เรื่องโดย ภัทรา สัปปินันทน์
ปัญหาเพรียงทะเลเกาะบนพื้นผิวเรือเดินสมุทร เสาแท่นขุดเจาะน้ำมัน และโครงสร้างทางวิศวกรรมใต้ทะเลที่ทำจากเหล็กคาร์บอน ถือเป็นปัญหาสำคัญระดับโลกที่สร้างมูลค่าความเสียหายมากถึง 4.5 ล้านล้านบาทต่อปี ผู้ประกอบการต้องเสียค่าใช้จ่ายมหาศาลในการป้องกันและบำรุงรักษา อีกทั้งกระบวนการป้องกันที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันยังมีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมสูงและเป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำอีกด้วย
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เปิดตัว FleXARs (เฟล็กซาส์) นวัตกรรมฟิล์มป้องกันการเกาะของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิว ที่มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับใช้ปกป้องพื้นผิวเรือเดินสมุทร เสาแท่นขุดเจาะน้ำมัน และสิ่งก่อสร้างในทะเล ในงาน APEC BCG Economy Thailand 2022: Tech to Biz (Thailand Tech Show 2022)
ดร.นิธิ อัตถิ หัวหน้าทีมวิจัยนวัตกรรมพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก (SMD-1) ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) เนคเทค สวทช. เล่าถึงที่มาของการพัฒนาเทคโนโลยีว่า ปัจจุบันกลุ่มอุตสาหกรรมทางทะเลทั่วโลกต้องเผชิญปัญหาใหญ่จากการเกาะของเพรียงทะเล ทั้งบนเรือเดินสมุทร เครื่องจักร และสิ่งก่อสร้างจำพวกคาร์บอนสตีล เพราะเมือกที่เพรียงปล่อยออกมาเพื่อยึดเกาะจะทำให้เกิดการกัดกร่อนบนพื้นผิวของวัสดุ โดยเกิดเป็นตามดหรือรูขนาดเล็ก (pinholes) นอกจากนี้การที่มีเพรียงมาเกาะมากจะส่งผลให้เรือเดินสมุทรมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น เกิดการต้านน้ำ ทำให้ต้องใช้เชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนมากกว่าปกติ เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่นำไปสู่ภาวะโลกร้อนอีกด้วย
ปัญหาเหล่านี้เป็นที่ตระหนักดีของผู้ประกอบการอุตสาหกรรมทางทะเล อย่างไรก็ตามยังไม่มีเทคโนโลยีใดในปัจจุบันที่ตอบโจทย์การแก้ปัญหาเหล่านั้นได้ครบ ทั้งด้านประสิทธิภาพในการป้องกัน ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และราคาที่จับต้องได้
ดร.นิธิเล่าว่า เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยได้ร่วมกับสถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรม (Industrial Technology Research Institute: ITRI) สาธารณรัฐจีน (ไต้หวัน) และสถาบัน Fraunhofer สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี วิจัยและพัฒนานวัตกรรมฟิล์ม FleXARs ที่มีคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวด (superamphiphobic surface) ทำให้เมือกที่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กปล่อยออกมาไม่สามารถยึดเกาะบนพื้นผิววัสดุได้
เทคโนโลยีใหม่นี้ใช้ทดแทนสีกันเพรียงที่เป็นอันตรายต่อชีวิตของสัตว์น้ำขนาดเล็ก และมีความปลอดภัยมากกว่าการส่งนักประดาน้ำลงไปฉีดน้ำแรงดันสูงเพื่อลอกเพรียงทะเลออกจากพื้นผิว อีกทั้งยังไม่รบกวนการสื่อสารของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเหมือนกับการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ไล่ตัวอ่อนของเพรียงทะเลออกจากพื้นผิววัสดุด้วย
