นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย RMIT ได้พัฒนาวัสดุแม่เหล็กที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งสามารถกำจัดไมโครพลาสติกและนาโนพลาสติกออกจากน้ำเสียได้มากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์ในเวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง วัสดุนี้ยังสามารถดักจับสารปนเปื้อนอื่นๆ ได้หลากหลายชนิด รวมถึงสารเพอร์และโพลีฟลูออโรอัลคิล โลหะหนัก และยาต่างๆ งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Chemical Engineering Journal และเป็นการต่อยอดจากงานวิจัยที่ทีมงานได้รายงานครั้งแรกในปี 2022
ปัญหาไมโครพลาสติกเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีขนาดใหญ่โตเพียงใด ปัจจุบันอนุภาคพลาสติกปรากฏอยู่ในน้ำดื่ม ห่วงโซ่อาหาร และกระแสเลือดของมนุษย์ทั่วโลก ส่วนนาโนพลาสติกซึ่งมีขนาดต่ำกว่าหนึ่งไมโครเมตรนั้น เป็นปัญหาที่จัดการได้ยากเป็นพิเศษในระดับใหญ่ ปัจจุบันยังไม่มีวิธีการกำจัดขนาดใหญ่ที่ได้รับการยอมรับสำหรับอนุภาคขนาดดังกล่าว
วัสดุนี้ทำอะไรได้บ้าง
สารดูดซับสามารถกำจัดอนุภาคขนาดเล็กถึง 30 นาโนเมตรได้ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นช่วงขนาดที่ระบบกรองแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ไม่สามารถจัดการได้ ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของสารปนเปื้อนถูกกำจัดออกไปภายใน 15 นาทีแรกของการบำบัด ความเร็วนี้มีความสำคัญเนื่องจากโรงบำบัดน้ำเสียของเทศบาลส่วนใหญ่ทำงานภายใต้กรอบเวลาที่จำกัด
วัสดุดังกล่าวมีประสิทธิภาพในการย่อยสลายพลาสติกหลายชนิดที่พบได้ทั่วไป รวมถึงโพลีเอทิลีน โพลีโพรพีลีน และโพลีเอสเตอร์ และยังคงมีประสิทธิภาพทั้งในน้ำจืดและน้ำเค็ม นอกจากพลาสติกแล้ว นักวิจัยยังพบอัตราการกำจัดสารปรอท โครเมียม ทองแดง สีย้อมสังเคราะห์ และไอบูโพรเฟน ได้ดีอีกด้วย
ศาสตราจารย์ Nicky Eshtiaghi จาก RMIT กล่าวว่าการดักจับนาโนพลาสติกเป็นก้าวสำคัญ “ยังไม่มีวิธีการแก้ปัญหาขนาดใหญ่ที่ได้รับการยอมรับสำหรับการกำจัดพวกมัน” เธอกล่าว ดร. Muhammad Haris ผู้เขียนหลักกล่าวว่าวัสดุนี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อกำจัดไมโครพลาสติกและนาโนพลาสติกได้อย่างรวดเร็ว
การทดสอบทางอุตสาหกรรมและการกู้คืนด้วยแม่เหล็ก
ทีมวิจัยได้ทดสอบเทคโนโลยีนี้ในน้ำเสียจากโรงงานซักรีด ซึ่งเป็นแหล่งสำคัญของมลพิษจากเส้นใยสังเคราะห์ วัสดุดังกล่าวสามารถกำจัดไมโครไฟเบอร์โพลีเอสเตอร์และสีย้อมได้มากกว่า 88 เปอร์เซ็นต์ แม้จะมีสารลดแรงตึงผิวและสารอินทรีย์อยู่ในน้ำก็ตาม นับเป็นผลลัพธ์ที่สำคัญ น้ำเสียจากการซักรีดมีองค์ประกอบทางเคมีที่ซับซ้อน และวิธีการบำบัดหลายวิธีมีประสิทธิภาพลดลงภายใต้สภาวะดังกล่าว
