ศูนย์ความเป็นเลิศ นาโนเทค-มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ด้านวัสดุนาโนไฮบริดสำหรับพลังงานทางเลือก พัฒนาเทคโนโลยีฟิล์มบางซิลเวอร์และไททาเนียมไดออกไซด์เพื่อบำบัดอากาศภายในอาคารอย่างยั่งยืน ทำลายสารเบนซีน และสารระเหยอินทรีย์อื่นๆ พร้อมฆ่าเชื้อรา และเชื้อแบคทีเรียก่อโรค

ในแต่ละวันกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของชีวิตเราใช้ชีวิตอยู่ในอาคาร แต่คนส่วนใหญ่อาจไม่ได้คำนึงว่าในอาคารก็มีมลพิษทางอากาศ (Air Pollution) เช่นกัน  ไม่ว่าจะเป็นเชื้อจุลินทรีย์และสารระเหยอินทรีย์ต่างๆ ซึ่งการบำบัดที่นิยมใช้คือเครื่องฟอกอากาศโดยเทคโนโลยีการกรองและดูดซับ เมื่อเครื่องดูดอากาศเข้าไปจะมีฟิลเตอร์และวัสดุดูดซับช่วยในการกรองและดูดซับ แต่อย่างไรก็ตามวิธีการกรองหรือดูดซับก็ยังไม่ใช่วิธีบำบัดอากาศอย่างยั่งยืน เนื่องจากมลพิษในอากาศยังไม่ได้ถูกทำลายเพียงแต่ไปสะสมในแผ่นกรองและวัสดุดูดซับเท่านั้น

ผศ.ดร.สิริลักษณ์ เจียรากร อาจารย์ประจำคณะพลังงานสิ่งแวดล้อมและวัสดุ และนักวิชาการศูนย์ความเป็นเลิศ นาโนเทค-มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กล่าวว่า สารอันตรายที่เป็นมลพิษทางอากาศในอาคาร เช่น เบนซีน หรือสารกลุ่มที่เรียกว่าบีเทค (BTEX) ซึ่งเป็นสารระเหยอินทรีย์และเป็นสารก่อมะเร็งหากได้รับในปริมาณมากหรือสัมผัสในระยะยาว และยังมีก๊าซฟอร์มัลดีไฮด์ที่มากับเฟอร์นิเจอร์ หรืองานไม้ต่างๆ ที่ต้องประกอบโดยใช้กาว อย่างเช่น คอนโดมิเนียมที่ส่วนใหญ่ตกแต่งเฟอร์นิเจอร์ครบในตัว มักจะมีสารเหล่านี้ระเหยออกมา ดังนั้นทีมวิจัยได้ตระหนักถึงปัญหานี้และพัฒนาอนุสิทธิบัตรเรื่อง “กรรมวิธีการผลิตฟิล์มบางซิลเวอร์และไททาเนียมไดออกไซด์เคลือบบนผิวพลาสติก” เพื่อใช้ในการบำบัดอากาศภายในอาคาร

“เวลาย้ายเข้าบ้านใหม่ หรือซื้อรถใหม่ เราจะได้กลิ่นที่คนมักพูดกันว่าเหม็นกลิ่นใหม่ แต่จริงๆ แล้วมันคือกลิ่นของสารระเหยอินทรีย์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นฟอร์มัลดีไฮด์ ซึ่งงานวิจัยเราก็เน้นไปที่การบำบัดเบนซีนและฟอร์มัลดีไฮด์ด้วยเทคโนโลยีที่ต่างออกไป เปลี่ยนจากการกรองและดูดซับ มาเป็นการทำลายสารระเหยอินทรีย์และเชื้อโรคไปโดยสิ้นเชิง โดยอาศัยหลักการของโฟโตคะตะไลซิส ฟิล์มบางซิลเวอร์และไททาเนียมไดออกไซด์ที่เราพัฒนาขึ้นมาสามารถนำไปเคลือบพื้นผิวชนิดต่างๆ  เช่น ฟิล์มติดรถยนต์ อุปกรณ์ในอาคารที่ทำจากพลาสติก และครอบคลุมไปถึงวัสดุต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นผ้าม่าน กระเบื้อง และกระจก โดยไม่ทำให้พื้นผิวเสียสภาพ”

ผศ.ดร.สิริลักษณ์ อธิบายเพิ่มเติมถึงหลักการของโฟโตคะตะไลซิส เทคนิคนี้เป็นวิธีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ว่องไวต่อแสงทำให้เกิดซุปเปอร์ออกไซด์อิออนที่มีความสามารถในการทำลายโครงสร้างของสารอินทรีย์ ผนังและเยื่อหุ้มเซลล์ของเชื้อโรคได้ ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยาที่นิยมใช้กันทั่วไปได้แก่ ไททาเนียมไดออกไซด์ แต่การเกิดโฟโตคะตะไลซิสของไททาเนียมไดออกไซด์นั้นมีข้อจำกัดตรงที่ต้องอาศัยพลังงานแสงในช่วงของอัลตร้าไวโอเลต หรือยูวี ทำให้ไม่สามารถการประยุกต์ใช้ในการบำบัดมลพิษอากาศในอาคารซึ่งพลังงานแสงส่วนใหญ่มาจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับปรุงสมบัติของไททาเนียมไดออกไซด์โดยการใส่ซิลเวอร์ลงไปเพื่อให้สามารถทำงานได้ภายใต้แสงฟลูออเรสเซนต์

“เมื่อเรานำฟิล์มบางซิลเวอร์และไททาเนียมไดออกไซด์ไปเคลือบที่พื้นผิวที่ต้องการ กระบวนการบำบัดอากาศจะเกิดขึ้นทันทีเมื่อฟิล์มได้รับเพียงแสงฟลูออเรสเซนต์ กล่าวคือเมื่ออิเล็กตรอนที่อยู่ในสารไททาเนียมไดออกไซด์ได้รับพลังงานจากแสงจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศแล้วกลายเป็นซุปเปอร์ออกไซด์อิออนเหมือนกระสุนที่สามารถยิงเข้าไปทำลายพันธะของสารระเหยอินทรีย์ต่างๆ รวมถึงผนังเซลล์ของเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราที่ปะปนอยู่ในอากาศได้ เมื่อปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์จะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำซึ่งไม่เป็นพิษต่อมนุษย์ เทคนิคนี้จึงเป็นวิธีการบำบัดอากาศอย่างยั่งยืน ”

ทั้งนี้การนำซิลเวอร์มาสังเคราะห์ร่วมเป็นกรรมวิธีการผลิตฟิล์มบางซิลเวอร์และไททาเนียมไดออกไซด์ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว โดยซิลเวอร์มีความสามารถในการฆ่าเชื้อโรคได้แม้ในสภาวะไม่มีแสง แต่เมื่อได้รับพลังงานจากแสง ซิลเวอร์จะสามารถฆ่าเชื้อโรคพร้อมกับทำลายสารระเหยอินทรีย์ไปด้วยในระยะเวลาที่สั้นลง

ล่าสุด ผศ.ดร.สิริลักษณ์ เปิดเผยว่า เป้าหมายแรกในการพัฒนาฟิล์มบางซิลเวอร์และไททาเนียมไดออกไซด์คือใช้ในการเคลือบผิวพลาสติก อาทิ ฟิล์มติดรถยนต์เพื่อช่วยในการบำบัดสารระเหยอินทรีย์ในรถยนต์ได้ แต่ปัจจุบันได้มีการต่อยอดไปถึงการเคลือบวัสดุอื่นในสถานที่ต่างๆ เช่น การเคลือบกระเบื้องในห้องน้ำ การเคลือบผ้าม่านในโรงพยาบาลเพื่อบำบัดสารระเหยอินทรีย์และฆ่าเชื้อรา เชื้อแบคทีเรีย รวมถึงเชื้อร้ายอย่าง  วัณโรค Tubercle Bacillus  (TB) ก็ผ่านการทดสอบแล้วว่าสามารถทำลายได้ แต่ก็อยู่ในระหว่างการทดสอบกับเชื้อไวรัสต่อไป

ทั้งนี้ในส่วนของวิธีการเคลือบนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุของพื้นผิว และเรื่องค่าใช้จ่ายก็ต้องพิจารณาเป็นกรณีเพราะต้องคำนวนปริมาตรของอากาศที่ต้องบำบัดในสถานที่นั้นๆ เนื่องจากความหนาในการเคลือบฟิล์มต้องสัมพันธ์กับปริมาตรของอากาศเพื่อให้ได้ฟิล์มที่มีปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยามากพอที่จะบำบัดอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งถือว่าเทคโนโลยีนี้เป็นอีกหนึ่งตัวเลือกที่น่าสนใจทั้งสำหรับผู้ประกอบการและผู้บริโภคทั่วไปที่มองหาตัวช่วยในการบำบัดอากาศภายในอาคารอย่างยั่งยืน และไม่เป็นพิษต่อผู้อยู่อาศัย

“ไททาเนียมไดออกไซด์เป็นสารกึ่งตัวนำ มีคุณสมบัติทนความร้อน และเนื่องจากสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยา ถ้าหากไม่ไปขูดหรือขัดถูแรงๆ จนมันหลุดออกก็จะสามารถทำงานไปได้ตลอด แต่ควรหมั่นทำความสะอาดเบาๆ ที่พื้นผิวที่ผ่านการเคลือบฟิล์ม ป้องกันคราบสกปรกหรือฝุ่นละอองมาเกาะบนผิวฟิล์มซึ่งจะส่งผลให้อากาศมาสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยาน้อยลงก็จะทำให้ประสิทธิภาพในการบำบัดอากาศลดลงด้วย”