ปะการังเทียมสร้างโดยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ความหวังใหม่ในการพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่ายเซลล์เดียว 😃⚡🔋
และยังเป็นความหวังในการฟื้นฟูระบบนิเวศน์ทางทะเลที่อาศัยปะการังเป็นถิ่นอาศัยของสัตว์ทะเลอีกด้วย 😉👍
ปะการังเทียมแบบโปร่งแสงบ้านหลังใหม่ให้เจ้าสาหร่ายเซลล์เดียว
ก่อนจะไปเรื่องปะการังเทียม ขอเล่าให้ฟังเกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพซักหน่อย
ปัจจุบันเชื้อเพลิงชีวภาพที่เราใช้อยู่ เช่น ไบโอดีเซลและน้ำมันแก๊สโซฮอลล์ นี้จัดเป็นพลังงานหมุนเวียน แม้ไม่ถึงกับขนาดที่ให้พลังงานได้โดยไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกเหมือนอย่างพลังแสงอาทิตย์และลม
แต่ก็ยังถือได้ว่าเป็น Carbon Neutral Fuel คือเป็นการหมุนเวียนใช้คาร์บอนในธรรมชาติ ไม่ได้ปล่อยเพิ่มเหมือนเชื้อเพลิงฟอสซิล
ซึ่งปัญหาใหญ่ของเชื้อเพลิงประเภทนี้คือการใช้พื้นที่สำหรับเพาะปลูกและแย่งสัดส่วนของสินค้าเกษตรที่ใช้เป็นอาหาร และที่สำคัญที่สุดคือต้นทุนที่ปัจจุบันต้องหยุดดำเนินการเพราะมีราคาสูงกว่าน้ำมันไปแล้ว
อีกรูปแบบเป็นการใช้ของเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมการเกษตรเช่น ซังข้าวโพด เศษไม้ แกลบ มาเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้า
นั่นก็คือโรงไฟฟ้าชีวมวลอย่างที่บ้านเรามีนั่นเอง แต่สุดท้ายแบบนี้ก็ยังสร้างปัญหาสิ่งแวดล้อมอยู่ดีเพราะมีการเผาเชื้อเพลิง
ทำให้ต้นทุนการดำเนินการต้องรวมระบบควบคุมมลพิษ และด้วยการแย่งซื้อเชื้อเพลิงจนทำให้ราคาของเหลือการเกษตรเหล่านี้พุ่งจนทำให้ไม่คุ้มทุนดำเนินการได้
จึงเป็นที่มาของเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นถัดไปที่เรากำลังจะพูดถึงกันวันนี้ เชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่ายเซลล์เดียว
ซึ่งเจ้าสาหร่ายเซลล์เดียวนี้จะมีอวัยวะภายในเซลล์สำหรับเก็บอาหารที่สร้างจากกระบวนการสังเคราะห์แสงที่เรียกว่า Lipid ซึ่งภายในจะบรรจุกรดไขมันที่เราสามารถนำมาแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและน้ำมันได้
โดยเจ้าสาหร่ายเซลล์เดียวสายพันธ์ุที่พัฒนากันอยู่ เมื่อโตเต็มที่จะประกอบด้วยถุงเก็บกรดไขมันนี้กว่า 40% ของน้ำหนักเลยทีเดียว
จุดเด่นของ Algae หรือสาหร่ายเซลล์เดียวนี้คือเติบโตเร็วขนาดที่สามารถเก็บเกี่ยวได้ทุกวัน และให้ผลผลิตต่อพื้นที่เยอะกว่าเชื้อเพลิงขีวภาพแบบอื่น ๆ มาก
โตไวมั้ยลองดูในสระว่ายน้ำได้ครับ ทิ้งไว้ไมากี่วันเขียวอี๋เลย
เคยมีรายงานการศึกษาว่าพื้นที่ 1 เอเคอร์ที่ใช้เพาะเลี้ยงสาหร่ายสามารถให้ผลผลิตที่นำมาทำน้ำมันเชื้อเพลิงได้ปีละกว่า 5,000-10,000 แกลลอนเลยทีเดียว
ซึ่งการพัฒนาสาหร่ายเซลล์เดียวมาผลิตเชื้อเพลิงมีทำกันมาตั้งแต่ช่วงปี 2000 โดยในช่วงปี 2010 มีหลายบริษัทประกาศตั้งเป้าการผลิตทดแทนน้ำมัน
แต่แล้วทำไมวันนี้ยังไปไม่ถึงไหนกันละ??