ดร.นิธิอธิบายว่า ในการพัฒนาฟิล์ม FleXARs ทีมวิจัยให้ความสำคัญกับ 3 เรื่องหลัก เพื่อให้วัสดุมีความทนทานสูง ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย และเหมาะแก่การผลิตเพื่อใช้งานในระดับอุตสาหกรรม การพัฒนาในส่วนแรกคือการออกแบบลวดลายจุลภาคแบบทนทาน (robust micro-structure) ขนาด 500 ไมโครเมตร ที่มีความแข็งแรงทนทานต่อการถูกสัมผัสและรับแรงกระทำจากภายนอกได้ โดยจะพิมพ์ลวดลายดังกล่าวบนวัสดุที่มีค่าพลังงานเชิงผิวต่ำ เช่น พอลิไดเมทิลไซลอกเซน (polydimethylsiloxane: PDMS) ทำให้พื้นผิวของฟิล์ม FleXARs มีคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวด การพัฒนาในส่วนที่สองคือการผลิตฟิล์ม FleXARs ให้มีขนาดใหญ่ หน้ากว้าง 30 เซนติเมตร ยาวถึง 300 เมตรต่อม้วน ฟิล์มมีความบาง ใส และยืดหยุ่น เพื่อความสะดวกในการใช้งานกับพื้นผิวขนาดใหญ่ และส่วนที่สามคือการพัฒนาชั้นฟิล์มกาวด้านหลังเพื่อให้ติดแผ่นฟิล์ม FleXARs ลงบนผิววัสดุได้ง่าย ลดความยุ่งยากและเวลาในการติดตั้ง
“จากการทดสอบการใช้งานจริงเป็นเวลา 12 เดือนในทะเลประเทศญี่ปุ่นและอ่าวไทยพบว่า ฟิล์ม FleXARs ปกป้องพื้นผิวคาร์บอนสตีลได้ดีกว่าการเคลือบผิวด้วยวัสดุเทฟลอนที่มีราคาสูง และจากการทดสอบแบบเร่งเวลาในสภาวะห้องทดลองด้วยกระบวนการกัดกร่อนด้วยเกลือ (salt spray test) พบว่า FleXARs ใช้งานในทะเลได้นานถึง 15 ปีโดยไม่เสื่อมสภาพ (การใช้งานจริงอาจมีอายุสั้นกว่าเนื่องจากมีปัจจัยที่ควบคุมไม่ได้มาเกี่ยวข้อง) นอกจากนี้ยังมีความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าวิธีการกำจัดเพรียงที่นิยมใช้กันอยู่ ที่สำคัญ FleXARs มีราคาเพียง 1,000 บาทต่อตารางเมตร ต่ำกว่าวัสดุที่ใช้งานทั่วไปในปัจจุบันซึ่งมีราคาตั้งแต่ 2,000-6,000 บาทต่อตารางเมตร ทำให้ FleXARs ได้เปรียบทั้งด้านราคาและความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม”
FleXARs ไม่ได้มีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมทางทะเลเท่านั้น เพราะด้วยคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวดทำให้ฟิล์มชนิดนี้มีคุณสมบัติป้องกันการเกาะของเชื้อก่อโรคอีกด้วย
ดร.นิธิอธิบายว่า จุลชีพก่อโรคจำพวกแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อรา จำเป็นต้องอาศัยชั้นกาวหรือการสร้างไบโอฟิล์มในการยึดเกาะกับพื้นผิวเช่นเดียวกับเพรียงทะเลที่ปล่อยเมือกมายึดเกาะวัสดุ ดังนั้นแล้วการตัดปัจจัยเหล่านั้นออกตั้งแต่แรกจะช่วยลดการสะสมของเชื้อได้เป็นอย่างดี จากการทดสอบพบว่าพื้นผิวของ FleXARs ลดการสะสมของแบคทีเรียและการเกิดชั้นไบโอฟิล์มได้ดีกว่าเทฟลอนที่นิยมใช้เคลือบพื้นผิววัสดุทางการแพทย์ถึงร้อยละ 25 แผ่นฟิล์มชนิดนี้จึงเหมาะแก่การใช้งานกับอุปกรณ์การแพทย์ ใช้งานในสถานพยาบาล รวมถึงสถานที่ที่มีการสัมผัสร่วมสูง เช่น ระบบขนส่งมวลชนสาธารณะ ห้างสรรพสินค้า สนามบิน โดยเฉพาะช่วงที่มีการแพร่ระบาดของเชื้อก่อโรค
ผู้ที่สนใจลงทุนเทคโนโลยีขั้นสูง (deep technology) ทีมวิจัยพร้อมเปิดรับการลงทุนเพื่อก้าวสู่การเป็นสตาร์ตอัป โดยทีมวิจัยมีความพร้อมทั้งด้านเทคโนโลยีการผลิต รวมถึงเครือข่ายโรงงานเฉพาะทางที่พร้อมให้บริการรับจ้างผลิต หรือ OEM (original equipment manufacturer) ติดต่อทีมวิจัยได้ที่ nithi.atthi@nectec.or.th
About Author
