โจทย์พลังงานในมือ'นวัตกรไทย'

10-20 ปีข้างหน้า พลังงานหลักที่จะถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนโลกใบนี้คงหนีไม่พ้น พลังงานถ่านหิน และพลังงานนิวเคลียร์ ทำให้การคิดค้นหาพลังงานทดแทนใหม่ๆ เป็นโจทย์ที่สำคัญระดับโลกเพื่อความอยู่รอดของมนุษยชาติอย่างยั่งยืน

:นิวเคลียร์ฟิวชัน

พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน เป็นทางเลือกหนึ่งที่จะเกิดขึ้นแน่ๆ ในรูปของโรงงานต้นแบบอีก 5 ปีข้างหน้าที่ประเทศฝรั่งเศส โดยความร่วมมือจากพันธมิตร 7 มหาอำนาจของโลก ได้แก่ เกาหลี ญี่ปุ่น สาธารณรัฐประชาชนจีน สหรัฐอเมริกา สหพันธรัฐรัสเซีย สหภาพยุโรป และประเทศอินเดีย ด้วยงบประมาณกว่า 2 หมื่นล้านเหรียญหรือประมาณกว่า 640,000 ล้านบาท เพื่อตอบโจทย์ความต้องการด้านพลังงานของมนุษย์โลกได้ไม่รู้จบ

รศ.ดร.ธวัชชัย อ่อนจันทร์ สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ กล่าวว่า ในโครงการนี้ตนได้มีส่วนร่วมในการวิจัยด้วย โดยทำงานร่วมกับสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ในการออกแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เรื่องการศึกษาพลาสมาและปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันประสิทธิภาพสูง เพื่อพัฒนาองค์ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับพฤติกรรมของพลาสมาและปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันแบบโทคาแมค โดยมุ่งไปที่การศึกษา เรื่องแนวต้านการสูญเสียอนุภาคและพลังงาน

จุดเด่นของพลังงานทางเลือกดังกล่าวที่ทำให้ประเทศมหาอำนาจของโลกมารวมตัวกันเพื่อวิจัยครั้งนี้ เพราะพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไม่มีปัญหาเรื่องการระเบิด เนื่องจากไม่ได้ใช้แร่ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิง แต่ผลิตพลังงานด้วยปฏิกิริยาทางฟิสิกส์ของเชื้อเพลิงฟิวชันที่มีอยู่ในธรรมชาติ ลักษณะเดียวกับดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นต้นแบบเตาปฏิกรณ์นิวเครียร์ฟิวชันขนาดยักษ์นั่นเอง

หากโครงการวิจัยดังกล่าวประสบความสำเร็จ โลกจะมีพลังงานสะอาดปริมาณมหาศาลไว้ใช้ในราคาที่ถูกลง โดยสิ่งที่ไทยจะได้ครั้งนี้คือ การพัฒนาทักษะบุคลากรด้านการวิจัยให้มีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีดังกล่าว และมีความพร้อมที่จะรับมือกับมันเมื่อถึงเวลาที่พลังงานดังกล่าวจะเกิดขึ้นจริงทั่วโลก

:ใยธรรมชาติพลังงานยั่งยืน

เอทานอล เป็นพลังงานทางเลือกหนึ่งที่ช่วยลดปัญหาการขาดแคลนน้ำมันปิโตรเลียมในปัจจุบัน โดยเข้ามาอยู่ในชีวิตประจำวันของเราในรูปของเชื้อเพลง ซึ่งแต่เดิมนั้นการผลิตจะใช้กากน้ำตาล น้ำอ้อย หัวมัน กากมันสำปะหลัง หรือเซลลูโลสจากวัสดุทางการเกษตร เป็นสารตั้งต้น แต่มีขั้นตอนที่ซับซ้อนและใช้เวลาในการหมักนาน

