นักวิจัยเปลี่ยนไม้ให้เป็นฟองน้ำ เพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า
ทุกวันนี้เรื่องของพลังงาน เป็นอีกหนึ่งเรื่องที่นักวิจัยให้ความสำคัญไม่น้อยไปกว่าสร้างหุ่นยนต์หรือ AI เลย ยิ่งในช่วงหลัง ๆ นี้ก็มีการพัฒนากันเยอะขึ้น และสามารถทำออกมาได้ดีอีกด้วย
พลังงานไฟฟ้า ถือว่าเป็นหนึ่งในพลังงานที่สำคัญต่อการดำรงชีวิตของเรา อย่างที่เห็นได้ง่ายที่สุด คือ เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านหรือรถยนต์เอง ที่ทุกวันนี้หลาย ๆ บริษัทได้พัฒนาเปลี่ยนมาใช้พลังงานไฟฟ้าแทนน้ำมันมากขึ้น
และพลังงานไฟฟ้าที่เราใช้ส่วนใหญ่ได้มาจากการเผาไหม้ถ่านหิน ซึ่งเป็นวิธีที่ถูกใช้มามากว่าร้อยปี ซึ่งถือว่าเป็นอันตรายต่อโลกและมนุษย์มาก ๆ เนื่องจากกระบวนการเผาถ่านหินเพื่อนำมาผลิตเป็นเชื้อเพลิงในการสร้างไฟฟ้าได้ปล่อยก๊าซออกมาหลายชนิด เช่น ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Sulfur Dioxide), ไนโตรเจนออกไซด์ (Nitrogen), ฝุ่น และปรอท ที่สามารถกระจายสู่อากาศและแหล่งน้ำ ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตได้ และในตอนนี้ยังไม่มีเทคโนโลยีใดที่จะสามารถใช้ดักจับปรอทที่ปล่อยออกมาจากการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินได้
มนุษย์จึงได้คิดค้นวิธีการผลิตพลังงานไฟฟ้า นอกจากวิธีการใช้ถ่านหิน, การใช้น้ำมัน หรือ พลังงานนิวเคลียร์ มาเป็นการผลิตจากพลังงานสะอาดต่าง ๆ เช่น พลังงานจากน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ ลม หรือแม้แต่การใช้วัสดุจากธรรมชาติอย่างซังข้าวโพด แกลบ ขี้เลื่อย มาเป็นส่วนหนึ่งในกระบวนการผลิต เป็นต้น
แต่ปัจจุบันมีอีกหนึ่งแนวคิดใหม่ที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ด้วยเหมือนกัน นั่นคือ “การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากไม้”
วิธีการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากไม้ทำได้อย่างไร?
ขั้นแรก คือ การเปลี่ยนไม้ให้กลายเป็นฟองน้ำ
วิธีนี้ถูกพัฒนาโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิสในซูริก (ETH Zurich) และสถาบันวิจัยสหวิทยาการเพื่อการพัฒนาวัสดุศาสตร์และเทคโนโลยี (Empa) ด้วยการดัดแปลงชิ้นไม้ธรรมดาให้กลายเป็นฟองน้ำที่ถูกบีบอัดได้
การเปลี่ยนชิ้นไม้ให้กลายเป็นฟองน้ำ จะเริ่มทำด้วยการแยกชิ้นส่วนของไม้ก่อน จากการผ่านกระบวนการทางเคมี นั่นคือ การวางไม้ในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (Hydrogen Peroxide) ผสมกับกรดอะซิติก (Acetic Acid) ที่เป็นตัวทำปฏิกิริยาจนทำให้แผ่นไม้ธรรมดา ๆ กลายเป็น “ฟองน้ำไม้สีขาว” ได้ และยังสามารถรองรับการบีบอัดที่ยังคืนตัวกลับมาอยู่ในรูปทรงเดิมได้
พลังงานไฟฟ้าเกิดจากการบีบอัดได้อย่างไร?
วิธีที่จะทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าออกมา เป็นเพราะว่านักวิจัยได้ใช้กระบวนการทางเคมีและชีวภาพเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าจากฟองน้ำไม้นี้ และใช้ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริก (Piezoelectric Effect) เป็นเอฟเฟกต์ที่ทำให้เกิดไฟฟ้าได้เมื่อมีแรงบีบอัด
ซึ่งโดยธรรมชาติของไม้ก็มีตัวเอฟเฟกต์นี้อยู่แล้วนะ แต่ว่าจะสร้างแรงดันไฟฟ้าได้ต่ำมาก ฉะนั้นถ้าเราต้องการสร้างพลังงานไฟฟ้าให้ได้มากขึ้น ก็จำเป็นจะต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น จากการเอาวิธีการต่าง ๆ เข้ามาใช้ร่วมกัน เพื่อจะทำให้ไม้เกิดการบีบอัดมากขึ้นจนสามารถสร้างพลังงานไฟฟ้าได้ตามต้องการนั่นเอง
ตอนนี้การทดลองพัฒนาไปถึงไหนแล้ว?
