นาโนเทค สวทช. พัฒนาเซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดปริมาณแคดเมียมในน้ำ-สมุนไพร สามารถตรวจรู้ผลใน 1 นาที เป็นต้นแบบเซ็นเซอร์ พร้อมต่อยอดใช้งาน รับโมเดลเศรษฐกิจ BCG ด้าน Green Economy เพื่อสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

กากแคดเมียม สารอันตรายก่อมะเร็ง จากจังหวัดตาก ถูกลักลอบขุดและขนย้ายกว่า 1.5 หมื่นตัน มายังหลายพื้นที่ ทั้งจังหวัดสมุทรสาคร, ชลบุรี, เขตบางซื่อ กทม. ทำเอาหลายคนหวั่นใจ กลัวได้รับผลกระทบจากสิ่งนี้จากการปนเปื้อนตามแหล่งน้ำต่างๆ

แคดเมียมหากเข้าสู่ร่างกาย ทางระบบหายใจ หรือระบบทางเดินอาหาร เข้าสู่กระแสเลือดจับกับโปรตีน ถูกส่งไปยังอวัยวะภายในต่างๆ เช่น ตับ ทำให้มีอาการอักเสบ หรือ ไต ทำให้มีอาการกรวยไตอักเสบ ซึ่งการขับแคดเมียมออกจากไต ต้องใช้เวลาถึง 10-20 ปี มีความเสี่ยงต่อโรคมะเร็งด้วย

ล่าสุด กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ได้คิดค้นพัฒนาเซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดโลหะหนัก เพื่อช่วยตรวจวิเคราะห์การปนเปื้อนของ 4 โลหะอันตรายอย่าง แคดเมียม, ตะกั่ว, ปรอท และสารหนู ในน้ำและพืชสมุนไพร ตอบโจทย์การใช้งานภาคสนามและห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก สามารถตรวจพร้อมกันได้หลายชนิดโลหะ รู้ผลเชิงปริมาณใน 1 นาที ต้นแบบเซ็นเซอร์พร้อมต่อยอดใช้งาน รับโมเดลเศรษฐกิจ BCG Model (BCG -Bio,Circular,Green Economy) ด้าน Green Economy เพื่อสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

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

“ทีมวิจัยพัฒนาโดยการนำขั้วไฟฟ้านำมาปรับปรุงคุณสมบัติด้วยวัสดุนาโน ที่ออกแบบให้จำเพาะกับสารโลหะหนักแต่ละชนิด 4 ชนิดข้างต้น ออกมาในรูปเซ็นเซอร์แผ่นบาง การตรวจวิเคราะห์จะเริ่มจากนำตัวอย่างผสมกับน้ำยาที่พัฒนาขึ้น หยดลงบนขั้วไฟฟ้าในบริเวณที่กำหนด กดปุ่มตรวจวัดผ่านโปรแกรมการตรวจวัด โปรแกรมจะวิเคราะห์ปริมาณความเข้มข้นของโลหะที่อยู่ในตัวอย่างภายใน 1 นาที” ดร. วีรกัญญากล่าว

ในกรณีที่เป็นพืชสมุนไพรนั้น จะนำพืชมาผสมกับน้ำยาแล้วคั้นน้ำจากพืช แล้วใช้น้ำที่คั้นจากพืชหยดลงบนขั้วไฟฟ้าและตรวจวัดด้วยวิธีการเช่นเดียวกัน

ราคาถูกกว่า แม่นยำกว่า รู้ผลไวใน 1 นาที

เซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดแคดเมี่ยม มีจุดเด่นคือให้ผลการตรวจวัดรวดเร็ว สามารถใช้คัดกรองเบื้องต้น ทั้งเชิงคุณภาพและปริมาณว่า มีการปนเปื้อนสารแคดเมี่ยมหรือไม่ ในปริมาณเท่าไหร่ โดยการตรวจวัดตัวอย่างน้ำ ได้แก่ น้ำดิบ น้ำดื่ม และน้ำใช้ เซ็นเซอร์ให้ผลการตรวจวัดที่ถูกต้องและแม่นยำ

