นาโนเทค สวทช. ใช้ AI พัฒนาเครื่องตรวจชนิดไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำ

ไมโครพลาสติกกำลังเป็นภัยเงียบที่คุกคามต่อสุขภาวะของสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างไม่รู้ตัว เพราะพลาสติกชิ้นเล็กจิ๋วที่มีขนาดเล็กกว่า 5 มิลลิเมตรเหล่านี้ สามารถเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ผ่านทางการบริโภคอาหารและน้ำดื่ม รวมถึงการสูดดมอนุภาคในอากาศ ก่อนหน้านี้มีการเผยแพร่ข้อมูลว่า มนุษย์อาจบริโภคไมโครพลาสติกเข้าสู่ร่างกายในปริมาณ 5 กรัมต่อสัปดาห์ หรือเทียบเท่ากับบัตรเครดิต 1 ใบ อีกทั้งล่าสุดผลวิจัยหลายชิ้นตรวจพบ “ไมโครพลาสติกในร่างกายมนุษย์” ปริมาณมาก ทั้งในอุจจาระ เลือด เนื้อเยื่อสมอง หรือแม้แต่รกเด็กตั้งแต่อยู่ในครรภ์ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพมนุษย์ในระยะยาว

ด้วยเหตุนี้ ทั่วโลกต่างพยายามเร่งศึกษาวิจัยไมโครพลาสติกอย่างจริงจัง เช่น การจำแนกชนิดไมโครพลาสติกเพื่อหาทางลดปริมาณการปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อม กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ได้พัฒนาเครื่องตรวจวัดและระบุไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำ ซึ่งมีขนาดเล็ก พกพาได้ และประยุกต์ใช้เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence: AI)  ในการประมวลผล เพื่อให้ได้ผลตรวจที่ถูกต้อง แม่นยำ และรวดเร็ว

ดร.อัศวพงษ์ ทรัพย์พัฒน์ นักวิจัย กลุ่มวิจัยวัสดุผสมและกระบวนการนาโน นาโนเทค สวทช. กล่าวว่า “ไมโครพลาสติก” เกิดจากเม็ดพลาสติกตั้งต้น (primary microplastics) เช่น เม็ดบีดส์ที่ใช้ในการผลิตและสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์พลาสติกประเภทพอลิเอทิลีน (polyethylene: PE), พอลิโพรพิลีน (polypropylene: PP), พอลิสไตรีน (polystyrene: PS) หรือเกิดจากการย่อยสลายของขยะพลาสติกที่ถูกทับถมเป็นเวลานาน และมีการปนเปื้อนสะสมอยู่ในแม่น้ำ ทะเล และมหาสมุทร ทำให้สัตว์น้ำกินเข้าไปและเกิดการส่งต่อในห่วงโซ่อาหาร ปัจจุบันการศึกษาเรื่องไมโครพลาสติกยังไม่แพร่หลายมากนัก เนื่องจากวิธีวิเคราะห์ชนิดไมโครพลาสติกต้องใช้เครื่องมือขนาดใหญ่ เช่น Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ที่ต้องติดตั้งในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ที่สำคัญต้องนำเข้าจากต่างประเทศ มีราคาแพงหลายล้านบาท และมีค่าใช้จ่ายในการตรวจวิเคราะห์สูงถึง 1,000 บาทต่อตัวอย่าง

“ทีมวิจัยนาโนเทคนำทีมโดย ดร.จันทร์เพ็ญ ครุวรรณ์ หัวหน้าโครงการ ได้พัฒนาเครื่องตรวจวัดและระบุไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำ มีขนาดเล็ก พกพาง่าย วิธีการใช้งานเพียงนำตัวอย่างไมโครพลาสติกมาย้อมสีด้วย “สีย้อมฟลูออเรสเซนต์-กราฟีนแบบใหม่” ซึ่งสามารถย้อมไมโครพลาสติกและช่วยให้ติดสีมากขึ้นถึง 4 เท่า จากนั้นนำเข้าเครื่องวัดฯ แสงยูวีจะกระตุ้นไมโครพลาสติกให้เกิดการเรืองแสงเป็นเฉดสีตามชนิดพลาสติก เนื่องจากพลาสติกแต่ละชนิดมีความเป็นขั้วต่างกัน (polarity) ทำให้เห็นสีย้อมต่างกันจึงใช้สีระบุชนิดไมโครพลาสติกได้”

