อุปกรณ์ผลิตน้ำสะอาดพลังแสงอาทิตย์ใหม่ที่ได้แรงบันดาลใจจากดอกกุหลาบ

ดอกกุหลาบเป็นหนึ่งในสัญลักษณ์ที่โดดเด่นที่สุดของความรักสำหรับคนในสมัยนี้ และตอนนี้มันยังได้สร้างแรงบันดาลใจให้กับนักวิทยาศาสตร์ในการคิดค้นออกแบบอุปกรณ์ผลิตน้ำสะอาดที่มีประสิทธิภาพสูงแต่มีต้นทุนต่ำมาก

อุปกรณ์ผลิตน้ำสะอาดบริสุทธิ์ใหม่ที่ได้แรงบันดาลใจจากดอกกุหลาบนี้ถูกพัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน มันถูกปรับปรุงให้ดีกว่าวิธีการที่ใช้อยู่ปัจจุบันอย่างมาก อุปกรณ์มีรูปร่างคล้ายดอกไม้ แต่ละดอกมีต้นทุนต่ำกว่า 0.70 บาท และผลิตน้ำสะอาดได้มากกว่าครึ่งแกลลอนต่อชั่วโมงต่อตารางเมตร

ทีมวิจัยที่นำโดย Donglei (Emma) Fan ได้พัฒนาวิธีการใหม่สำหรับการผลิตน้ำสะอาดโดยใช้เทคนิคการกลั่นด้วยไอน้ำพลังแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แยกเกลือและสิ่งสกปรกอื่นๆออกจากน้ำผ่านการระเหยเป็นไอน้ำแล้วควบแน่นกลับมาเป็นน้ำสะอาด

ปัจจุบันเทคโนโลยีการการกลั่นด้วยไอน้ำพลังแสงอาทิตย์มีต้นทุนสูง ใหญ่เทอะทะ และให้ผลผลิตต่ำ แต่ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสตินใช้วัสดุที่ไม่แพง เคลื่อนย้ายได้และมีน้ำหนักเบา มองผิวเผินเหมือนดอกกุหลาบสีดำในขวดแก้ว แต่การที่มันคล้ายกับดอกไม้นี้มิใช่เรื่องบังเอิญ

“เรากำลังมองหาวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในการใช้เทคนิคการกลั่นด้วยไอน้ำพลังแสงอาทิตย์สำหรับการผลิตน้ำสะอาดโดยการใช้กระดาษกรองสีดำเคลือบด้วยโพลิเมอร์ชนิดพิเศษที่เรียกว่าพอลิไพโรล” Fan กล่าว พอลิไพโรล (Polypyrrole) เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้อยู่ในรูปของพลังงานความร้อนได้ดี

Fan และทีมงานทำการทดลองกับกระดาษกรองที่มีรูปร่างแตกต่างกันหลายๆแบบเพื่อหาว่ารูปร่างแบบไหนที่จะได้น้ำสะอาดมากที่สุด พวกเขาเริ่มจากใช้กระดาษรูปร่างกลมเรียบชั้นเดียววางบนพื้นให้รับแสงอาทิตย์โดยตรงซึ่งให้ผลดีในระดับหนึ่งแต่ยังไม่เพียงพอ หลังจากทดลองไปหลายแบบ Fan เกิดไอเดียใหม่ขึ้นเมื่อนึกถึงหนังสือเล่มหนึ่งที่เคยอ่านสมัยเรียนชั้นมัธยมชื่อ “The Black Tulip” เธอจึงเริ่มทดลองด้วยกระดาษที่พับเป็นรูปดอกไม้ และเธอพบว่ารูปดอกกุหลาบดีที่สุด โครงสร้างแบบกลีบกุหลาบทำให้พอลิไพโรลที่เคลือบกระดาษไว้ได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงได้มากที่สุดผ่านทางการสะท้อนภายใน ดีกว่ารูปทรงดอกไม้ชนิดอื่นทั้งหมด และยังมีพื้นที่ผิวมากมายสำหรับให้ไอน้ำที่ถูกความร้อนจนระเหยเป็นไอน้ำแล้วกระจายออกมาได้ดี

อุปกรณ์นี้รับน้ำผ่านทางท่อที่คล้ายกับลำต้นแล้วจ่ายน้ำลงมายังด้านบนของโครงสร้างรูปดอกกุหลาบ มันสามารถรับน้ำฝนที่ตกมาลงจากด้านบนได้ด้วย น้ำจะไหลผ่านกลีบดอก สารพอลิไพโรลที่เคลือบไว้จะทำให้น้ำกลายเป็นไอน้ำ และเมื่อควบแน่นเกลือและสิ่งสกปรกอื่นๆรวมทั้งโลหะหนักและแบคทีเรียจะถูกแยกออกไป ผลลัพธ์ที่ได้คือสะอาดบริสุทธิ์ตามเกณฑ์มาตรฐานของ WHO

“ด้วยการออกแบบที่สมเหตุสมผลของเราและต้นทุนที่ต่ำมากของกระดาษพับสามมิติเคลือบพอลิไพโรลได้แสดงให้เห็นถึงอุปกรณ์ผลิตน้ำสะอาดพลังแสงอาทิตย์แบบแรงดันต่ำชนิดเคลื่อนย้ายได้เป็นครั้งแรก” Weigu Li หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “สิ่งนี้อาจทางเลือกใหม่ในการผลิตน้ำสะอาดด้วยพลังแสงอาทิตย์สำหรับเอกชนและบ้าน”

 

ข้อมูลและภาพจาก utexas.edu, natureworldnews