คำตอบก็คือวิธีการผลิต ซึ่งแบบแรกที่เป็นบ่อเปิดนั้นแม้ว่าจะมีต้นทุนต่ำแต่ก็มีความเสี่ยงที่เหล่าสาหร่ายจะถูกกินโดยผู้ล่า ตายเพราะโรค
รวมถึงเวลาที่สาหร่ายโตจนเต็มบ่อก็จะเกิดการบังแสงกันเองทำให้สาหร่ายที่อยู่ด้านล่างไม่ได้รับแสงก็จะเจริญเติบโตได้ช้า รวมถึงยังต้องคอยเติมน้ำที่พร่องจากการระเหยเพราะเป็นบ่อเปิดแบบตื้น
ทำให้การเลี้ยงสาหร่ายแบบนี้ยังคงต้องใช้พื้นที่มากเช่นเดียวกับเชื้อเพลิงชีวมวลอื่น ๆ และมีความเสี่ยงตามที่กล่าวข้างต้น
อีกวิธี เลี้ยงในระบบปิดที่ทำจากท่อใส่แนวดิ่ง ลดความเสี่ยงจากสิ่งแวดล้อมภายนอก ลดอัตราการระเหยของน้ำ ใช้พื้นที่น้อยกว่า
แต่แน่นอนว่าวิธีนี้จะมีต้นทุนสูงกว่า และจะมีปัญหาในการเติมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในแต่ละท่อให้พอดีที่สาหร่ายจะใช้สังเคราะห์แสงและเอาออกซิเจนออกให้ทันเพราะถ้าในน้ำมีออกซิเจนมากเกินไปสาหร่ายก็จะตายอีก
กระบวนการนำสาหร่ายไปแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ได้หลากหลาย
ซึ่งทำไม่ว่ารูปแบบไหนก็ยังมีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่าน้ำมันที่ขุดขึ้นมาใช้อยู่ในทุกวันนี้ ยิ่งช่วงที่ผ่านมายังเกิดสงครามราคาที่กดให้ราคาน้ำมันตกต่ำเข้าไปอีก
แต่มาวันนี้นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Cambridge ประเทศอังกฤษ ได้สร้างปะการังเทียมที่สามารถใช้เลี้ยงสาหร่ายเซลล์เดียวให้โตเร็วกว่าเดิมเป็น 100 เท่า
ปะการังเทียมโปร่งแสงจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติพร้อมสาหร่ายที่เติบโตอยู่ภายใน
โดยความตั้งใจแรกของทีมนักวิจัยนั้นเพื่อสร้างปะการังเทียมที่คล้ายคลึงกับปะการังจริง เพื่อนำไปใช้ทดแทนปะการังที่กำลังตายลงอยู่ทุกวันนี้
แม้ว่าจะไม่สามารถทำให้ปะการังที่ตายไปแล้วพื้นขึ้นมาได้แต่นักวิจัยหวังว่าปะการังเทียมนี้จะสามารถเป็นถิ่นที่อาศัยให้กับสัตว์ทะเลได้เหมือนกับปะการังจริง
ทั้งนี้ในธรรมชาตินั้นปะการังและสาหร่ายเซลล์เดียวนั้นก็มีความสัมพันธ์กันแบบพึ่งพาอาศัยกัน (symbiotic) โดยปะการังจะให้ที่พักพิงส่วนสาหร่ายก็สร้างอาหารให้
ปะการังสีเขียวเพราะมีสาหร่ายอยู่ด้วยกัน
นักวิจัยได้ศึกษาโครงสร้างของปะการังธรรมชาติเพื่อสร้างปะการังเทียมให้คล้ายคลึงธรรมชาติมากที่สุด
โดยการสร้างเนื้อเยื่อและโครงสร้างของปะการังเทียมนี้อาศัยส่วนผสมของ polymer gels และ hydrogels เจือด้วยเซลลูโลส เพื่อให้ได้คุณสมบัติการส่งผ่านแสงที่เหมือนกับปะการังจริง
ทั้งนี้ปะการังจริงนั้นจะค่อนข้างโปร่งแสงทำให้สาหร่ายที่เกาะอยู่ด้านในยังได้รับแสงและเจริญเติบโตได้
ภาพขยายของโครงสร้างปะการังเทียม
ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ในการใช้ปะการังเทียมนี้เพื่อเพาะเลี้ยงสาหร่ายเซลล์เดียว
แต่ทีมก็ต้องเจอกับปัญหาในการย้ายสาหร่ายเข้ามาอาศัยในปะการังเทียมที่พิมพ์ขึ้นมานี้ เพราะพวกมันกลับตายลงเป็นส่วนใหญ่ในระหว่างการขนถ่ายมายังบ้านใหม่
แต่สุดท้ายนักวิจัยก็แก้ปัญหาได้ด้วยการผสมสาหร่ายเข้าไปในระหว่างกระบวนการพิมพ์ปะการังเสียเลย
ภาพเปรียบเทียบระหว่างปะการังจริงกับปะการังเทียมที่พิมพ์ขึ้นมา
นั่นทำให้สาหร่ายสามารถแทรกเข้าไปอยู่ในเนื้อปะการังเทียมและเติบโตต่อได้เลย ซึ่งผลที่ได้เป็นที่น่าพอใจอย่างยิ่งเพราะสาหร่ายที่อยู่ภายในปะการังเทียมที่เป็นทรงถ้วยคว่ำนั้นเติบโตได้เร็วและหนาแน่นกว่าที่พบในธรรมชาติเป็น 100 เท่าเลยทีเดียว
ทั้งนี้ด้วยรูปทรงที่นักวิจัยออกแบบมาเพื่อให้รวมแสงจากสิ่งแวดล้อมและกระจายแสงเข้าไปยังโครงสร้างภายในได้อย่างทั่วถึงทำให้สาหร่ายได้รับแสงเต็มที่แม้จะอยู่ลึกด้านในของตัวปะการังเทียม
เป้าหมายขั้นต่อไปคือพัฒนาให้สามารถทำการผลิตปะการังเทียมจำนวนมากและรวดเร็วพอต่อความต้องการ เพราะการพิมพ์ 3 มิตินี้มีข้อจำกัดเรื่องกำลังการผลิตนั่นเอง
ก็เป็นอีกการพัฒนานี่น่าสนใจเลยครับ ทั้งได้ปะการังเทียมเพื่อฟื้นฟูระบบนิเวศน์ทางทะเล และยังนำมาใช้พัฒนาการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพด้วยสาหร่ายเซลล์เดียวได้อีกด้วย 😃
Source:
- 4
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
