มรภ.สงขลาชูนักวิจัยคณะวิทยาศาสตร์ใช้ “โมเดลคณิตลดมลพิษยูเรีย”

ศูนย์ข่าวหาดใหญ่ - คณะวิทยาศาสตร์ฯ มรภ.สงขลา ผุดงานวิจัยแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมเน่า ใช้โมเดลคณิตศาสตร์ และการประมวลผลโดยคอมพิวเตอร์ ลดมลพิษจากการผลิตยูเรีย-ฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน

วันนี้ (11 ธ.ค.) ผศ.ดร.พลพัฒน์ รวมเจริญ ผู้ช่วยคณบดีฝ่ายวิเทศสัมพันธ์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏสงขลา (มรภ.สงขลา) เปิดเผยถึงงานวิจัยเพื่อแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมว่า ทั่วโลกกำลังประสบปัญหาสิ่งแวดล้อม เนื่องจากการขยายตัวของอุตสาหกรรม โดยเฉพาะฟอร์มาลดีไฮด์เป็นสารเคมีชนิดหนึ่งที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นฉุน ในปี ค.ศ.2004 องค์การอนามัยโลกได้ประกาศอย่างเป็นทางการว่าเป็นสารก่อมะเร็งในสัตว์ทดลอง และมีความเสี่ยงที่จะทำให้เกิดมะเร็งในมนุษย์ได้ แหล่งของฟอร์มาลดีไฮด์ที่สำคัญแหล่งหนึ่งคื อยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน ซึ่งสารเคมีชนิดนี้ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตกาวไม้อัด ทั้งที่มีปัญหาสิ่งแวดล้อมดังที่ได้กล่าวมาแล้ว แต่ปัจจุบันมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของไม้อัดที่ใช้กันปัจจุบันทั่วโลกได้ใช้ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เป็นกาว เนื่องจากมีต้นทุนการผลิตต่ำ และให้สมบัติที่ดีในแง่ของความแข็งแรง จึงเป็นเหตุทำให้มีรายงานวิจัยในหลายๆ ปีที่ผ่านมา ว่ามลพิษทางอากาศจากการแพร่ของฟอร์มาลดีไฮด์ (formaldehyde emission) ที่เกิดขึ้นทั้งในบ้าน และสำนักงาน มาจากการใช้วัสดุก่อสร้างเฟอร์นิเจอร์ที่มีกาวยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เป็นองค์ประกอบ

จากปัญหาดังกล่าว ทำให้ประเทศในยุโรปมีการกำหนดมาตรฐานควบคุมปริมาณฟอร์มาลดีไฮด์ตกค้างอยู่ในผลิตภัณฑ์ไม้อัด และเฟอร์นิเจอร์ และขณะนี้ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ออกมาตรการควบคุมมลพิษที่ลอยในอากาศ เพื่อลดการแพร่กระจายของฟอร์มาลดีไฮด์ จากผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนประกอบของไม้ นอกจากอุตสาหกรรมกาวไม้อัดแล้ว ยังมีอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ คือ อุตสาหกรรมการตกแต่งสิ่งทอ (textile finishing) และอุตสาหกรรมเคลือบผิววัสดุ (surface coating) ซึ่งได้เกิดปัญหาในทำนองเดียวกัน และมักปลดปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์เรซินชนิดนี้ ตนและทีมวิจัยจึงได้คิดค้นงานวิจัยเพื่อลดมลพิษในสิ่งแวดล้อม โดยใช้การสร้างโมเดลจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาการเกิดยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน ในขั้นตอนการสังเคราะห์ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์

โมเดลจลนพลศาสตร์นั้น สร้างขึ้นโดยอาศัยข้อมูลจากกลไกปฏิกิริยาการเกิดยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ จากนั้นเป็นการสร้างโมเดลจลนพลศาสตร์จากกลไกปฏิกิริยา และอาศัยเทคนิคการจำลองสถานการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อใช้ทำนายปริมาณของฟอร์มาลดีไฮด์ระหว่างการเกิดปฏิกิริยา ปรากฏว่า ผลการคำนวณปริมาณฟอร์มาลดีไฮด์ที่เปลี่ยนแปลง กับเวลาที่เกิดปฏิกิริยาจากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ สอดคล้องกับผลการทดลองจริง จากนั้นนำโมเดลที่ได้จากการสร้างกราฟความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่างๆ ที่มีผลต่อปฏิกิริยา ได้แก่ ปริมาณสัดส่วน อุณหภูมิและความเป็นกรด-เบส ต่อปริมาณฟอร์มาลดีไฮด์ที่ตกค้างในพรีพอลิเมอร์แต่ละสภาวะ รวมทั้งระยะเวลาที่เข้าสู่สมดุล

โมเดลจลนพลศาสตร์ดังกล่าวยังสามารถใช้ทำนายว่าภายใต้สภาวะสัดส่วนของสารตั้งต้น และอุณหภูมิที่กำหนด จะมีฟอร์มาลดีไฮด์ตกค้างอยู่เท่าใด และช่วยทำนายแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงปริมาณหมู่ทำหน้าที่ของสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์ระหว่างการทดลอง ซึ่งช่วยทำให้ผู้ผลิตเลือกสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตให้ได้ผลิตภัณฑ์ตามต้องการ และวางแผนเพื่อลดมลพิษอันเกิดจากฟอร์มาลดีไฮด์ที่หลงเหลืออยู่จากการผลิตได้อย่างถูกต้อง งานวิจัยนี้ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากงบประมาณแผ่นดิน ผ่านสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และได้นำเสนอในที่ประชุมวิชาการระดับนานาชาติ (International Conference of Key Engineering Materials 2013) ณ ประเทศมาเลเซีย