นักวิจัยสหรัฐฯ พัฒนาเครื่องเปลี่ยน “น้ำเสีย" เป็นไฟฟ้า

นักวิจัยสหรัฐฯ พัฒนาเครื่องต้นแบบเปลี่ยน “น้ำเสีย” เป็นกระแสไฟฟ้า และยังบำบัดน้ำได้ในเวลาเดียวกัน พร้อมชี้เทคโนโลยีนี้สามารถนำมาใช้ในประเทศกำลังพัฒนา เพื่อผลิตน้ำสะอาดและสร้างพลังงานไฟฟ้าให้แก่ครัวเรือน

งานวิจัยนี้เป็นของทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลันเพนน์ซิลวาเนียสเตท (Pennsylvania State University) สหรัฐฯ หรือ เพนน์สเตท (Penn State) โดยรายละเอียดของงานวิจัยนี้ได้เผยแพร่ลงวารสารไซน์ (Science) ซึ่งบีบีซีนิวส์ระบุว่าก่อนหน้านี้ 2-3 ปีนักวิทยาศาสตร์จากเนเธอร์แลนด์ได้เริ่มพิสูจน์แนวคิดในการสร้างพลังงานหมุนเวียนจากบริเวณแนวชายฝั่งของประเทศซึ่งน้ำจืดจากแม่น้ำไหลมาบรรจบกับน้ำเค็มในทะเล

งานวิจัยของเนเธอร์แลนด์อาศัยกระบวนการเรียกว่า “รีเวิร์สอิเล็กโตรไดอะไลซิส” (reverse electrodialysis) หรือ อาร์อีดี (RED) ซึ่งน้ำจืดและน้ำเค็มจะถูกเติมเข้าไปในช่องว่างของเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีแผ่นเมมเบรนกั้นเป็นช่องๆ และทำให้เกิดประจุจากปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี นอกจากนี้บริษัทเอกชนของนอร์เวย์ยังได้พัฒนาเทคโนโลยีคล้ายๆ กันโดยใช้น้ำเค็มและน้ำจืดมาผลิตกระแสไฟฟ้า

อย่างไรก็ดีทีมวิจัยของเพนน์สเตทกล่าวว่าเทคโนโลยีอาร์อีดีนั้นมีปัญหาเพราะต้องใช้แผ่นเมมเบรนจำนวนมาก และหากจะสร้างโรงไฟฟ้าจากเทคโนโลยีต้องไปตั้งโรงไฟฟ้าติดทะเล ส่วนเทคโนโลยีของพวกเขานั้นจะใช้แผ่นเมมเบรนจำนวนน้อยกว่า ผสานเข้ากับเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ (microbial fuel cells) หรือเอ็มเอฟซีเอส (MFCs) ซึ่งใช้วัตถุอินทรีย์ในสารละลายเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า แต่ในเทคโนโลยีของเพนน์สเตทใช้น้ำเสียแทน

นอกจากนี้ยังใช้สารละลายแอมโมเนียมไบคาร์บอนเนต (ammonium bicarbonate) แทนน้ำเค็มเพื่อให้ชุมชนที่ห่างไกลทะเลสามารถใช้เทคโนโลยีนี้ได้ และยังรีไซเคิลแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตได้ทันที โดยใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมท้องถิ่นได้

“หากเราบำบัดน้ำเสียในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์อย่างเดียว เราก็จะได้พลังงานไม่มากนักและใช้เวลานาน แต่ในกระบวนการของเรานั้นมีส่วนเอ็มเอฟซีเอสด้วย ซึ่งใช้บำบัดน่ำเสียและสร้างพลังงาน ส่วนชั้นอาร์อีดีก็ใช้เพื่อกระตุ้นกระบวนการและทำให้กระบวนการที่เกิดขึ้นมีประสิทธิภาพมากขึ้น” ศ.บรูซ โลแกน (Prof. Bruce Logan) หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว

ศ.โลแกนบอกว่ากระบวนการนี้มีศักยภาพพอที่จะนำไปใช้ที่ไหนก็ได้ แต่สามารถให้ได้ทั้งน้ำสะอาดและพลังงานแก่ชุมชนในประเทศกำลังพัฒนา อีกทั้งก่อนหน้านี้เขาและคณะยังเคยรายงานว่า การผสมผสานระหว่างเซลล์เชื้อเพลิงและอิเล็กโตรไดอะไลซิสสามารถผลิตไฮโดรเจนได้อย่างไร