นักวิจัยผลิต “พลังงานไฮโดรเจนจากน้ำเสีย” ลดการใช้น้ำสะอาดในภาคอุตสาหกรรม

นักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีผลิตพลังงานไฮโดรเจนจากน้ำเสียโดยไม่ต้องใช้น้ำสะอาดในกระบวนการแยกโมเลกุลน้ำ และยังช่วยลดการสิ้นเปลืองทรัพยากรน้ำและต้นทุนการผลิต

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (Princeton University) พัฒนาเทคโนโลยีผลิตพลังงานไฮโดรเจนจากน้ำเสียโดยไม่ต้องใช้น้ำสะอาดในกระบวนการแยกโมเลกุลน้ำ ช่วยลดการสิ้นเปลืองทรัพยากรน้ำและต้นทุนการผลิตพลังงานหมุนเวียน

เทคโนโลยีนี้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทนต่อสิ่งสกปรกในน้ำได้ดี ทำให้สามารถเปลี่ยนน้ำปนเปื้อนหรือน้ำเสียในภาคอุตสาหกรรมให้กลายเป็นแหล่งพลังงานสะอาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถือเป็นก้าวสำคัญในการเพิ่มโอกาสการใช้พลังงานสะอาดในพื้นที่ที่ขาดแคลนน้ำและช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

งานวิจัยระบุว่าการใช้น้ำเสียเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตพลังงานไฮโดรเจน สามารถทำได้โดยใช้กระบวนการอิเล็กโทรไลซิส (electrolysis) ที่ออกแบบใหม่ให้ทนต่อสิ่งเจือปนในน้ำ เช่น เกลือ โลหะหนัก และสารเคมีอุตสาหกรรม ซึ่งปกติจะทำให้เครื่องมือและตัวเร่งปฏิกิริยาเสื่อมสภาพเร็ว นักวิจัยสามารถสร้างระบบที่แยกไฮโดรเจนออกจากน้ำได้โดยไม่ต้องกรองล่วงหน้า จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำก่อนการผลิต

กระบวนการนี้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าที่มีโครงสร้างเฉพาะ สามารถทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพแม้ในสภาพน้ำที่ปนเปื้อน ซึ่งเป็นปัญหาหลักของการผลิตไฮโดรเจนจากน้ำในพื้นที่ที่มีคุณภาพน้ำต่ำ การออกแบบใหม่นี้ยังช่วยลดการเกิดตะกอนที่เกาะผิวอิเล็กโทรด ทำให้เครื่องทำงานต่อเนื่องได้ยาวนานขึ้นโดยไม่ต้องทำความสะอาดบ่อย เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบผลิตพลังงานในระยะยาว

การใช้น้ำเสียหรือน้ำเกลือแทนน้ำบริสุทธิ์ ช่วยลดปัญหาการขาดแคลนแหล่งน้ำจืดที่จำกัดในหลายภูมิภาคของโลก ปัจจุบันกระบวนการผลิตไฮโดรเจนที่ใช้ในเชิงอุตสาหกรรมต้องพึ่งพาน้ำสะอาดจำนวนมาก ซึ่งไม่ยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาว โดยเฉพาะในประเทศที่ประสบปัญหาภัยแล้ง เทคโนโลยีนี้จึงเปิดโอกาสให้สามารถใช้พลังงานสะอาดได้อย่างทั่วถึงมากขึ้น โดยไม่ต้องแย่งชิงทรัพยากรน้ำกับภาคการเกษตรหรือการอุปโภคบริโภค

นักวิจัยยังเสริมว่าเทคโนโลยีนี้สามารถต่อยอดไปใช้กับระบบผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กหรือโรงงานในพื้นที่ห่างไกลได้ เพราะไม่ต้องมีระบบบำบัดน้ำซับซ้อน และยังสามารถใช้พลังงานหมุนเวียน เช่น แสงอาทิตย์ หรือพลังงานลม เป็นแหล่งจ่ายไฟให้กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสได้โดยตรง เพิ่มความยั่งยืนและลดการปล่อยคาร์บอนในกระบวนการผลิตพลังงาน

ในอนาคต นักวิจัยตั้งเป้าพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้สามารถปรับใช้กับน้ำเสียหลายประเภท ทั้งน้ำจากภาคเกษตรกรรมและน้ำจากกระบวนการอุตสาหกรรม เพื่อสร้างระบบหมุนเวียนพลังงานที่สมบูรณ์แบบ ช่วยให้ประเทศต่าง ๆ สามารถผลิตพลังงานไฮโดรเจนในพื้นที่ของตนเองได้โดยไม่กระทบต่อทรัพยากรธรรมชาติ

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: techxplore, princeton, eurekalert, bioengineer
ที่มาภาพ: princeton
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech