นักวิจัยมน.เจ๋ง เจ้าแรกโลก ‘ล้างดิน’
ด้วยเหล็กประจุศูนย์-สนามแม่เหล็กฯ

สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)  จัดการประชุม “นักวิจัยรุ่นใหม่… พบ…เมธีวิจัยอาวุโส สกว.” ครั้งที่ 17  ระหว่างวันที่ 10-12 มกราคม 2561 ณ รีเจ้น ชะอำ บีช รีสอร์ต จ.เพชรบุรี พร้อมร่วมกับสำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา (สกอ.) มอบรางวัลแก่ นักวิจัยที่มีผลงานโดดเด่น 10 คน ในจำนวนนี้รวมถึง ผศ.ดร.ธนพล เพ็ญรัตน์ นักวิจัย สกว. จากมหาวิทยาลัยนเรศวร เป็นนักวิจัยรุ่นใหม่ที่ได้รับรางวัล  2018 TRF-OHEC-Scopus Young Researcher Awards จากผลงาน “การใช้โฟมที่ปรับเสถียรด้วยอนุภาคแม่เหล็กนาโนร่วมกับการเหนี่ยวนำความร้อนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ในการเร่งฟื้นฟูพื้นที่ปนเปื้อนสารอินทรีย์ระเหยด้วยวิธีสกัดไอดิน”   ถือเป็นเทคนิคการล้างดินด้วยอนุภาคเหล็กประจุศูนย์ และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นครั้งแรกของโลก

ผศ.ดร.ธนพล เพ็ญรัตน์ นักวิจัย สกว. สังกัดภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวรเปิดเผยว่า  ได้เริ่มทำการวิจัยตั้งแต่หลังจบการศึกษามาและเข้าทำงานที่มหาวิทยาลัยนเรศวร ในปี 2510 โดยได้รับการสนับสนุนจากสกว. ทำการวิจัยพื้นฐาน เพื่อแก้ปัญหาการปนเปื้อนสารอันตราย ทั้งสารอินทรีย์ระเหยก่อมะเร็ง หรือโลหะหนักเป็นพิษในดินหรือน้ำ ซึ่งต้องใช้งบประมาณมหาศาลในการฟื้นฟูเพื่อไม่ให้เกิดปัญหาสุขภาพของมนุษย์และระบบนิเวศ โดยพัฒนานวัตกรรมใหม่ให้กับศาสตร์วิศวกรรม ฟื้นฟูพื้นที่ปนเปื้อนสารอันตราย เพื่อเร่งการฟื้นฟูดินและน้ำใต้ดินปนเปื้อนสารอินทรีย์ระเหยก่อมะเร็ง เช่น ไตรคลอโรเอทิลีน (Trichloroethylene: TCE) ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบในโมเลกุล และเตตราคลอโรเอทิลีน (Tetrachloroethylene: PCE) ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่มีธาตุฮาโลเจนในโมเลกุล เนื่องจากสารอินทรีย์ระเหยดังกล่าวมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ (Dense Non-aqueous Phase Liquid: DNAPL) ละลายน้ำได้น้อย แต่มีพิษสูง โดยการปนเปื้อนสามารถเกิดได้กับดินระดับตื้นจนถึงดินระดับลึกหลายสิบเมตร และสารพิษนี้ใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมเหล็ก อิเล็กทรอนิกส์ พลาสติก และปิโตรเคมี ทำให้เกิดการรั่วไหลของสารอันตรายสู่ดินและน้ำใต้ดิน

นวัตกรรมนี้ได้ประยุกต์ใช้แนวคิดการรักษาโรคมะเร็งด้วยวิธีไฮเปอร์เทอร์เมีย โดยอนุภาคแม่เหล็กในมนุษย์ มาใช้กับการล้างพิษจากดินและน้ำใต้ดิน ด้วยการส่งอนุภาคนาโนของเหล็กประจุศูนย์ที่ถูกปรับปรุงด้วยโพลีเมอร์ไปเกาะกับแหล่งกำเนิดการปนเปื้อน DNAPL ในชั้นน้ำใต้ดิน (ลึก 5-40 เมตรใต้ดิน) แล้วจ่ายสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่ำ (180 kHz) ลงไปเพื่อการเหนี่ยวนำอนุภาคนาโนของเหล็กประจุศูนย์ที่ถูกปรับปรุงด้วยโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นอนุภาคแม่เหล็กให้สร้างความร้อนและเร่งปฏิกิริยาละลายและการสลายสารอินทรีย์ระเหยที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งเป็นนวัตกรรมใหม่ที่ยังไม่เคยมีการศึกษามาก่อน

“ถือเป็นครั้งแรกของโลกที่พัฒนาเทคนิคการล้างโดยใช้อนุภาคแม่เหล็กประจุศูนย์และสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เพราะทั่วโลกใช้อนุภาคแม่เหล็ก ที่ให้อิเล็กตรอนไปเปลี่ยนแปลงสารพิษให้ไม่มีพิษ  แต่ไม่ใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเทคนิคใหม่นี้ ใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าร่วมด้วย ไปทำให้แม่เหล็กปล่อยอิเล็กตรอนเร็วขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสลายสารพิษได้เร็วขึ้น 40 เท่าและให้อิเล็กตรอนที่ใช้สลายสารพิษเพิ่มขึ้น 50เท่า”

ต่อมาได้ต่อยอดการวิจัยภายใต้โครงการวิจัยเพื่อชุมชน (Research for Community) ที่สนับสนุนโดยสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) โดยใช้เป็นเทคนิคการฟื้นฟูการปนเปื้อนโลหะหนักในพื้นที่เพาะปลูกพืชอาหาร เช่น ข้าว ที่อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก ซึ่งปนเปื้อนแคดเมียมมานานกว่าสิบปี โดยการล้างโลหะพิษออกจากดินด้วยอนุภาค NZVI ร่วมกับสนามแม่เหล็ก เพราะหากไม่ทำการฟื้นฟูจะมีแคดเมียมสะสมในข้าวเท่ากับ 0.9 มก./กก. ซึ่งสูงกว่าค่ามาตรฐานที่ยอมรับได้ คือ 0.4 มก./กก. ประมาณ 2 เท่า  โดยลังการฟื้นฟูมีแคดเมียมปนเปื้อนเท่ากับ 0.18 มก./กก. ใช้งบประมาณการฟื้นฟูประมาณ 6,347-14,506 บาท ต่อไร่ต่อปี ช่วยป้องกันความเสียหายต่อสุขภาพได้เป็นมูลค่าราว 1.3 ล้านบาทต่อไร่ต่อปี