รศ.ดร.เหมือนเดือน พิศาลพงศ์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย จึงได้วิจัยและพัฒนาวัสดุยึดเกาะเซลล์เพื่อเพิ่มผลผลิตของกระบวนการหมักเอทานอลแบบต่อเนื่อง โดยนำวัสดุทางการเกษตรอย่าง บวบและรังไหมที่เหลือจากอุตสาหกรรมแปรรูปมาดัดแปลงเป็นวัสดุสำหรับการตรึงเซลล์ ซึ่งให้ผลต่อกระบวนการผลิตเอทานอลที่ดียิ่งขึ้น

จากการทดสอบกระบวนการหมักเอทานอลแบบต่อเนื่องในถังปฏิกรณ์เพคเบดขนาด 100 ลิตร โดยใช้เซลล์ยีสต์ผสมที่ถูกตรึงบนรังไหมบาง โดยใช้กากน้ำตาล น้ำตาลทรายแดง และน้ำเชื่อม โดยไม่ผ่านขั้นตอนทำให้ปลอดเชื้อ พบว่าเทคนิคดังกล่าวสามารถผลิตเอทานอลได้มีประสิทธิภาพ และร่นเวลาในการผลิตน้อยลงเหลือเพียง 10 กว่าชั่วโมงจากวิธีการแบบเดิมที่ต้องรอ 60-70 ชั่วโมงกว่าจะได้เอทานอลที่มีความเข้มข้นในระดับที่จะนำไปใช้งาน

แผนวิจัยหลังจากนี้ นักวิจัย กล่าวว่า จะนำไปองค์ความรู้ไปขยายผลด้วยการร่วมกับทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ และผู้ประกอบการ เช่น โรงงานน้ำตาล ทดลองสร้างโรงงานต้นแบบระดับโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อให้เกิดการขยายผลวิจัยสู่เชิงพาณิชย์

:พลังไคตินจากเปลือกสัตว์น้ำ

ไคติน หรือโครงสร้างของสัตว์ทะเลอย่าง ปู กุ้ง ปลาหมึก เป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่พบมากอันดับสองของโลก รองจากวัสดุเซลลูโลส จึงเป็นโจทย์ให้ รศ.ดร.วิภา สุจินต์ หน่วยวิจัยชีวเคมี-เคมีไฟฟ้า สำนักวิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี พยายามไขความลับธรรมชาติด้วยงานวิจัยในแง่การนำมาแปรรูปเป็นพลังงานทางเลือกอย่างจริงจัง

ปรากฏการณ์เรืองแสงของแบคทีเรียที่ชื่อว่าวิบริโอ ฮาร์วีไอ (Vibrio harveyi) หรือทะเลสีเงิน เป็นแรงบันดาลใจที่ทำให้งานวิจัยดังกล่าวเกิดขึ้น เพราะแบคทีเรียดังกล่าวเจริญเติบโตจากแหล่งพลังงานหลักอย่างไคติน จึงทำให้นักวิจัยเกิดไอเดียที่จะนำไคตินมาแปรรูปเป็นพลังงานสะอาดเพื่อโลกอนาคต

การศึกษาวิจัยดังกล่าวทำให้รู้กลไกการทำงานของแบคทีเรียและแนวโน้มของงานวิจัยดังกล่าวที่จะนำมาประยุกต์ใช้ในการพัฒนาไบโอเซนเซอร์ พลังงานทดแทนสะอาดด้วยการใช้ไคตินเป็นสารตั้งต้นอย่างเช่น การผลิตฟูเอลเซลล์ เป็นต้น

โครงการวิจัยทั้ง 3 เรื่องเป็นตัวอย่างผลงานวิจัยของนักวิจัยรุ่นใหม่ และนักวิจัยรุ่นกลาง จาก 10 ผลงานเด่นที่น่าจับตามอง โดยนำเสนอในงานประชุม “นักวิจัยรุ่นใหม่ พบ เมธีวิจัยอาวุโส สกว. ครั้งที่ 13” ซึ่งจัดโดยสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย เพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนความรู้ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี จนเกิดเครือข่ายนักวิจัยของไทยที่เข้มแข็งและแข่งขันกับต่างประเทศได้อย่างยั่งยืน