สารเคลือบชนิดใหม่ ช่วยให้การกรองน้ำทะเล มีประสิทธิภาพมากขึ้นและเป็นพิษน้อยลง

การเปลี่ยนน้ำทะเลเค็ม ๆ ให้กลายเป็นน้ำสะอาดดื่มได้นั้น นิยมใช้กระบวนการที่เรียกว่า รีเวิร์สออสโมซิส (Reverse osmosis) ซึ่งใช้พลังงานต่ำแต่ให้ประสิทธิภาพสูง

คราบตะกรัน
ที่มาของภาพ https://www.marinelink.com/news/uvc-keeping-ship-hulls-free-biofouling-443251

อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ทำให้เกิดตะกรันขึ้น และอาจส่งผลกระทบให้การกรองน้ำทะเลมีประสิทธิภาพลดลง นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยในซาอุดิอาระเบีย จึงคิดค้นสารเคลือบชนิดใหม่เพื่อช่วยป้องกันคราบตะกรันในไส้กรองรีเวิร์สออสโมซิสนั่นเอง

กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิส จะอาศัยหลักการ "ผลัก" น้ำทะเลผ่านแผ่นกรองชนิดพิเศษ แผ่นกรองนี้จะสามารถดักโมเลกุลของเกลือในน้ำทะเลไว้ด้านหนึ่ง ให้เหลือแค่น้ำทะเลสะอาด ๆ ไหลผ่านไปยังอีกด้านหนึ่ง แต่นอกจากโมเลกุลเกลือจะถูกดักไว้แล้ว พวกแบคทีเรียก็จะถูกดักไว้ด้วย แบคทีเรียเหล่านี้จะเกิดสะสมจนกลายเป็นเยื่อหนืด ๆ ขึ้นมา ซึ่งเยื่อนี้นี่แหละ ที่ทำให้สิ่งมีชีวิตในท้องทะเล โดยเฉพาะหอยและเพรียง รวมไปถึงเศษฝุ่นลอยมาสะสมจนเกิดเป็นตะกรันได้

กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิส
ที่มาของภาพ https://ro-man.com/what-is-reverse-osmosis/?v=79cba1185463

เมื่อเกิดคราบตะกรันขึ้น คราบเหล่านี้จะรวมกันเป็นก้อนแข็ง ๆ บดบังแผ่นกรองไว้ ทำให้เวลากรองน้ำทะเลด้วยกระบวนการรีเวิร์สออสโมซิสแล้ว น้ำทะเลจะไหลผ่านแผ่นกรองได้ยากขึ้นจึงต้องใช้พลังงานมากขึ้น เพื่อผลักดันให้น้ำไหลผ่านแผ่นกรองไปอีกด้านหนึ่ง

การเกิดคราบตะกรัน
ที่มาของภาพ http://www.cisuvc.com/applications/environmental-sensing/biofilm-biofouling

ปัจจุบันเรามีสารเคลือบแผ่นกรองที่ช่วยลดคราบตะกรันได้ดีพอสมควร เพียงแต่สารเคลือบเหล่านี้มีพิษและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์จึงออกแบบสารเคลือบใหม่ที่ทำจาก Polyelectric ซึ่งเป็นสารไม่มีพิษ แต่ช่วยกำจัดคราบตะกรันได้ดีเลยทีเดียว

กลไกการทำงานของสารเคลือบ Polyelectric มีดังนี้ อันดับแรกจะมีการเคลือบสารไว้ที่แผ่นกรองก่อน จากนั้นเมื่อคราบตะกรันเริ่มสะสม สารเคลือบจะทำปฏิกิริยากับน้ำทะเล เกลือในน้ำทะเลจะช่วยเพิ่มการเหนี่ยวนำไฟฟ้าและลอกสารเคลือบนี้ออกจากแผ่นกรอง ตะกรันที่สะสมอยู่บนสารเคลือบก็จะหลุดออกไป เหลือไว้แต่แผ่นกรองสะอาด ๆ 

ที่มาของภาพ https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S001191642031328X?via%3Dihub

จากการทดลองนี้ พบว่าสารเคลือบชนิดใหม่ Polyelectric ช่วยลดการสะสมของคราบตะกรันได้ดีและเพิ่มอัตราการไหลของน้ำในกระบวนการรีเวิร์สออสโมซิสได้มากถึง 2 เท่า (เมื่อเทียบกับการไม่ใช้สารเคลือบ) อีกทั้งยังไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะเริ่มนำมาใช้เชิงอุตสาหกรรมภายในต้นปี 2021 

ขอขอบคุณข้อมูลจาก New Atlas