ไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมที่มีทรัพยากรและความหลากหลายทางชีวภาพสูง การต่อยอดใช้ประโยชน์จากชีวมวลและของเหลือทางการเกษตร สู่สารเคมีชีวภาพมูลค่าสูง นับเป็นการเพิ่มมูลค่าทรัพยากร และตอบความต้องการของอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพและเคมีชีวภาพ ซึ่งเป็น 1 ใน 5 อุตสาหกรรมแห่งอนาคตที่ช่วยขับเคลื่อนประเทศภายใต้โมเดลเศรษฐกิจชีวภาพ-เศรษฐกิจหมุนเวียน-เศรษฐกิจสีเขียว (BCG Model) NANOTEC Newsletter ฉบับนี้ชวนไปคุยกับ “ดร.นุช-อัญชลี จันทร์แก้ว” ทีมวิจัยการคำนวณระดับนาโน กลุ่มวิจัยการเร่งปฏิกิริยาและการคำนวณระดับนาโน นาโนเทค สวทช. เจ้าของทุนโครงการทุนวิจัย ลอรีอัล ประเทศไทย “เพื่อสตรีในงานวิทยาศาสตร์” (For Women in Science) สาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ประจำปี 2565 จากผลงานวิจัยหัวข้อ “บูรณาการระเบียบวิธีศึกษาทางทฤษฎีเพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์และวัสดุขั้นสูงสำหรับโรงกลั่นชีวภาพและสิ่งแวดล้อม”
การคำนวณเชิงทฤษฎีในระดับอะตอมนับได้ว่าเป็นอีกหนึ่งเครื่องมือสำคัญที่ถูกประยุกต์ร่วมกับการทดลองในการขับเคลื่อนงานวิจัยด้านวัสดุและตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อประยุกต์ใช้ในงานหลากหลายด้าน และด้วยประสบการณ์การทำงานกว่า 8 ปีที่ ดร.อัญชลี จันทร์แก้ว ได้ประยุกต์ใช้ความเชี่ยวชาญเชิงคำนวณด้วยระเบียบวิธีฟังก์ชันนอลความหนาแน่นคลื่นระนาบ (plane-wave based DFT) ในการสร้างองค์ความรู้สำคัญในการพัฒนาวัสดุนาโนในงานด้านต่างๆ หนึ่งในนั้นก็คือ อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพและเคมีชีวภาพ ซึ่งเป็น 1 ใน 5 อุตสาหกรรมของโมเดลเศรษฐกิจ BCG และเป็นที่มาของงานวิจัยที่ได้รับทุนวิจัยลอรีอัลในปีนี้นั่นเอง
บูรณาการเทคนิคการคำนวณ-การทดลอง
สำหรับงานวิจัย “บูรณาการระเบียบวิธีศึกษาทางทฤษฎีเพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์และวัสดุขั้นสูงสำหรับโรงกลั่นชีวภาพและสิ่งแวดล้อม” ดร.อัญชลี เผยว่า เป้าหมายคือ การขับเคลื่อนงานวิจัยและนวัตกรรมด้านตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์และวัสดุขั้นสูงเพื่อใช้ในกระบวนการการผลิตสารเคมีมีมูลค่าจากชีวมวลซึ่งเป็นการใช้ทรัพยากรที่มีในประเทศอย่างเต็มศักยภาพ รวมไปถึงการพัฒนาวัสดุเพื่อใช้ในการบำบัดก๊าซมลพิษที่อาจเกิดขึ้นจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมดังกล่าว ได้แก่ ก๊าซเรือนกระจกจำพวก NOx และ CO2 เป็นต้น รวมทั้งการสังเคราะห์สารเคมีมีมูลค่าจากก๊าซดังกล่าว เพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน
“ในบางครั้ง การทดสอบวิจัยบางอย่างในห้องแลบ ต้องใช้เทคนิคขั้นสูงหรือเครื่องมือราคาแพงเพื่อวิเคราะห์ทดสอบหรือในหลายกรณียังไม่มีเครื่องมือที่สามารถตรวจวัดได้ การอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในถึงระดับอะตอมด้วยการคำนวณ DFT ร่วมกับทฤษฎีอื่นๆ จึงมีประโยชน์ในการอธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าวที่เกิดขึ้นในการทดลองนั้น จากการศึกษาวิจัยที่ผ่านมาพบว่า การประยุกต์ใช้เทคนิคการคำนวณร่วมกับการทดลอง สามารถหาปัจจัยบ่งชี้ที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของวัสดุได้ตรงเป้ายิ่งขึ้น ช่วยตัดปัจจัยที่ไม่เกี่ยวข้อง ช่วยลดการสุ่มตัวอย่างเพื่อทดสอบในห้องปฏิบัติการ ซึ่งสามารถร่นระยะเวลาและลดค่าใช้จ่าย รวมทั้งลดการเพิ่งพาเทคนิคขั้นสูงในห้องปฏิบัติการในการทำวิจัย อีกทั้งลดความเสี่ยงการสัมผัสสารพิษในห้องปฏิบัติการทดลองเช่นกรณีการทดสอบการบำบัดก๊าซพิษได้ด้วยค่ะ” นักวิจัยนาโนเทคกล่าว
แม้ในอดีตที่ผ่านมาข้อจำกัดที่สำคัญของวิธี DFT คือต้องใช้ทรัพยากรการคำนวณที่สูง แต่ในปัจจุบัน ดร.อัญชลี กล่าวว่า พัฒนาการทางคอมพิวเตอร์และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว วิธี DFT จึงเป็นที่ยอมรับและถูกนำมาประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทั้งนี้ความรู้เชิงคำนวณเป็นที่ต้องการอย่างมากในวงการวิชาการและในหลายๆเทคโนโลยียังมีข้อมูลการศึกษาทางทฤษฎีอย่างจำกัด นอกจากข้อมูลการคำนวณได้ถูกนำไปใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุร่วมกับการทดลองในห้องปฏิบัติการแล้ว ข้อมูลการคำนวณได้เริ่มถูกนำไปใช้บูรณาการร่วมกับ Machine Learning และปัญญาประดิษฐ์ AI ในงานด้านพัฒนาวัสดุใหม่ๆที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งจะเข้ามามีบทบาทที่สำคัญอย่างยิ่งในอนาคต
“กลุ่มวิจัยเราคาดหวังว่า องค์ความรู้ที่เกิดขึ้นมีประโยชน์ต่อการนำไปใช้เพื่อการออกแบบและปรับปรุงระบบตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพสูงที่มีราคาเหมาะสม และสามารถนำไปใช้จริงในอุตสาหกรรมโรงกลั่นชีวภาพ รวมทั้งเทคโนโลยีพลังงานทดแทนและอุตสากรรมมากมายที่เกี่ยวข้อง ปัจจุบันกลุ่มวิจัย NCAS ได้คัดเลือกตัวเร่งวิวิธพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพสูงจากการศึกษาระดับทดลอง เพื่อไปทดสอบขยายกำลังการผลิตต่อไป” ดร.อัญชลีย้ำ
เท่าเทียมด้วยศักยภาพ
ในอดีตกำแพงเรื่องเพศมีให้เห็นโดยทั่วไป แต่ในปัจจุบันสังคมมีการเปิดกว้างขึ้นกว่าสมัยก่อนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตอนนี้ไม่ได้มีแค่เพศชาย เพศหญิง แต่มีหลายหลายรูปแบบและอยู่กันได้
ดร. อัญชลีกล่าวว่า โดยส่วนใหญ่ผู้หญิงจะมีความละเอียดอ่อน ใส่ใจเรื่องของรายละเอียด และมี Soft Skill ในเรื่องของการสื่อสาร ประสานงานต่างๆ ที่ช่วยการทำงานไปได้ราบรื่นขึ้น แต่หากมองข้ามเรื่องเพศ ทุกคนจะมีทักษะและลักษณะเฉพาะของตนอยู่แล้ว ซึ่งตนเองในฐานะนักวิจัยก็มองว่าการมองเห็นจุดแข็งของแต่ละบุคคลโดยไม่มีกำแพงเรื่องเพศ แล้วนำจุดแข็งนั้นมาร่วมสนับสนุนการทำงานเป็นทีมจะทำให้เกิดประโยชน์สูงสุด
“นาโนเทค และ สวทช. เอง เป็นองค์กรที่ให้ความสำคัญกับความรู้ การทำวิจัยและการนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์เป็นหลัก ดังนั้น เรื่องของความรู้ ความเชี่ยวชาญ จะเป็นแรงขับเคลื่อนหลักในการทำงานของเรามากกว่า” ดร.อัญชลีทิ้งท้าย