ความก้าวหน้าในการทดลองนี้ คือ ทีมนักวิจัยมีแผนที่จะพัฒนาและดัดแปลงสิ่งทดลองที่พวกเขาทำอยู่ให้กลายมาเป็นไบโอเซ็นเซอร์ (Biosensors) หรือเป็นวัสดุที่มีความสามารถในการเก็บพลังงานไฟฟ้าเพื่อนำไปใช้งานต่อได้
เพราะทุกครั้งที่ทำการทดลองและวัดผล นักวิจัยจะวัดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการทดสอบได้ประมาณ 0.63 กิโลโวลต์ ซึ่งดูผลจากการทดสอบที่ได้แล้ว การผลิตไฟฟ้าจากไม้ยังถือว่าเป็นตัวผลิตไฟฟ้าที่ทำออกมาได้น้อยอยู่ แต่ทีมทดลองเคยบอกไว้ว่า ถ้าเราลองเอาชิ้นไม้ผลิตพลังงานชิ้นเล็ก ๆ เหล่านี้มาเรียงต่อกันประมาณ 30 ชิ้น จะทำให้ผลิตแรงดันไฟฟ้าที่เอาไปใช้กับจอ LCD ธรรมดา 1 จอได้เลยนะ
ถึงแม้ว่าตอนนี้ยังเป็นวิธีการสร้างพลังงานไฟฟ้าที่ยังเอามาใช้งานในชีวิตจริงไม่ได้ แต่ถือว่าเป็นอีกหนึ่งการคิดค้นที่น่าสนใจและน่าติดตามมาก เพราะการเป็นการพัฒนาที่เลือกใช้วัสดุที่ทำให้เราทั้งสามารถนำไปประยุกต์ใช้และน่าจะเอาไปต่อยอดการพัฒนาได้อีกหลากหลายวิธีเลย
ที่สำคัญยังเป็นการเลือกใช้วัสดุธรรมชาติที่ยั่งยืนกว่า สามารถสร้างใหม่ได้ ไม่ใช้แล้วหมดไปเหมือนกับการผลิตจากถ่านหินหรือฟอสซิลที่กำลังจะหมดไปในอนาคต เรียกว่าเป็นการพัฒนาที่ได้ทั้งช่วยลดผลเสียที่มีและป้องกันผลกระทบอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตได้ค่ะ
แต่ยังไงแล้ววิธีการนี้ก็ยังต้องใช้เวลาในการทำให้สำเร็จอยู่พอสมควร อาจจะหลายปีหรือในเร็ววันนี้ เราก็ยังไม่สามารถหาข้อสรุปไว้ได้ เพราะยังมีอีกหลายขั้นตอนที่ทีมนักวิจัยต้องพัฒนากันต่อไปเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพที่ดีที่สุดและเอาไปใช้งานในชีวิตจริงให้ได้มากที่สุด
เรื่องพลังงาน ถือว่าเป็นอีกความก้าวหน้าที่น่าสนใจและติดตามต่อไป เพราะในอนาคตอันใกล้นี้ พลังงานไฟฟ้ากำลังจะกลายเป็นพลังงานหลักของโลก และอาจมาแทนน้ำมันหรือการผลิตพลังงานแบบเก่าที่กำลังถูกลดบทบาทลงและอาจจะหมดยุครุ่งเรืองไปแล้วก็ได้
และเมื่อไหร่ที่อนาคตของเราได้พลิกพลังงานไฟฟ้ามาเป็นพลังงานของโลกแล้ว แน่นอนว่าทั้งอุตสาหกรรมและคนใช้งานทั่วไปอย่างเราต้องได้รับผลกระทบและเกิดการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นอีกหลายอย่างแน่นอนค่ะ เมื่อถึงตอนนั้นแล้ว มนุษย์ดำรงยุคของพลังงานไฟฟ้าไว้ได้แค่ไหน จะมีเทคโนโลยีที่ช่วยสร้างหรือผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เพียงพอกับการใช้งานของประชากรโลกได้ดีกว่าเดิมไหม และสุดท้ายจะเป็นวิธีการที่วนกลับมาทำร้ายหรือสร้างผลกระทบให้กับสิ่งแวดล้อมเหมือนกับวิธีการเดิมหรือเปล่า เป็นอีกข้อพิสูจน์ของมนุษย์และเทคโนโลยีที่เราต้องติดตามดูด้วยกันต่อไปนั่นเอง