“กำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษ” สู้ฝุ่นจิ๋ว PM 2.5 ผลงานวิจัย มจธ.

ปัจจุบัน ธรรมชาติถูกทำลายไปมาก ก่อให้เกิดมลพิษในสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาหมอกควัน (Haze) ฝุ่นละออง (Particulate matter : PM) และสารอินทรีย์ระเหยง่ายที่ปนเปื้อนในอากาศนั้นเป็นหนึ่งในปัญหามลพิษที่สำคัญ และกลายเป็นประเด็นร้อนในระดับโลก

ซึ่งองค์การอนามัยโลก รวมถึงองค์กรระหว่างประเทศด้านสิ่งแวดล้อมต่างๆ กำลังให้ความสำคัญ เนื่องจากมลพิษทางอากาศสามารถแพร่กระจายออกไปในวงกว้างได้โดยง่ายและไม่จำกัดบริเวณ หากอากาศมีสารมลพิษปนเปื้อนอยู่ในปริมาณที่สูงก็จะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสุขภาพอนามัยของประชาชน โดยเฉพาะฝุ่นละออง ขนาด 2.5 ไมครอนนั้นได้มีการรายงานว่า เป็นสาเหตุสำคัญทำให้มีผู้เสียชีวิตก่อนวัยอันควรมากกว่า 2 ล้านคน จึงทำให้ฝุ่นละอองขนาดเล็กได้ถูกจัดให้เป็นสารมลพิษที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพและชีวิตของมนุษย์

หากฝุ่นละอองที่มีขนาดเล็กเข้าสู่ร่างกายจะส่งผลให้เกิดปัญหาต่อระบบไหลเวียนโลหิต ก่อให้เกิดโรคในระบบทางเดินหายใจและโรคปอดต่างๆ หากได้รับในปริมาณมากและเป็นเวลานานจะเกิดการสะสมก่อให้เกิดการระคายเคืองบริเวณเยื่อหุ้มปอด และส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานของปอดลดลง นอกจากนี้ ยังมีการรายงานว่า ฝุ่นละอองขนาดเล็กนี้เป็นสาเหตุอันดับสองของการเกิดโรคมะเร็งปอด

สำหรับสารอินทรีย์ระเหยง่าย พบว่า สารอินทรีย์ระเหยง่ายหลายชนิดมีศักยภาพในการก่อมะเร็งในมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอินทรีย์ระเหยง่ายที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ ทั้งนี้ในพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนฝุ่นละอองจะพบว่ามีการปนเปื้อนของสารระเหยหลายชนิดเช่นกัน เนื่องจากมีแหล่งกำเนิดรวมกัน อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการลดฝุ่น PM 2.5 โดยการสเปรย์นํ้า พบว่า มีประสิทธิภาพในการลดฝุ่นได้เพียง ร้อยละ 10-15 เท่านั้น การศึกษาเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีทดแทนที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าจึงได้รับความสนใจจากทั่วโลก

โมเดลกำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษ

มจธ. คิดค้นนวัตกรรมแก้ปัญหาฝุ่นจิ๋ว

ผศ.ดร. ชัยรัตน์ ตรีทรัพย์สุนทร (E-mail : [email protected]) รศ.ดร. ไพทิพย์ ธีรเวชญาณ แห่งห้องปฏิบัติการ Remediation, สรบ. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และ ดร. วรารัตน์ ศรีประพัฒน์ นักวิชาการกรมวิชาการเกษตร ได้ร่วมกันศึกษาวิจัย เรื่องกำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษชนิดควบคุมตัวเองอัตโนมัติ ซึ่งเป็นงานวิจัยที่มุ่งแก้ปัญหาฝุ่นละอองในอากาศ พีเอ็ม 2.5 (PM 2.5) โดยเฉพาะ

จากภูมิหลังทีมวิจัยซึ่งมีความชำนาญด้านการใช้ต้นไม้ฟอกอากาศ เป็นที่ยอมรับในระดับสากลมาเป็นเวลากว่า 10 ปีจึงมีความคิดริเริ่มที่จะผลักดันองค์ความรู้ที่สะสมมาให้ถูกนำไปใช้จริง เพื่อก่อสาธารณประโยชน์และเป็นแนวทางหนึ่งในการลดฝุ่น สร้างพื้นที่สะอาดให้ชุมชนเมืองอย่างมีประสิทธิภาพ จึงก่อให้เกิดการพัฒนานวัตกรรมนี้ขึ้นมา

ทีมนักวิจัย มจธ.

นวัตกรรมกำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษ

เทคโนโลยีการใช้กำแพงต้นไม้เพื่อบำบัดมลพิษ มีศักยภาพสูงในการพัฒนาต่อยอดในเชิงนวัตกรรมและเชิงพาณิชย์ที่มีข้อมูลงานวิจัยที่มีคุณภาพรองรับ ที่ผ่านมามีงานวิจัยศึกษาประสิทธิภาพในการบำบัดมลพิษอากาศ โดยใช้พืชไม่มากนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการศึกษากรรมวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดมลพิษของกำแพงต้นไม้อย่างเหมาะสม ภายหลังจากการศึกษาวิจัยโดยทีมนักวิจัยทำให้ทราบถึงกรรมวิธีการกระตุ้นการบำบัดสารมลพิษในอากาศ โดยใช้กำแพงต้นไม้อย่างเหมาะสมและเกิดประสิทธิภาพในการบำบัดสูงที่สุด

ทีมนักวิจัยจึงได้พัฒนานวัตกรรมจากฐานความรู้จากการวิจัยจริงให้ได้เป็นกำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษชนิดควบคุมตัวเองอัตโนมัติ ผลงานดังกล่าวเป็นการผสมผสานเทคโนโลยีชีวภาพในส่วนของการใช้กำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษอากาศ ร่วมกับความรู้ทางวิศวกรรมศาสตร์ในส่วนของระบบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อควบคุมอัตราการไหลอากาศ การรดนํ้าและล้างใบไม้บนกำแพงต้นไม้แบบอัตโนมัติผ่านการติดตั้งชุดตรวจวัดค่าคุณภาพอากาศให้เกิดประสิทธิภาพในการบำบัดมลพิษอากาศสูงที่สุด สวยงาม เหมาะสมแก่การนำไปใช้งานและรองรับการพัฒนาต่อยอดในเชิงนวัตกรรม และเชิงพาณิชย์อย่างเหมาะสม

การไหลเวียนอากาศของระบบกำแพงต้นไม้

สำหรับผลงานนวัตกรรมกำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษชนิดควบคุมตัวเองอัตโนมัติ มีลักษณะเป็นกำแพงต้นไม้แบบดึงอากาศปะทะกับพื้นที่สีเขียวที่ปลูกต้นไม้ โดยอากาศจะถูกดึงเข้าปะทะกับพื้นที่สีเขียว ทั้งนี้การไหลเวียนอากาศของระบบกำแพงต้นไม้แสดงให้เห็นว่าระบบสามารถดูดอากาศได้ไกล 8 เมตร จากด้านหน้าของกำแพง และสร้างม่านลมเบาๆ ปกป้องคนที่อยู่อีกด้านหนึ่งไกลประมาณ 2 เมตร และมีวัสดุดักจับฝุ่นด้านในของกำแพงต้นไม้ จากนั้นอากาศที่สะอาดจะไหลออกจากระบบอีกด้านของกำแพง นวัตกรรมชิ้นนี้มีประสิทธิภาพในการฟอกอากาศของกำแพงต้นไม้  และมีการตรวจวัดค่าฝุ่นจำแนกขนาดและสารอินทรีย์ระเหยง่ายอีกด้วย

นอกจากนี้ ทีมนักวิจัยยังได้เพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดสารพิษโดยใช้พืชร่วมกับจุลินทรีย์ที่อยู่ในต้นพืชและแสงจากหลอดไฟ LED โดยเชื้อจุลินทรีย์สามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชและช่วยลดความเครียดของพืชในสภาวะที่มีการปนเปื้อนของสารพิษ ทำให้พืชมีประสิทธิภาพในการบำบัดสารพิษได้ดียิ่งขึ้น และชนิดของแสงที่เหมาะสมจากหลอดไฟ LED จะช่วยให้พืชมีการสังเคราะห์แสงดีขึ้น ทำให้ช่วยเพิ่มการบำบัดสารพิษอีกทางหนึ่งด้วย

