ปัญหามลพิษในน้ำ ไม่เพียงส่งผลต่อมนุษย์เราที่ต้องใช้น้ำในการดำรงชีวิต ยังรวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ และสิ่งแวดล้อมอีกด้วย กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนาเซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดโลหะหนัก ตัวช่วยตรวจวิเคราะห์การปนเปื้อนของ 4 โลหะอันตรายอย่าง แคดเมียม, ตะกั่ว, ปรอท และสารหนู ในน้ำและพืชสมุนไพร ตอบโจทย์การใช้งานภาคสนามและห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก ชูจุดเด่น ตรวจพร้อมกันได้หลายชนิดโลหะ รู้ผลเชิงปริมาณใน 1 นาที ต้นแบบเซ็นเซอร์พร้อมต่อยอดใช้งาน รับโมเดลเศรษฐกิจ BCG ด้าน Green Economy เพื่อสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

ดร. วีรกัญญา มณีประกรณ์ หัวหน้าทีมวิจัยนาโนเทคโนโลยีเพื่อสิ่งแวดล้อม กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน นาโนเทค สวทช. กล่าวว่า ทีมวิจัยใช้องค์ความรู้และความเชี่ยวชาญด้านวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์พัฒนาเป็นเซ็นเซอร์ตรวจวัดสิ่งปนเปื้อนในน้ำและพืชสมุนไพร โดย “เซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดโลหะหนัก” นับเป็นเครื่องมือสำหรับวิเคราะห์การปนเปื้อนโลหะหนัก ได้แก่ แคดเมียม ตะกั่ว ปรอท สารหนู อาศัยเทคนิคเคมีไฟฟ้า เพื่อวัดสัญญาณเคมีไฟฟ้า ใช้ร่วมกับเครื่องวัดแบบพกพา

“ทีมวิจัยพัฒนาโดยนำขั้วไฟฟ้านำมาปรับปรุงคุณสมบัติด้วยวัสดุนาโน ที่ออกแบบให้จำเพาะกับสารโลหะหนักแต่ละชนิด 4 ชนิดข้างต้น ออกมาในรูปเซ็นเซอร์แผ่นบาง การตรวจวิเคราะห์จะเริ่มจากนำตัวอย่างผสมกับน้ำยาที่พัฒนาขึ้น หยดลงบนขั้วไฟฟ้าในบริเวณที่กำหนด กดปุ่มตรวจวัดผ่านโปรแกรมการตรวจวัด โปรแกรมจะวิเคราะห์ปริมาณความเข้มข้นของโลหะที่อยู่ในตัวอย่างภายใน 1 นาที ในกรณีที่เป็นพืชสมุนไพรนั้น จะนำพืชมาผสมกับน้ำยาแล้วคั้นน้ำจากพืช และใช้น้ำคั้นจากพืชหยดลงบนขั้วไฟฟ้าและตรวจวัดด้วยวิธีการเช่นเดียวกัน” ดร. วีรกัญญา กล่าว

เซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดโลหะหนัก มีจุดเด่นคือให้ผลการตรวจวัดรวดเร็ว สามารถใช้คัดกรองเบื้องต้นทั้งเชิงคุณภาพและปริมาณว่ามีการปนเปื้อนสารโลหะหนักหรือไม่ ชนิดใด ในปริมาณเท่าไหร่ โดยการตรวจวัดตัวอย่างน้ำ ได้แก่ น้ำดิบ น้ำดื่ม และน้ำใช้ เซ็นเซอร์ให้ผลการตรวจวัดที่ถูกต้องและแม่นยำ สอดคล้องกับผลการตรวจด้วยเครื่องมือมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ (ICP-MS) ซึ่งมีราคาแพงและใช้เวลารอผลนาน โดยความสามารถในการตรวจวัดของเซ็นเซอร์ที่พัฒนาขึ้นนับว่ามีประสิทธิภาพดีเมื่อเทียบกับชุดตรวจที่มีอยู่ในท้องตลาดปัจจุบันที่มีความถูกต้องแม่นยำต่ำ ราคาแพง ใช้เวลาแสดงผลนานประมาณ 10 – 30 นาที เซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นนี้ จึงอาจเป็นทางเลือกหนึ่งในการสร้างความเชื่อมั่นในความปลอดภัยของน้ำของประชาชนผู้ใช้น้ำให้สามารถตรวจติดตามการปนเปื้อนโลหะหนักในน้ำได้อย่างสม่ำเสมอด้วยตนเอง

ปัจจุบัน ต้นแบบเซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดโลหะหนักที่ทีมวิจัยนาโนเทค สวทช. พัฒนาขึ้นนั้น มีการนำไปใช้ตรวจวิเคราะห์น้ำในพื้นที่จริงร่วมกับสำนักงานทรัพยากรน้ำแห่งชาติ ณ จังหวัดกาฬสินธุ์ และนำไปตรวจวัดน้ำให้กับชุมชนในพื้นที่จังหวัดขอนแก่น  นอกจากนี้ยังร่วมกับสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐานในการตรวจวิเคราะห์น้ำในโรงเรียนในพื้นที่จังหวัดลำปาง รวมถึงนำไปตรวจวิเคราะห์โลหะหนักในพืชสมุนไพร ร่วมกับเขตนวัตกรรมระเบียงเศรษฐกิจพิเศษภาคตะวันออก หรือ EECi และกลุ่มวิสาหกิจชุมชนในพื้นที่จังหวัดระยอง ฉะเชิงเทรา ชลบุรี

“นวัตกรรมดังกล่าว จะเป็นประโยชน์กับชุมชนหรือหน่วยงานที่ดูแลตรวจสอบเรื่องของการปนเปื้อนโลหะหนักในแหล่งน้ำหรือพืชสมุนไพรในพื้นที่นั้น ๆ หรือนำไปใช้ตรวจคัดกรองในกรณีเร่งด่วนเพื่อป้องกันและวางแผนบริหารจัดการส่งแวดล้อมตามโมเดลเศรษฐกิจ BCG ด้าน Green Economy เพื่อสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน ซึ่งนาโนเทคเอง อยู่ระหว่างเสาะหาผู้สนใจนำต้นแบบเทคโนโลยีไปใช้ประโยชน์ เพื่อร่วมทดสอบและประเมินประสิทธิภาพร่วมกัน รวมถึงผู้ร่วมวิจัยเพื่อให้เกิดการพัฒนานวัตกรรมที่มีประสิทธิภาพเพิ่มสูงขึ้น และภาคเอกชนที่จะร่วมผลักดันไปสู่เชิงพาณิชย์ต่อไป

โดยทีมวิจัยเอง ได้่ร่วมมือกับศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ หรือเนคเทค สวทช. ในการพัฒนาเครื่องอ่าน และโปรแกรมอ่านผล เพื่อนำไปสู่การวิเคราะห์และแปลผลที่แม่นยำมากขึ้นในอนาคต” ดร. วีรกัญญา กล่าวสรุป