จากมหัศจรรย์ธรรมชาติสู่การแก้ปัญหาน้ำ “นวัตกรรมการกักเก็บน้ำเลียนแบบสับปะรดสี” ผลงานแก้ปัญหาทรัพยากรน้ำ ตามแนวสะเต็มศึกษา
เรื่องน้ำไม่ใช่เรื่องไกลตัว ขาดน้ำสะอาดกิน ดื่ม ใช้ เพียงวันเดียว ก็เกิดผลกระทบต่อชีวิตเรา และปัญหาเรื่องทรัพยากรน้ำ โดยเฉพาะภัยแล้ง น้ำท่วม และน้ำเสีย ได้ส่งผลกระทบต่อสังคมไทยและสังคมโลกมาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งมีความสัมพันธ์และส่งผลต่อโลกทั้งระบบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) สังกัดกระทรวงศึกษาธิการ เป็นหน่วยงานที่ดำเนินโครงการ GLOBE (Global Learning and Observations to Benefit the Environment) และได้ส่งเสริมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกทั้งระบบมาอย่างต่อเนื่อง มีความตระหนักถึงปัญหานี้ และได้เข้าไปส่งเสริมการเรียนการสอนในระดับการศึกษาขั้นพื้นฐานในเรื่องดังกล่าว รวมทั้งส่งเสริมให้นักเรียนไทยได้ทำงานวิจัยเพื่อศึกษาปัญหา ผลกระทบ และหาแนวทางแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมในชุมชนต่างๆ
ทั้งนี้ สสวท. ได้ส่งเสริมให้นักเรียนได้เรียนรู้ และสร้างเวทีประกวดงานวิจัยสิ่งประดิษฐ์ และนวัตกรรมในการอนุรักษ์ทรัพยากรน้ำอย่างยั่งยืน (Thailand Junior Water Prize) ในระดับประเทศ โดยล่าสุดได้จัด งานประกวด Thailand Junior Water Prize2016 ขึ้น ที่โรงแรมวินเซอร์ สวีทส์ กรุงเทพมหานคร
ดร. พรพรรณ ไวทยางกูร ผู้อำนวยการ สสวท. กล่าวว่า “สสวท.เป็นหน่วยงานที่ส่งเสริมการศึกษาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม ที่เชื่อมโยงกับปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้น ไม่ว่าจะเป็นเรื่องน้ำ ดิน อากาศ สิ่งปกคลุมดินและสิ่งมีชีวิต ซึ่งมุ่งเน้นให้นักเรียนฝึกคิดแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมจริงในท้องถิ่นของนักเรียนอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ ผ่านการทำงานวิจัยอย่างนักวิจัย หรือนักวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะประเด็นปัญหาทางด้านทรัพยากรน้ำ ที่กำลังเป็นปัญหาสำคัญของประเทศไทยปัญหาหนึ่ง
“สสวท. จึงจะเปิดโอกาสให้นักเรียนที่มีความสนใจ เข้ามาร่วมโครงการ โดยเน้นการออกแบบสร้างสิ่งประดิษฐ์ และนวัตกรรมใหม่ๆ ที่จะช่วยส่งเสริมคุณภาพชีวิต และเชื่อมโยงกับการอนุรักษ์ทรัพยากรน้ำ ซึ่งเป็นอีกส่วนหนึ่งที่จะเห็นว่าเราเรียนรู้ตามแนวทาง GLOBE ไปทำไม เราจะนำเอาหลักการวิจัยพัฒนา หรือว่าประสบการณ์ในค่ายต่างๆ มาใช้ในการแก้ปัญหาเกี่ยวกับเรื่องน้ำอย่างไรบ้าง และเน้นการเรียนรู้แบบบูรณาการสะเต็มศึกษา”
ผลการประกวดโครงการ Thailand Junior Water Prize 2016 ประกอบด้วย รางวัลชนะเลิศ โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา ผลงานเรื่อง นวัตกรรมการกักเก็บน้ำเลียนแบบสับปะรดสี ของ นางสาวสุรีย์พร ตรีเพชรประภา, นางสาวธิดารัตน์ เพียรจัด และนางสาวกาญจนา คมกล้า โดยมี นางสุวารี พงศ์ธีระวรรณ และนายเฉลิมพร พงศ์ธีระวรรณ เป็นครูที่ปรึกษา ซึ่งทีมชนะเลิศจะได้เข้าร่วมการประกวด STOCKHOLM JUNIOR WATER PRIZE 2016 ที่ประเทศสวีเดน
