นักวิจัยพัฒนาโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่สามารถผลิตน้ำสะอาดได้ด้วยแบบทูอินวัน

โซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยีโซลาร์เซลล์กำลังได้รับพัฒนาอย่างต่อเนื่องทั้งในแง่ประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าให้มากที่สุดและในแง่ต้นทุนการผลิตให้ลดลงมากที่สุด แต่มีทีมวิจัยที่ซาอุดีอาระเบียได้พัฒนาโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่ที่ไม่เพียงผลิตไฟฟ้าได้เท่านั้น แต่ยังสามารถผลิตน้ำสะอาดได้ด้วยแบบทูอินวัน ซึ่งอาจสามารถช่วยผู้คนที่ขาดแคลนน้ำสะอาดหลายร้อยล้านคนทั่วโลกทุกวันนี้มีประชากรทั่วโลกราว 780 ล้านคนที่ยังขาดแคลนน้ำสะอาด พวกเขาต้องใช้เวลาในการไปหาน้ำสะอาดอย่างยากลำบากจากแหล่งที่ห่างไกลรวมกันแล้วถึง 200 ล้านชั่วโมงในแต่ละวัน แม้ว่าจะมีเทคโนโลยีสำหรับจัดการน้ำที่ปนเปื้อนให้สะอาด รวมทั้งกลั่นน้ำทะเลให้ดื่มได้ แต่เทคโนโลยีเหล่านั้นต้องการโครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพงและต้องใช้พลังงานจำนวนมาก มันจึงเป็นสิ่งที่อยู่ไกลเกินเอื้อมสำหรับคนที่ขาดแคลนน้ำสะอาดซึ่งมักจะอยู่ในพื้นที่ห่างไกลในประเทศกำลังพัฒนา
solar-tech-for-clean-water-2ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัย King Abdullah University of Science and Technology ประเทศซาอุดีอาระเบียได้พัฒนาอุปกรณ์ชนิดใหม่ที่สามารถผลิตทั้งไฟฟ้าและน้ำสะอาดได้ในเวลาเดียวกัน โดยเริ่มต้นจากแนวคิดที่ว่าโซลาร์เซลล์ทั่วไปสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้ราว 20% ส่วนอีก 80% จะกลายเป็นความร้อนกระจายอยู่ในอากาศ และทีมวิจัยก็นำความร้อนซึ่งปกติสูญเสียไปในอากาศนี้มาใช้ในการผลิตน้ำสะอาด

อุปกรณ์ที่พวกเขาออกแบบด้านบนเป็นแผงโซลาร์เซลล์แบบปกติทั่วไป แต่ข้างล่างแผงโซลาร์เซลล์มีชุดผลิตน้ำสะอาดซึ่งประกอบด้วยแผ่นเมมเบรนชนิดไม่ชอบน้ำ (Porous hydrophobic membranes) ที่วางซ้อนกันหลายชั้นแบบแพนเค้ก แสงอาทิตย์ที่ผ่านแผงโซลาร์เซลล์ลงมาข้างล่างจะทำให้น้ำดิบ (ซึ่งอาจใช้เป็นน้ำทะเลก็ได้) ที่ถูกส่งผ่านเข้ามาร้อนจนกลายเป็นไอแล้วซึมผ่านแผ่นเมมเบรนลงมาที่ห้องด้านล่าง สิ่งปนเปื้อนในน้ำจะถูกกรองออกไปด้วยแผ่นเมมเบรนซึ่งมีรูพรุนขนาดเล็กมาก จากนั้นไอน้ำจะควบแน่นกลายเป็นน้ำสะอาด ในเวลาเดียวกันความร้อนถูกส่งผ่านต่อไปยังชุดผลิตน้ำสะอาดแบบเดียวกันที่วางซ้อนอยู่ด้านล่างและดำเนินกระบวนการจัดการให้น้ำสะอาดซ้ำอีกหลายชั้น

solar-tech-for-clean-water-3

ชุดผลิตน้ำสะอาดของอุปกรณ์ใหม่นี้ใช้เทคนิคคล้ายกับเครื่องกลั่นน้ำโดยอาศัยแสงอาทิตย์ (Solar still) แบบที่มีอยู่ใช้แล้ว เพียงแต่ว่า Solar still ที่ใช้กันอยู่มีประสิทธิภาพต่ำต้องใช้ขนาดใหญ่และราคาแพงจึงจะสามารถผลิตน้ำสะอาดได้มากพอสำหรับใช้ในครอบครัวขนาดเล็ก แต่ด้วยการออกแบบที่ยอดเยี่ยมทำให้อุปกรณ์ใหม่นี้สามารถผลิตน้ำสะอาดได้มากกว่า Solar still แบบเดิมถึง 5 เท่า แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 1 ตารางเมตรสามารถผลิตน้ำสะอาดได้ชั่วโมงละ 1.64 ลิตร ถ้าคิดตามแผงโซลาร์ที่ติดตั้งตามบ้านทั่วไปจำนวนราว 50 ตารางเมตร จะสามารถผลิตน้ำสะอาดได้ถึง 80 ลิตรต่อชั่วโมง และที่สำคัญคือมันยังผลิตไฟฟ้าได้เท่าเดิม การที่มันสามารถผลิตน้ำสะอาดได้ด้วยนี้ไม่มีผลให้มันผลิตไฟฟ้าลดลงเลย

ทีมวิจัยไม่ได้คาดหวังให้อุปกรณ์ใหม่ของพวกเขาเข้าไปแทนที่ระบบผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล (Desalination Plants) ขนาดใหญ่แต่อย่างใด Peng Wang หนึ่งในทีมวิจัยกล่าวว่า “มันมีไว้เพื่อเสริมการผลิตน้ำดื่ม เทคโนโลยีนี้น่าสนใจสำหรับการจัดหาน้ำดื่มแบบกระจายตัวในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของประชากรต่ำถึงปานกลาง” และอุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับใช้แก้ปัญหาของประชากรที่อยู่ในพื้นที่ห่างไกลซึ่งไม่มีไฟฟ้าและขาดแคลนน้ำสะอาด

อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีนี้ยังคงจำเป็นต้องได้รับการพัฒนาให้ดียิ่งขึ้นทั้งด้านประสิทธิภาพซึ่งเครื่องต้นแบบยังมีช่องว่างให้ปรับปรุงได้อีกมาก รวมทั้งการลดต้นทุนให้เหมาะสมกับการผลิตในเชิงพาณิชย์ ทีมวิจัยหวังว่าพวกเขาจะสามารถผลักดันเทคโนโลยีนี้ให้เป็นที่ยอมรับและนำไปใช้งานโดยเร็ว

credit : https://www.takieng.com/stories/15635