ตารางแสดงภาพต้นไม้ 8 ชนิด พิชิตฝุ่นจิ๋ว

ต้นไม้บำบัดฝุ่น PM 2.5

นอกจากนี้ คณะวิจัยยังได้ศึกษาต้นไม้ที่มีศักยภาพในการบำบัดฝุ่น PM 2.5 ได้ดี พบว่า ต้องมีลักษณะดังนี้ คือ ใบไม้ขรุขระ ใบไม้ขนาดเล็ก ใบไม้มีขน และใบไม้ที่มีแว็กซ์ ซึ่งจากการคัดเลือกพันธุ์พืช จำนวน 22 ชนิด ก็ได้ข้อสรุปว่า มีพันธุ์พืช 8 ชนิด ที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดฝุ่น PM 2.5 ได้ดี โดยพันธุ์พืช 3 ชนิดแรก ที่มีศักยภาพในการบำบัดฝุ่นจิ๋วได้ดีที่สุด (5 ดาว) ได้แก่

พรมกำมะหยี่

พรมกำมะหยี่ ชื่อวิทยาศาสตร์ : Episcia cupreata (Hook.) Hanst เป็นพืชท้องถิ่นในโคลัมเบีย เวเนซุเอลา และบราซิล ใบย่น สีน้ำตาลแดง เส้นใบสีเทาเงิน ดอกสีแดง รูปกรวย แบ่งย่อยได้หลายสายพันธุ์ นิยมปลูกเป็นไม้คลุมดินหรือปลูกในกระถางแขวน

คล้าแววมยุรา

คล้าแววมยุรา ชื่อวิทยาศาสตร์ : Calathea makoyana E.Morren เป็นพันธุ์ไม้ต่างประเทศ มีถิ่นกำเนิดในแถบตะวันออกของประเทศบราซิล เป็นพืชล้มลุกสูง 25-35 เซนติเมตร พุ่มค่อนข้างแน่น มีเหง้าอยู่ใต้ดิน ใบด้านหน้าสีเขียวสลับลายเขียวแก่หรือน้ำตาล ส่วนหลังใบมีสีเขียวอมแดงหรือม่วงมีลายสลับเช่นเดียวกัน เนื่องจากใบมีลวดลายและสีสันสวยงามคล้ายหางนกยูง จึงถูกเรียกว่า “แววมยุรา” เป็นพืชที่ปลูกเลี้ยงง่าย มีความอดทนและเจริญเติบโตได้ง่ายในทุกสภาวะของห้อง

เฟินขนนก

เฟินขนนก  ชื่อวิทยาศาสตร์ : Microsorum punctatum (L.) Copel วงศ์ : POLYPODIACEAE ชื่ออื่น : ลิ้นผีไม้ เฟินปีกนก หางนกหว้า พบได้ทั่วทุกภาคของประเทศไทย และเขตร้อนชื้นของทวีปเอเชีย บริเวณใกล้ลำธารน้ำตก อิงอาศัยบนกิ่งไม้หรือโขดหินที่มีความชื้นสูง ขยายพันธุ์โดยวิธีการเพาะสปอร์ นิยมปลูกเป็นไม้ประดับตามสวน ไม้แขวน ไม้กระถาง

ส่วนพันธุ์พืชที่มีคุณสมบัติดีรองลงมา (4 ดาว) คือ

พลูอินโด เป็นหนึ่งในตระกูลไม้เลื้อย มีลักษณะใบและลำต้นคล้ายต้นพลูด่าง แตกต่างกันที่สีใบ เนื่องจากต้นพลูอินโด มีใบสีเขียว (ไม่ด่าง) ด้านหลังใบจะมีสีแดงอมม่วง ซึ่งให้สีที่แตกต่างกับต้นพลูด่างที่หลายคนคุ้นเคย

สำหรับพันธุ์พืชอีก 4 ชนิด ที่ติดโผอันดับสุดท้ายในเรื่องการบำบัดฝุ่น (3 ดาว) ได้แก่

พลูปีกนก

พลูปีกนก  ชื่อวิทยาศาสตร์ : Monstera sp. ‘Karstenianum’ วงศ์ : Araceae ชื่ออื่น : พลูใบย่น พลูระเบิด มอนสเตอรา “คาร์สตีเนียนัม” บลูเบิร์ด มีถิ่นกำเนิดในเวเนซุเอลา เป็นไม้เลื้อย อายุหลายปี ลำต้นเล็กทรงกระบอก มีข้อปล้อง รากออกตามข้อปล้อง ใบเดี่ยวรูปรี ดอกออกเป็นช่อ ขยายพันธุ์ด้วยวิธีปักชำลำต้น นิยมปลูกเป็นไม้กระถาง ปลูกเลี้ยงง่าย ทนต่อทุกสภาพอากาศ ใช้ตกแต่งบ้านได้ดี นิยมปล่อยให้เลื้อยขึ้นหลัก