รางวัลรองชนะเลิศอันดับ 1 โรงเรียนบุญวาทย์วิทยาลัย ผลงานเรื่อง นวัตกรรมเครื่องกรองน้ำจากวัสดุเหลือใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำเสียปนเปื้อนโลหะหนัก ของ นายวงศกร ช้างเนียม, นางสาว นุชวรา มูลแก้ว และนางสาว จิตรานุช ไชยราช โดยมีนางสาวรัชนก สุววณจักร์ เป็นครูที่ปรึกษา
รางวัลรองชนะเลิศอันดับ 2 โรงเรียนพนมสารคาม “พนมอดุลวิทยา” ผลงานเรื่อง ชุดทดสอบหาปริมาณและประสิทธิภาพการดูดซับตะกั่วในน้ำด้วยเกล็ดปลา ของ นายภัทรพงศ์ ลิมปวัฒนะ, นายสิทธิชัย เทพเดช และนาย ธีระพัฒ เตียงกูล โดยมีนายนิรันดร์ เหลืองสวรรค์ เป็นครูที่ปรึกษา
รางวัลชมเชย ได้แก่
โรงเรียนสตรีพัทลุง ผลงานเรื่อง โครงงานหุ่นยนต์ขจัดคราบสกปรกบนผิวน้ำและบำบัด น้ำเสีย ของนายอนุรักษ์ ขาววัต, นายสุรศักดิ์ ฟองหิรัญศิริ และนางสาวอกนิษฐ์ ทองศรีชุม โดยมีนางสาวไมตรี สุดเรือง และนางสาวสิรินาถ ชุทพาที เป็นครูที่ปรึกษา
โรงเรียนสรรพวิทยาคม ผลงานเรื่อง การทดสอบประสิทธิภาพการดูดซับคลอรีนในน้ำประปา โดยผงถ่านที่ผลิตจากกากอ้อย ของ นางสาวสุมาลี เพชรนภาพร, นางสาวสหัสสินี ขุนแสวง และนายพงษ์ศักดิ์ เทพพนม โดยมีนายฐาปนะพงษ์ ทะนันชัย เป็นครูที่ปรึกษา
โรงเรียนตะโหมด ผลงานเรื่อง เครื่องปรับปรุงสภาพน้ำเสียขนาดเล็ก ของนางสาวปรียรัตน์ เกตุวงศ์, นางสาว สุธิกมล นวลนิ่ม และ นาย อัสนี พะสริ โดยมีนาย ปิยพงศ์ หนูดำ เป็นครูที่ปรึกษา
ผลงานวิจัยชนะเลิศ “นวัตกรรมการกักเก็บน้ำโดยเลียนแบบสับปะรดสี” เป็นแนวทางหนึ่งในการแก้ปัญหาการขาดแคลนน้ำ โดยคำนึงถึงรูปทรงของวัสดุที่สามารถกักเก็บน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเลียนแบบพืชที่อยู่ในเขตแห้งแล้ง คือ สับปะรดสี โดยทีมผู้วิจัยได้เลือกสับปะรดสีพันธุ์ เอคมี อะคูลีโทเซพาลา (Aechmea aculeatosepala) เนื่องจากเป็นพันธุ์ที่เก็บกักน้ำได้ดี
จากการศึกษาลักษณะทางกายภาพของต้นสับประรดสีพันธุ์ดังกล่าว พบว่า ส่วนดักจับน้ำที่สำคัญมีหลายส่วน ได้แก่ แผ่นใบ ที่มีขอบใบทั้งสองข้างบางกว่าบริเวณกลางใบทำให้แผ่นใบมีลักษณะเป็นรูปตัวยูเหมือนรางน้ำ น้ำไหลไปกักเก็บที่แอ่งระหว่างกาบใบ หนามเล็กๆ บริเวณรอบใบ บิดเป็นมุม 50 องศากับขอบใบ ช่วยดึงน้ำที่อยู่ห่างจากขอบใบในระยะ 2 มิลลิเมตร ให้เข้ามาในใบได้ ผิวใบด้านหน้าใบและหลังใบช่วยให้น้ำไหลลงไปรวมกันที่รางรับน้ำ เนื่องจากแรงยึดติด (Adhesive force) ระหว่างน้ำกับผิวใบมากกว่าแรงเชื่อมแน่น (Cohesive force) ของน้ำ
นอกจากนี้ ส่วนกักเก็บน้ำของสับปะรดสีเอคมี อะคูลีโทเซพาลา เกิดจากใบเรียงเหลื่อมซ้อนกัน กาบใบด้านล่างจะกว้างออก ขอบใบบาง มีลักษณะเป็นแอ่งกักเก็บน้ำทรงกรวยตรงกลางลำต้น และระหว่างซอกใบทุกใบก็สามารถเก็บน้ำได้ ซึ่งสามารถกักเก็บน้ำได้มากกว่าภาชนะทรงกรวยที่มีขนาดเท่ากันถึง 17.28 เปอร์เซ็นต์
จากข้อมูลสับปะรดสีพันธุ์ เอคมี อะคูลีโทเซพาลา จึงได้นำมาเป็นต้นแบบสร้างอุปกรณ์ในการกักเก็บน้ำ โดยประดิษฐ์จากแผ่นอะลูมิเนียม เนื่องจากแผ่นอะลูมิเนียมมีความจุความร้อนน้อย ในช่วงเวลากลางคืนเมื่อไอน้ำในอากาศมากระทบจึงกลั่นตัวเป็นหยดน้ำได้ง่าย