สำหรับขั้นตอนการวิเคราะห์ผล ทีมวิจัยนำเทคโนโลยีแมชีนเลิร์นนิง (Machine Learning) มาสร้างการเรียนรู้ในการจำแนกภาพ (image classification) อัตโนมัติ ทำให้เครื่องวัดฯ ระบุชนิดและปริมาณของไมโครพลาสติกได้อย่างแม่นยำ เช่น พลาสติกชนิด PE, PP, PET, PS และ PVC และที่สำคัญใช้เวลาประมวลผลเพียง 1 นาที

นักวิจัยนาโนเทค สวทช. กล่าวว่า จุดเด่นของเครื่องตรวจวัดและระบุไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำ คือ มีขนาดเล็ก เหมาะต่อการตรวจวัดเชิงรุกในพื้นที่ ทำให้ทราบถึงแหล่งขยะพลาสติกที่เป็นต้นตอของไมโครพลาสติกได้อย่างรวดเร็ว ที่สำคัญคือเป็นเทคโนโลยีที่ประดิษฐ์ได้เองในประเทศ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ทั้งแหล่งน้ำจืด น้ำทะเล และน้ำกร่อย

“เครื่องตรวจวัดและระบุไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำที่พกพาได้สะดวก ตรวจง่าย และมีต้นทุนต่ำ จะช่วยให้เจ้าหน้าที่ตรวจตัวอย่างได้เพิ่มขึ้นและรวดเร็ว ทำให้ทราบว่าไมโครพลาสติกที่พบในแต่ละพื้นที่มีต้นตอมาจากพลาสติกชนิดไหน เช่น ขวดน้ำที่ทำจากพลาสติก PET แก้วน้ำที่ทำจากพลาสติก PP หรือ PS ซึ่งจะนำไปสู่การวางแผนลดปริมาณขยะพลาสติกที่เป็นสาเหตุของการเกิดไมโครพลาสติกได้มากขึ้น ช่วยเพิ่มการเฝ้าระวังเรื่องความปลอดภัยและคุณภาพน้ำ รวมถึงลดอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับสิ่งมีชีวิตได้อย่างยั่งยืน”

ปัจจุบันนวัตกรรมเครื่องตรวจวัดและระบุไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำได้ยื่นจดสิทธิบัตร และนำไปสาธิตใช้งานที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่งทะเลอันดามัน จังหวัดภูเก็ต รวมทั้งเปิดให้ผู้สนใจรับถ่ายทอดเทคโนโลยีและนำไปใช้ประโยชน์ในการตรวจวัดคุณภาพน้ำ หรือใช้ในกระบวนการควบคุมปริมาณไมโครพลาสติกในพื้นที่ต่าง ๆ

ผู้ที่สนใจสามารถติดตามนวัตกรรม เครื่องตรวจวัดและระบุไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำ ได้ในงานประชุมวิชาการประจำปี สวทช. ครั้งที่ 20 (NAC2025) ซึ่งจะจัดขึ้นระหว่างวันที่ 26-28 มีนาคม 2568 ที่อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี ภายในงานยังมีงานสัมมนาวิชาการที่น่าสนใจถึง 40 หัวข้อ และมีนิทรรศการที่จัดแสดงเทคโนโลยีและนวัตกรรมจาก สวทช. และหน่วยงานพันธมิตรกว่า 100 บูท ดูรายละเอียดและลงทะเบียนร่วมงานโดยไม่มีค่าใช้จ่ายที่ www.nstda.or.th/nac/  หรือสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม โทร. 0 2564 8000

เรียบเรียงโดย วัชราภรณ์ สนทนา ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย ฉัตรทิพย์ สุริยะ ฝ่ายผลิตสื่อสมัยใหม่ สวทช.
อินโฟกราฟิกโดย ภัทรา สัปปินันทน์ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.