ชื่อเทคโนโลยี / สิ่งประดิษฐ์
เม็ดบีดส์เพื่อการประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวดล้อม
(Hydrogel Beads for Environmental Applications)
วิจัยและพัฒนาโดย
ดร.สินีนาฏ ไทยบุญรอด และคณะ
ทีมวิจัยนาโนเทคโนโลยีเพื่อสิ่งเเวดล้อม (ENV)
กลุ่มวิจัยวัสดุผสมและการเคลือบนาโน (NHIC)
ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สวทช.
ที่มา และความสำคัญที่นำมาสู่การพัฒนาเทคโนโลยีนี้
อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จัดเป็นกลุ่มของอุตสาหกรรมหนัก อันเป็นธุรกิจที่มีบทบาทสำคัญในระบบเศรษฐกิจของประเทศ กล่าวคือเป็นกลุ่มอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ มีกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนและให้ผลผลิตในจำนวนมหาศาล สะท้อนปริมาณของของเสียที่เกิดขึ้นจากกระบวนการผลิตที่มีปริมาณมากตามไปด้วย คล้ายกับกลุ่มอุตสาหกรรมกระดาษ และอุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้น
ในกระบวนการบำบัดและกำจัดของเสียของอุตสาหกรรมเหล่านี้ ล้วนแล้วแต่เป็นปัจจัยสำคัญที่จะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมบริเวณใกล้เคียง ซึ่งหากมีการบำบัดอย่างไม่ถูกต้องหรือไม่เหมาะสม อาจก่อให้เกิดการสะสมของสารพิษ อันประกอบไปด้วยสารอินทรีย์เป็นส่วนใหญ่ที่จะปะปนอยู่กับน้ำทิ้งของอุตสาหกรรม
แนวทางหนึ่งที่นิยมใช้ในการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานปิโตรเคมีหรือโรงงานปิโตรเลียม คือ กระบวนการย่อยสารอินทรีย์ด้วยแบคทีเรีย โดยอาศัยการสร้างแหล่งที่อยู่ให้กับแบคทีเรีย หรือการตรึงเซลล์ไว้ในตัวกลาง (Cell Immobilization) ตัวกลางดังกล่าวนี้จะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างที่มีรูพรุน เพื่อให้แบคทีเรียที่ทำหน้าที่ย่อยยึดเกาะ ทั้งยังเป็นแหล่งให้ออกซิเจนและอาหารผ่านได้และเป็นสภาวะที่เหมาะสมส่งเสริมให้แบคทีเรียมีอัตราการเจริญเติบโตได้ดี
รูปตัวกลางที่ทำหน้าที่ตรึงเซลล์เพื่อใช้ในการบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรม
https://www.japanchemicaldaily.com/2017/10/20/kuraray-targets-zld-systems-in-pursuit-of-growing-water-treatment-business/http://www.en.sumiowater.com/waste-water-sectors/wastewater-treatment-oil-refineries/
สรุปเทคโนโลยี TRL
ความท้าทายของการพัฒนาตัวกลางที่ใช้ในการตรึงเซลล์ สามารถพัฒนาได้ทั้งในรูปของสารอนินทรีย์ และสารอินทรีย์ ซึ่งสามารถพัฒนาได้จากพอลิเมอร์สังเคราะห์ และพอลิเมอร์ธรรมชาติ ซึ่งอาจพัฒนาให้อยู่ในรูปเม็ดบีดส์ที่มีสมบัติชอบน้ำ (Hydrogel Beads) และปรับปรุงให้มีความคงทนต่อสภาวะต่างๆ ได้ดี ควบคู่ไปกับการพิจารณาต้นทุนการผลิต และความเป็นรูพรุนที่ทำให้สามารถเป็นที่อยู่อาศัยของแบคทีเรียได้ในปริมาณมาก อีกทั้งยังส่งเสริมให้แบคทีเรียมีอัตราการรอดสูงในขณะที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียอีกด้วย
นอกจากตัวกลางในรูป Hydrogel Beads จะตึงเซลล์แบคทีเรียได้แล้ว ยังสามารถพัฒนาให้หลากหลายจำเพาะเจาะจงต่อกลุ่มสิ่งมีชีวิตหรือสารที่ต้องการตรึงไว้ภายใน เพื่อใช้ในการบำบัดทางสิ่งแวดล้อมหรือทางการแพทย์ เช่น เอนไซม์ อนุภาคสาร แร่ธาตุ ยา เป็นต้น
คุณลักษณะ และจุดเด่นของเทคโนโลยีหรือผลิตภัณฑ์ที่ได้จากเทคโนโลยี
1) โครงสร้างเป็นรูพรุน มีพื้นที่ให้เซลล์ หรืออนุภาคต่างๆ ยึดเกาะได้มาก
2) สามารถใช้งานได้ต่อเนื่อง มีความคงทน ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อย จึงสามารถอยู่ในระบบบำบัดได้นาน อีกทั้งยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
3) เนื่องจากเม็ดบีดส์มีความชอบน้ำสูง ส่งผลต่อออกซิเจนและสารอาหารสามารถผ่านเข้าสู่ภายใน เพื่อหล่อเลี้ยงให้แบคทีเรียเจริญเติบโตได้ดี และสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
4) ออกแบบกระบวนการขึ้นรูปเม็ดบีดส์ที่ไม่ซับซ้อน และสามารถประยุกต์ใช้ได้กับเซลล์ หรืออนุภาคต่างๆ หลายชนิด อีกทั้งยังสามารถต่อยอดได้ในระดับอุตสาหกรรม
ระดับความพร้อมเทคโนโลยี
ระดับการทดลอง (Experimental)
ระดับต้นแบบ (Prototype)
ระดับถ่ายทอด (Transfer)
กลุ่มนักลงทุนเป้าหมาย
อุตสาหกรรมปิโตรเคมี
กลุ่มผู้ผลิตและสังเคราะห์พอลิเมอร์
ตลาด/กลุ่มลูกค้าเป้าหมาย
อุตสาหกรรมบำบัดน้ำ
อุตสาหกรรมปิโตรเคมี
อุตสาหกรรมอาหาร
อุตสาหกรรมทางการแพทย์
PVA Hydrogel Beads Surface of PVA Hydrogel Beads/ Porous Structure