เมื่อนำชุดอุปกรณ์นี้ไปใช้จริง โดยติดตั้งบนกับต้นยางพาราซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจของประเทศไทย ต่อสายน้ำเกลือปักลงในดินห่างจากโคนต้น 1 เมตร พบว่า ความชื้นในดินที่ใช้ชุดอุปกรณ์จะมีค่าสูงกว่าความชื้นในดินที่ไม่ใช้ชุดอุปกรณ์ และไม่รดน้ำ 17.65 เปอร์เซ็นต์ และมีความชื้นในดินใกล้เคียงกับการรดน้ำตามปกติ ซึ่งน้อยกว่ารดน้ำปกติ 9.80 เปอร์เซ็นต์
นอกจากนี้ ต้นยางพาราที่ใช้ชุดอุปกรณ์สามารถให้ผลผลิตสูงกว่าไม่ได้ใช้ชุดอุปกรณ์ 57.50 เปอร์เซ็นต์ ด้วยราคาต้นทุนชุดละ 25 บาท เมื่อนำไปใช้กับต้นยางพาราเพียง 6 วัน ก็จะคุ้มราคาทุน
นางสาวสุรีย์พร ตรีเพชรประภา โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จังหวัดสุราษฎร์ธานี เล่าว่า สาเหตุที่เกิดทำงานวิจัยเรื่องนี้ เนื่องจากต้องการแก้ปัญหาการขาดแคลนน้ำ โดยโมเดลนี้สามารถช่วยเหลือเกษตรกรให้สามารถปลูกพืชได้แม้สภาวะแห้งแล้ง ในการประกวดครั้งนี้ได้ประสบการณ์ใหม่ๆ เพื่อนจากแต่ละโรงเรียนมีความเป็นนักวิทยาศาสตร์ ทำงานเป็นระบบ ได้มาแลกเปลี่ยนประสบการณ์กัน
นางสาวกาญจนา คมกล้า โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จังหวัดสุราษฎร์ธานี กล่าวว่า เราได้ทำโมเดลที่จะกักเก็บน้ำเพื่อที่จะสามารถช่วยเกษตรกรที่จะปลูกพืชได้ในฤดูแล้ง สามารถกักเก็บน้ำไว้ใช้ในการปลูกพืชได้
"การที่มาเข้าร่วมประกวดครั้งนี้นะคะเป็นครั้งแรกที่ได้เผยแพร่ผลงานที่ทำออกมา ซึ่งรู้สึกดีใจที่ได้คำติชมจากคณะกรรมการและผู้ชม ซึ่งจะนำข้อคิดเห็นเหล่านั้นไปปรับใช้ในการประกวดที่ประเทศสวีเดนต่อไป และคาดหวังว่าถ้าเราไปประเทศสวีเดนเราจะได้ประสบการณ์ที่มีค่ากลับมา"
นางสาวธิดารัตน์ เพียรจัด โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จังหวัดสุราษฎร์ธานี บอกว่า รู้สึกตื่นเต้นมากต่อจากนี้ เราจะปรับปรุงพัฒนางานให้ดีมากยิ่งขึ้น สามารถกักเก็บน้ำให้ได้มากยิ่งขึ้น ซึ่ง ผลงานของเราสามารถใช้ได้จริง และได้มีการนำไปเผยแพร่สู่ชุมชน ให้ชาวบ้านได้ใช้โมเดลกักเก็บน้ำของเราเพื่อทำให้ดินมีความชุ่มชื่นมากยิ่งขึ้น
นางสุวารี พงศ์ธีระวรรณ โรงเรียนสุราษฎร์พิทยา จังหวัดสุราษฎร์ธานี ครูที่ปรึกษางานวิจัย กล่าวว่า ประสบการณ์ในการเป็นที่ปรึกษาโครงงานในครั้งนี้ ครูได้แนะนำความรู้ให้นักเรียน สามารถต่อยอดไปใช้ แก้ปัญหาได้จริง ในสภาพอากาศที่แห้งแล้งในปัจจุบัน และคิดว่าอนาคตการเรียนรู้ และงานวิจัยของนักเรียนโรงเรียนสุราษฎร์พิทยา ก็คงจะพัฒนาต่อไปเพื่อที่จะให้เกิดประโยชน์ต่อชุมชนได้อย่างแท้จริงค่ะ
“การประดิษฐ์คิดค้นเครื่องมือหรือวิธีการต่างๆ ขึ้นมาเพื่อเป็นเครื่องมือในการแก้ปัญหานั้นๆ ก็ถือว่าเป็นสุดยอดของการเป็นนักวิจัย นักวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในระดับผู้เรียน แล้วได้นำสิ่งประดิษฐ์นั้นมาใช้ประโยชน์ แก้ปัญหาที่พบได้จริงๆ ถึงแม้ไม่ใช่เป็นงานวิจัยที่ได้รางวัล ก็ถือว่าเป็นนวัตกรรม ที่เป็นประโยชน์โดยตรงต่อชีวิต” ผู้อำนวยการ สสวท. กล่าวทิ้งท้าย
