กระดาษจับโลหะ โจทย์วิจัยจากโรงงาน

สาลินีย์ ทับพิลา - รายงาน

“เซนเซอร์บนกระดาษแบบพกพาสำหรับการตรวจวัดโลหะ” โจทย์วิจัยสั่งตรงจากภาคอุตสาหกรรมให้นักวิทยาศาสตร์ได้ขบคิดหาเทคโนโลยี ที่จะช่วยติดตามมลพิษที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมจากการขยายตัวของภาคอุตสาหกรรม

นวัตกรรมกระดาษมหัศจรรย์นี้สามารถตรวจวัดโลหะหนัก 6 ชนิดได้ในเวลาเดียวกัน ได้แก่ นิเกิล (Ni) เหล็ก (Fe) ทองแดง (Cu) ตะกั่ว (Pb) แคดเมียม (Cd) โครเมียม (Cr) เป็นเครื่องมือขนาดเล็ก พกพาสะดวก ใช้งานง่ายและประหยัด เป็นประโยชน์อย่างยิ่งในด้านการตรวจวัดคุณภาพอากาศและน้ำในเขตอุตสาหกรรม

โจทย์ส่งตรงจากภาคอุตฯ

ศ.อรวรรณ ชัยลภากุล และภูมิรัตน์ รัตนรัตน์ จากหน่วยปฏิบัติการวิจัยเชิงเคมีไฟฟ้าและแสง ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้รับโจทย์จากโรงงานอุตสาหกรรมเชื่อมเหล็กซึ่งกระบวนการผลิตทำให้มีการปลดปล่อยละอองโลหะออกสู่อากาศ จึงต้องการชุดตรวจวัดผงโลหะที่ปะปนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งมีอยู่หลายชนิด

ปัจจุบันชุดตรวจโลหะในอากาศมีใช้อยู่แล้ว แม้จะตรวจโลหะได้หลายชนิดแต่ระบบการทำงานมีความซับซ้อน ตัวเครื่องมีขนาดใหญ่ ราคาแพง ไม่สามารถนำไปใช้ภาคสนาม ในขณะเดียวกัน ผู้ทำการตรวจสอบก็ต้องมีทักษะการใช้งานเครื่องมือเหล่านั้นเป็นอย่างดี ในขณะที่เซนเซอร์ขนาดเล็กก็มีการพัฒนาและวางขายแล้วแต่ตรวจวัดได้เพียงครั้งละ 1 ชนิดโลหะ

“นวัตกรรมเซนเซอร์บนกระดาษแบบพกพาสำหรับการตรวจวัดโลหะ” จึงเกิดขึ้นภายใต้โจทย์ของอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดโลหะหนักที่ใช้งานง่าย ราคาถูกและสามารถตรวจวัดโลหะหนักได้ถึง 6 ชนิดในคราวเดียว

ภูมิรัตน์ อธิบายว่า เซนเซอร์บนกระดาษนี้พัฒนาขึ้นโดยใช้เทคนิคการตรวจวัด 2 ระบบคือ ระบบการตรวจวัดเชิงสี ซึ่งเป็นการวิเคราะห์เชิงปริมาณของโลหะนิกเกิล เหล็ก ทองแดง และโครเมียม ในขณะที่ระบบการตรวจวัดเชิงเคมีไฟฟ้า ใช้สำหรับการหาปริมาณโลหะตะกั่วและแคดเมียม

ที่สำคัญ สามารถใช้ตรวจวัดโลหะในอากาศผ่านการใช้ปั๊มดูดอากาศ และตรวจวัดโลหะในน้ำ เพื่อการตรวจสอบคุณภาพน้ำในสิ่งแวดล้อม น้ำที่ผ่านการบำบัด และอื่นๆ เพียงแค่หยดลงบนเซนเซอร์

ผลการทดสอบความแม่นยำในการตรวจวัด นักวิจัยจากจากหน่วยปฏิบัติการวิจัยเชิงเคมีไฟฟ้าและแสง จุฬาฯ ชี้ว่า ค่าความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 5% ซึ่งถือเป็นค่าที่ยอมรับได้ สามารถใช้งานได้เหมือนกับวิธีการตรวจวัดโลหะแบบมาตรฐาน

ปี58 พร้อมส่งต่อเชิงพาณิชย์

ความใหม่ของผลงานอยู่ที่ความสามารถในการตรวจวัดโลหะ 6 ชนิดในคราวเดียว เพราะเมื่อเทียบกับชุดตรวจโลหะในสิ่งแวดล้อมที่มีขายอยู่แล้วนั้น ทำได้เพียงตรวจโลหะ 3-4 ชนิดในคราวเดียว

ที่สำคัญ การใช้งานยังทำได้ง่ายโดยระบบการตรวจวัดเชิงสีนั้น สามารถอ่านค่าจากสีของเซนเซอร์กระดาษที่เปลี่ยนแปลงภายใน 2 นาที เปรียบเทียบกับแถบสีตัวอย่างที่จัดทำขึ้น ในขณะที่การตรวจวัดเชิงเคมีไฟฟ้า สามารถนำเซนเซอร์กระดาษไปเข้าเครื่องประมวลผลทางเคมีไฟฟ้าแบบมือถือ ที่มีขายอยู่ทั่วไป ซึ่งจะแสดงค่าภายใน 3 นาที

“ต้นทุนของเซนเซอร์กระดาษนี้อยู่ที่ราว 30 บาทต่อชิ้น ในขณะที่การตรวจด้วยเครื่องขนาดใหญ่ จะต้องส่งตรวจในห้องปฏิบัติการที่มีค่าใช้จ่ายตัวอย่างละประมาณ 1 พันบาท ทำให้ผู้ปะกอบการมีทางเลือกใหม่ที่จะลดตนทุนโดยที่ยังคงความรับผิดชอบต่อสังคมและสิ่งแวดล้อม” ภูมิรัตน์กล่าว

ทีมงานอยู่ระหว่างการยื่นจดสิทธิบัตรผลงาน ขณะที่ภาคเอกชนให้ความสนใจและเข้ามาพูดคุยเพื่อต่อยอดในเชิงพาณิชย์ คาดว่าจะรู้ผลภายในปีนี้ และจะพร้อมออกสู่ตลาดภายในปี 2558 โดยมีโอกาสทางการตลาดสำหรับการส่งออก เนื่องจากยังไม่มีชุดตรวจวัดโลหะในสิ่งแวดล้อมที่มีคุณสมบัติเช่นนี้ มีเพียงสินค้าที่คล้ายกันแต่เป็นชุดทดสอบบนกระดาษ ใช้เทคนิคการตรวจวัดเชิงสี แต่ต้องแยกตรวจโลหะเป็นชนิดๆ ไม่สามารถตรวจพร้อมกันได้ในคราวเดียว

“นวัตกรรมเซนเซอร์บนกระดาษแบบพกพาสำหรับการตรวจวัดโลหะ” ได้รับรางวัลเหรียญเงินในงานแสดงนวัตกรรมสิ่งประดิษฐ์นานาชาติ ณ กรุงไทเป ประเทศไต้หวัน และรางวัลรางวัลเกียรติยศสิ่งประดิษฐ์จากสมาคมทรัพย์สินทางปัญญาสิ่งประดิษฐ์โลก (World Invention Intellectual Property Association: WIIPA)