ระบบต้นแบบที่พัฒนาขึ้นร่วมกับ One Eye Industries ในแคนาดา แสดงให้เห็นว่าสารดูดซับสามารถแยกออกจากน้ำด้วยแม่เหล็กและนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างรวดเร็วหลังการใช้งานแต่ละครั้ง การนำกลับมาใช้ใหม่ด้วยแม่เหล็กช่วยแก้ปัญหาอุปสรรคสำคัญในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ หากวัสดุไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต้นทุนการดำเนินงานจะสูงเกินไปจนไม่คุ้มค่าเมื่อนำไปใช้ในระดับใหญ่
กระบวนการผลิตได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน ทีมงานสามารถผลิตวัสดุได้ที่อุณหภูมิห้องโดยใช้วัตถุดิบที่มีต้นทุนต่ำลง นักวิจัยกล่าวว่าต้นทุนการผลิตลดลงประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า และวัสดุยังสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายครั้ง
เส้นทางการค้าและบริบทด้านกฎระเบียบ
RMIT ได้เริ่มการเจรจาเชิงพาณิชย์เบื้องต้นกับ Fire and Test Australasia บริษัทที่ชาวพื้นเมืองเป็นเจ้าของซึ่งตั้งอยู่ในเมืองจีลอง รัฐวิกตอเรีย ความร่วมมือนี้มุ่งเน้นไปที่การบำบัดน้ำฝนและน้ำเสีย รวมถึงการประยุกต์ใช้ในระดับชุมชน นักวิจัยยังทำงานร่วมกับ Star Water Group ซึ่งมีลูกค้าเป็นผู้ประกอบการในตลาดสหรัฐอเมริกาด้วย
การมุ่งเน้นไปที่สหรัฐอเมริกามีเหตุผลเฉพาะเจาะจง หน่วยงานกำกับดูแลของอเมริกาได้เข้มงวดมาตรฐานเกี่ยวกับไมโครพลาสติกและสาร PFAS ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความต้องการวิธีการบำบัดขั้นสูงกำลังเพิ่มสูงขึ้นในหมู่ผู้ประกอบการเทศบาลและอุตสาหกรรมที่อยู่ภายใต้แรงกดดันในการปฏิบัติตามข้อจำกัดใหม่ การผสมผสานระหว่างประสิทธิภาพการดักจับสูงและการกู้คืนด้วยแม่เหล็กต้นทุนต่ำ ทำให้แนวทางนี้มีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ในสภาพแวดล้อมดังกล่าว
เทคโนโลยีนี้ยังมีศักยภาพในระบบแบบกระจายศูนย์อีกด้วย หลายภูมิภาคขาดโครงสร้างพื้นฐานการบำบัดขนาดใหญ่ วัสดุที่ทำงานได้รวดเร็ว ฟื้นฟูได้อย่างสะอาด และผลิตได้ในต้นทุนที่ต่ำกว่า สามารถให้บริการชุมชนขนาดเล็กและพื้นที่ห่างไกลซึ่งโรงงานแบบดั้งเดิมไม่เหมาะสมได้
สถานการณ์ปัจจุบัน
ผลลัพธ์ที่เผยแพร่จนถึงขณะนี้มาจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการและการทดสอบต้นแบบ การเปลี่ยนผ่านจากประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานเต็มรูปแบบในระดับเทศบาลหรืออุตสาหกรรมนั้นเกี่ยวข้องกับความท้าทายด้านวิศวกรรมและกฎระเบียบที่แตกต่างกันออกไป นักวิจัยยอมรับว่าขณะนี้พันธมิตรทางการค้ากำลังประเมินประเด็นเหล่านั้นอยู่
มลภาวะจากพลาสติกและการปนเปื้อนทางเคมีที่ตกค้างยาวนานกำลังกลายเป็นประเด็นที่ทับซ้อนกันมากขึ้นในแง่ของกฎระเบียบและความกังวลของนักลงทุน หน่วยงานสาธารณูปโภค ผู้ผลิตสิ่งทอ และผู้ใช้น้ำในภาคอุตสาหกรรมต่างเผชิญกับแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการแสดงให้เห็นถึงกลยุทธ์การบำบัดที่น่าเชื่อถือ วัสดุที่สามารถจัดการกับไมโครพลาสติก นาโนพลาสติก โลหะหนัก และ PFAS ได้พร้อมกัน และทำได้ภายในระยะเวลาการบำบัดที่ผู้ปฏิบัติงานสามารถนำไปใช้ได้จริง จะมีประโยชน์อย่างกว้างขวางในหลายภาคส่วน หากประสิทธิภาพในภาคสนามตรงกับข้อมูลในห้องปฏิบัติการ