สอดคล้องกับผลการตรวจด้วยเครื่องมือมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ (ICP-MS) ซึ่งมีราคาแพงและใช้เวลารอผลนาน โดยความสามารถในการตรวจวัดของเซ็นเซอร์ที่พัฒนา นับว่ามีประสิทธิภาพดี เมื่อเทียบกับชุดตรวจที่มีอยู่ในท้องตลาดปัจจุบันที่มีความถูกต้องแม่นยำต่ำ ราคาแพง ใช้เวลาแสดงผลนานประมาณ 10 – 30 นาที เซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นนี้ จึงอาจเป็นทางเลือกหนึ่งในการสร้างความเชื่อมั่นในความปลอดภัยของน้ำของประชาชนผู้ใช้น้ำให้สามารถตรวจติดตามการปนเปื้อนโลหะหนักในน้ำได้อย่างสม่ำเสมอด้วยตนเอง

ลุยใช้งานจริง ในพื้นที่ชุมชนและโรงเรียน

ปัจจุบัน ต้นแบบเซ็นเซอร์เคมีไฟฟ้าตรวจวัดแคดเมี่ยมและโลหะหนักที่ทีมวิจัยนาโนเทค สวทช. พัฒนาขึ้นนั้น มีการนำไปใช้ตรวจวิเคราะห์น้ำในพื้นที่จริง ร่วมกับสำนักงานทรัพยากรน้ำแห่งชาติ ณ จังหวัดกาฬสินธุ์ และนำไปตรวจวัดน้ำให้กับชุมชนในพื้นที่จังหวัดขอนแก่น

นอกจากนี้ยังร่วมกับสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐานในการตรวจวิเคราะห์น้ำในโรงเรียนในพื้นที่จังหวัดลำปาง รวมถึงนำไปตรวจวิเคราะห์โลหะหนักในพืชสมุนไพร ร่วมกับเขตนวัตกรรมระเบียงเศรษฐกิจพิเศษภาคตะวันออก (Eastern Economic Corridor - EEC) และกลุ่มวิสาหกิจชุมชนในพื้นที่จังหวัดระยอง ฉะเชิงเทรา ชลบุรี

นวัตกรรมดังกล่าว จะเป็นประโยชน์กับชุมชนหรือหน่วยงานที่ดูแลตรวจสอบเรื่องของการปนเปื้อนขแงแคดเมี่ยมและโลหะหนักในแหล่งน้ำหรือพืชสมุนไพรในพื้นที่นั้น ๆ หรือนำไปใช้ตรวจคัดกรองในกรณีเร่งด่วน เพื่อป้องกันและวางแผนบริหารจัดการส่งแวดล้อม ตามโมเดลเศรษฐกิจ BCG ด้าน Green Economy เพื่อสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

ตามหาพื้นที่ต้นแบบร่วมทดสอบ
นาโนเทคเอง อยู่ระหว่างการค้นหาผู้สนใจนำต้นแบบเทคโนโลยีไปใช้ประโยชน์ เพื่อร่วมทดสอบและประเมินประสิทธิภาพร่วมกัน รวมถึงผู้ร่วมวิจัยเพื่อให้เกิดการพัฒนานวัตกรรมที่มีประสิทธิภาพเพิ่มสูงขึ้น และภาคเอกชนที่จะร่วมผลักดันไปสู่เชิงพาณิชย์ต่อไป โดยทีมวิจัยเอง มีความร่วมมือกับศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ หรือเนคเทค สวทช. ในการพัฒนาเครื่องอ่าน และโปรแกรมอ่านผล เพื่อนำไปสู่การวิเคราะห์และแปลผลที่แม่นยำมากขึ้นในอนาคต” ดร. วีรกัญญา กล่าวทิ้งท้าย