คือ “ระบบกรองพิเศษ” ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจมาจากโครงสร้างของเม่นทะเล ตัวกรองมีลักษณะคล้ายกับฟองน้ำที่เคลือบด้วยหนามจิ๋วระดับไมโคร ซึ่งสร้างขึ้นมาจากวัสดุนาโน อย่าง Oleic acid-functionalized barium carbonate วัสดุชนิดหนึ่งที่นำแบเรียมคาร์บอเนต มาปรับแต่งพื้นผิวด้วยกรดโอเลอิก และ Reduced graphene oxide nanosheets แผ่นวัสดุคาร์บอนระดับนาโนที่ทำมาจาก GO กราฟีนที่มีหมู่ออกซิเจนติดอยู่ ซึ่งผ่านกระบวนการลดออกซิเจน เพื่อให้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับกราฟีนมากขึ้น

หนามจิ๋วเหล่านี้จะสร้างช่องอากาศขนาดจิ๋วบนพื้นผิวของตัวกรอง ทำให้น้ำไหลออกจากตัวกรอง แต่กักเก็บน้ำมันที่ยึดเกาะกับพื้นผิวของตัวกรองเอาไว้ ผลลัพธ์คือตัวกรองสามารถดูดซับเฉพาะน้ำมัน โดยไม่ดูดน้ำเข้าไปได้นั่นเอง

การทำงานของ Electronic Dolphin จะเริ่มขึ่นเมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ผ่านคราบน้ำมันบนผิวน้ำ ปั๊มภายในตัวหุ่นยนต์จะดูดน้ำที่ปนเปื้อนน้ำมันเข้าไป จากนั้นน้ำจะถูกส่งผ่านระบบตัวกรองพิเศษ ตัวกรองจะดักจับน้ำมันไว้และปล่อยให้น้ำไหลออก น้ำมันที่เก็บได้จะถูกเก็บไว้ในถังภายในตัวหุ่นยนต์ เมื่อตัวกรองเต็มไปด้วยน้ำมัน จึงค่อยนำตัวหุ่นยนต์มาทำความสะอาดโดยการเอาน้ำมันออก แล้วจึงนำกลับไปใช้งานใหม่อีกครั้ง

ผลการทดลอง

จากการทดลองในห้องแล็บ ทีมนักวิจัยพบว่าตัวหุ่นยนต์สามารถเก็บน้ำมันได้ประมาณ 2 มิลลิลิตรต่อนาที น้ำมันที่เก็บได้จะมีความบริสุทธิ์มากกว่า 95% ตัวหุ่นสามารถทำงานได้ประมาณ 15 นาทีต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง และสามารถควบคุมผ่าน Wi-Fi ได้

ทีมวิจัยมีแผนพัฒนา Electronic Dolphin ให้มีขนาดใกล้เคียงกับโลมาจริง ๆ ในอนาคต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน ตามแนวคิดของนักวิจัย หุ่นยนต์รุ่นสุดท้ายจะสามารถทำงานแบบ อัตโนมัติได้อย่างเต็มรูปแบบ คือ สามารถวิ่งไปกลับเพื่อเก็บน้ำมันได้เอง โดยที่มนุษย์ไม่ต้องไปควบคุม

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ Small ซึ่งเน้นการศึกษาด้านนาโนเทคโนโลยีและวัสดุขั้นสูง : Small 

แหล่งที่มา: RMIT University