คล้านกยูง ชื่อวิทยาศาสตร์ Calathea makoyana วงศ์ MARANTACEAE มีถิ่นกำเนิดแถว บราซิล อเมริกาใต้ ขยายพันธุ์ด้วยวิธีเพาะเมล็ดหรือแยกกอ เป็นพันธุ์ไม้ที่ต้องการแดดปานกลาง และต้องการน้ำมาก ความชื้นสูง เป็นพรรณไม้ที่ปลูกเลี้ยงง่าย มีความอดทนและเจริญเติบโตง่ายในทุกสภาวะของห้อง จึงเหมาะที่จะปลูกเป็นไม้ประดับภายในอาคาร ถึงแม้ว่าคุณสมบัติในการดูดสารพิษจะน้อยไปสักนิดก็ตาม

คล้ากาเหว่าลาย

คล้ากาเหว่าลาย ชื่อวิทยาศาสตร์ : Calathea lancifolia Boom วงศ์ : MARANTACEAE ไม้ล้มลุกอายุหลายปี เจริญเป็นกอ สูง 30-45 เซนติเมตร ลำต้นใต้ดินเป็นเหง้า แตกหน่อ ใบเดี่ยว เรียงสลับระนาบเดียว รูปแถบกว้าง ปลายเรียวแหลม โคนมน ขอบเป็นคลื่น แผ่นใบหนาเป็นมัน ด้านบนสีเขียวอ่อนอมเหลือง ใต้ใบสีม่วงแดง ขยายพันธุ์ด้วยวิธีเพาะเมล็ด แบ่งเหง้า นิยมปลูกประดับสวน

กวักมรกต

กวักมรกต ชื่อวิทยาศาสตร์ : Zamioculcas zamiifolia (Lodd.) Engl. วงศ์ : ARACEAE มีถิ่นกำเนิดในทวีปแอฟริกา  เป็นไม้อวบน้ำ ลำต้นเป็นหัวอยู่ใต้ดิน ใบประกอบแบบขนนก แผ่นใบเรียบ หนา สีเขียวเป็นมัน ออกดอกเป็นช่อคล้ายดอกหน้าวัว สีเหลืองนวลแกมเขียวอ่อน ช่อดอกยาวประมาณ 5-10 เซนติเมตร ขยายพันธุ์ด้วยวิธีการแยกหัว ชำต้น และชำใบ นิยมปลูกประดับบ้าน ออฟฟิศ เจริญเติบโตได้ดีในที่ร่ม

ด้วยลักษณะเด่นของพันธุ์พืชทั้ง 8 ชนิด ที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดที่สามารถบำบัดมลพิษ PM 2.5 ได้ดี ทีมนักวิจัยจึงได้นำพันธุ์พืชดังกล่าวมาติดตั้งเป็นกำแพงต้นไม้ โดยหลักการทำงานคือ อากาศที่ปนเปื้อนมลพิษจะเข้าทางด้านหน้าและผ่านชั้นตัวกรองกำแพงต้นไม้ อากาศสะอาดจะออกทางด้านหลังและส่งเป็นม่านอากาศสะอาด ส่งผลให้ผู้ที่อยู่ใกล้บริเวณกำแพงต้นไม้จะได้รับอากาศที่สะอาด ส่งผลให้ผลงานวิจัย มจธ. ชิ้นนี้ได้รับรางวัล Bronze Award ในงาน “มหกรรมงานวิจัยแห่งชาติ 2563 (Thailand Research Expo 2020)” ที่จัดขึ้นโดย สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

 

บทความก่อนหน้านี้“นมแพะ บ้านสวนไผ่ฟาร์ม” พรีเมี่ยมเกรด ตอบโจทย์คนรักสุขภาพ ทำรายได้เดือนละหลักแสน
บทความถัดไปเกษตรกรลำทับ กระบี่ เลี้ยงปลาซิว ในสวนปาล์มน้ำมัน เป็นรายได้เสริมในช่วงราคาปาล์มตกต่ำ